专利名称：2控3式复合开关的制作方法
技术领域：
2控3式复合开关技术领域[0001]本实用新型属于电力系统的无功补偿和谐波滤波技术领域，涉及一种2控3式开关，尤其涉及一种用于井下无功补偿装置系统所用的2控3式复合开关。
背景技术：
[0002]现有矿用井下变电站或配电所使用的1140V电压等级的无功补偿装置中，一般采用接触器投切电容器组。即使串联限流电抗器，投切过程中依然有很大的冲击和涌流，而且还会引起电网电压畸变，还存在合闸机械触点弹跳、重燃等问题，对接触器及电容器的使用寿命有很大的影响，容易造成事故。[0003]也有使用晶闸管投切电容器电路来实现过零投切电容器，从而实现过零投切，没有电流冲击，不存在弹跳、重燃等问题。但是大电流造成的可控硅功率损耗及发热对散热条件要求很高，需要有风冷或水冷等散热装置。不适合在井下密闭、散热不好的环境中使用， 造成使用受到一定限制。[0004]有些技术使用3控3复合开关的方式，即晶闸管与接触器并行使用的方式，先用晶闸管过零投切电容器，再闭合接触器。从而结合了两者的优点。但是此种方法增加了三组晶闸管或者是三组接触器，从而提高了产品的成本，同时也增加了产品的体积。[0005]实用新内容[0006]为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够减小控制器复杂程度、节省成本以及有利于井下狭小工作环境的2控3式复合开关。[0007]本实用新型的技术解决方案是本实用新型提供了一种2控3式复合开关，其特殊之处在于所述2控3式复合开关包括开关控制器、ABC三相电源输入端、电容器组、第一晶闸管组、第二晶闸管组、第一接触器、第二接触器；所述第一晶闸管组与第一接触器并联后的一端接入A相电源输入端，另一端接入电容器组；所述第二晶闸管组与第二接触器并联后的一端接入C相电源输入端，另一端接入电容器组；所述B相电源输入端接入电容器组; 所述开关控制器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；所述开关控制器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。[0008]上述开关控制器包括开关电源、电压比较保护电路、相续检测电路、A相过零检测电路、C相过零检测电路、单片机主控制器、故障复位输入端、投切使能信号输入端、接触器反馈信号输入端、控制器故障输出端、接触器投切电路以及晶闸管过零触发电路；所述开关电源通过电压比较保护电路接入单片机主控制器；所述相续检测电路分别通过A相过零检测电路以及C相过零检测电路接入单片机主控制器；所述故障复位输入端、投切使能信号输入端以及接触器反馈信号输入端分别接入单片机主控制器；所述单片机主控制器接入控制器故障输出端、接触器投切电路以及晶闸管过零触发电路；所述接触器投切电路控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；所述晶闸管过零触发电路对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。[0009]上述开关控制器还包括投切指令接收端；所述投切指令接收端接入单片机主控制器。[0010]上述晶闸管过零触发电路包括555定时器以及与555定时器相连的脉冲变压器； 所述脉冲变压器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。[0011]上述接触器投切电路包括ULN2802A芯片以及与ULN2802A芯片相连的中间继电器；所述中间继电器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合。[0012]上述相续检测电路采用TH221模块；所述六相过零检测电路以及C相过零检测电路均采用TCA785芯片。[0013]上述第一晶闸管组与第二晶闸管组均包括二极管以及与二极管并联的晶闸管；所述开关控制器对晶闸管进行触发。[0014]本实用新型的优点是[0015]本实用新型针对目前接触器投切涌流过大，可控硅发热量大，3控3式复合开关体积大和成本高的问题，提供了一种2控3式复合开关，该2控3式复合开关包括为整个控制电路供电的供电电路、在电源出现故障时能够及时切断电容器并保护设备安全的电压比较保护电路、负责控制整个2控3复合开关控制电路的单片机主控制器、用于检测A、C两相的过零时刻的2相同步信号检测电路、用于检测接入主回路的三相电路的相续是否正确的相续检测电路、用于负责在电压过零时把晶闸管投进电路的过零触发电路、投切指令接收电路以及接触器线圈控制电路等构成。本实用新型先用晶闸管过零投切电容器；再接触器与晶闸管并联运行，让电流主要从接触器上流过，解决了晶闸管发热的问题；同时，本实用新型所提供的2控3复合开关控制器比传统的3控3复合开关电路要节省一组晶闸管，从而节省了成本和空间，这对于井下狭小的环境非常有利；第三，本实用新型所提供的2控3复合开关控制器可以直接对电容器组进行预充电，因此可以减少预充电电路，减小控制器复杂程度。本实用新型能用于电网电能质量治理工程中，可以实现对电容器组的电压过零投入和电流过零切除，使用安全可靠。
[0016]图I是本实用新型所提供的2控3式复合开关的原理框图。
具体实施方式
[0017]参见图1，本实用新型提供了一种2控3式复合开关，该2控3式复合开关包括开关控制器、ABC三相电源输入端、电容器组、第一晶闸管组、第二晶闸管组、第一接触器、第二接触器；第一晶闸管组与第一接触器并联后的一端接入A相电源输入端，另一端接入电容器组；第二晶闸管组与第二接触器并联后的一端接入C相电源输入端，另一端接入电容器组相电源输入端接入电容器组；开关控制器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；开关控制器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。[0018]开关控制器包括用于为整个控制电路供电的开关电源、用于保证在电源出现故障时能够及时切断电容器以便保护设备安全的电压比较保护电路、用于检测接入主回路的三相电路的相续是否正确的相续检测电路、用于检测A相过零时刻的A相过零检测电路、用于检测C相过零时刻的C相过零检测电路、用于负责控制整个2控3复合开关的单片机主控制器、故障复位输入端、投切使能信号输入端、接触器反馈信号输入端、控制器故障输出端、接触器投切电路以及用于负责在电压过零时把晶闸管投进电路中的晶闸管过零触发电路； 开关电源通过电压比较保护电路接入单片机主控制器；相续检测电路分别通过A相过零检测电路以及C相过零检测电路接入单片机主控制器；故障复位输入端、投切使能信号输入端以及接触器反馈信号输入端分别接入单片机主控制器；单片机主控制器接入控制器故障输出端、接触器投切电路以及晶闸管过零触发电路；接触器投切电路控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；晶闸管过零触发电路对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。[0019]开关控制器还包括投切指令接收端；投切指令接收端接入单片机主控制器。[0020]晶闸管过零触发电路包括555定时器以及与555定时器相连的脉冲变压器；脉冲变压器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。[0021]接触器投切电路包括ULN2802A芯片以及与ULN2802A芯片相连的中间继电器；中间继电器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合。[0022]相续检测电路采用TH221模块;A相过零检测电路以及C相过零检测电路均采用 TCA785 芯片。[0023]第一晶闸管组与第二晶闸管组均包括二极管以及与二极管并联的晶闸管；开关控制器对晶闸管进行触发。[0024]
以下结合附图对本实用新的具体实施方式
作出进一步的详细说明[0025]如图1，当系统开始运行的时候，相续检测电路首先检测主回路三相电的相续是否正确，如果不正确则输出故障报警信号，如果相续正确，系统开始运行。如果此时允许投切动作工作，则要给投切使能口 ACC输入24V高电平，此时系统才能接收投切指令，对晶闸管进行投切操作。[0026]当单片机主控制器接收到投切指令时，单片机主控制器首先检测A相、C相过零信号，一旦检测到过零信号，延时5ms进行投操作。然后再延时IOOms把接触器投入进电路中，如果没有收到接触器辅助触点的反馈信号，则输出故障信号，同时关闭晶闸管和接触器的输出，除非对故障进行复位，否则系统不允许再次运行。[0027]当单片机主控制器接收到切指令时，单片机主控制器先把接触器切出主电路，然后延时100ms，切掉晶闸管触发信号，等待晶闸管电流自然过零关断。[0028]如果检测到电源故障，则单片机主控制器输出故障信号，并禁止一切投动作。
权利要求1.一种2控3式复合开关，其特在于所述2控3式复合开关包括开关控制器、ABC三相电源输入端、电容器组、第一晶闸管组、第二晶闸管组、第一接触器、第二接触器；所述第一晶闸管组与第一接触器并联后的一端接入A相电源输入端，另一端接入电容器组；所述第二晶闸管组与第二接触器并联后的一端接入C相电源输入端，另一端接入电容器组；所述B相电源输入端接入电容器组；所述开关控制器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；所述开关控制器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。
2.根据权利要求I所述的2控3式复合开关，其特在于所述开关控制器包括开关电源、电压比较保护电路、相续检测电路、A相过零检测电路、C相过零检测电路、单片机主控制器、故障复位输入端、投切使能信号输入端、接触器反馈信号输入端、控制器故障输出端、接触器投切电路以及晶闸管过零触发电路；所述开关电源通过电压比较保护电路接入单片机主控制器；所述相续检测电路分别通过A相过零检测电路以及C相过零检测电路接入单片机主控制器；所述故障复位输入端、投切使能信号输入端以及接触器反馈信号输入端分别接入单片机主控制器；所述单片机主控制器接入控制器故障输出端、接触器投切电路以及晶闸管过零触发电路；所述接触器投切电路控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；所述晶闸管过零触发电路对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。
3.根据权利要求2所述的2控3式复合开关，其特在于所述开关控制器还包括投切指令接收端；所述投切指令接收端接入单片机主控制器。
4.根据权利要求2或3所述的2控3式复合开关，其特在于所述晶闸管过零触发电路包括555定时器以及与555定时器相连的脉冲变压器；所述脉冲变压器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。
5.根据权利要求4所述的2控3式复合开关，其特在于所述接触器投切电路包括ULN2802A芯片以及与ULN2802A芯片相连的中间继电器；所述中间继电器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合。
6.根据权利要求5所述的2控3式复合开关，其特在于所述相续检测电路采用TH221模块；所述A相过零检测电路以及C相过零检测电路均采用TCA785芯片。
7.根据权利要求I或2或3所述的2控3式复合开关，其特在于所述第一晶闸管组与第二晶闸管组均包括二极管以及与二极管并联的晶闸管；所述开关控制器对晶闸管进行触发。
专利摘要本实用新型涉及用于井下无功补偿装置系统所用的2控3式复合开关，该复合开关包括开关控制器、ABC三相电源输入端、电容器组、第一晶闸管组、第二晶闸管组、第一接触器、第二接触器；第一晶闸管组与第一接触器并联后的一端接入A相电源输入端，另一端接入电容器组；第二晶闸管组与第二接触器并联后的一端接入C相电源输入端，另一端接入电容器组；B相电源输入端接入电容器组；开关控制器控制第一接触器以及第二接触器的开启或闭合；开关控制器对第一晶闸管组以及第二晶闸管组进行触发。本实用新型提供了一种能够减小控制器复杂程度、节省成本以及有利于井下狭小工作环境的2控3式复合开关。
文档编号H02J3/01GK202817768SQ20122045678
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者韦宝平, 李江文, 赵宽明, 雷鸣 申请人:西安船舶工程研究院有限公司