单相大电流复合开关及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种单相大电流复合开关，包括：外壳、插座及电路结构，该电路结构包括：控制信号接入端、输入控制模块、电源模块、电源接入端、NE555单稳控制模块、过零输出控制模块、晶闸管模块、接电容端、继电器控制模块、磁保持继电器及主回路接入端。本发明单相大电流复合开关采用晶闸管在零电压时接通电路，响应时间小于20ms，零电流时分断电路，接通和分断过程无冲击浪涌电流，且响应速度快；晶闸管导通50ms内转交流接触器的触点来承载，无压降、无损耗，也不需加装散热器，延长复合开关的使用寿命；该单相大电流复合开关采用防尘密封铁外壳设计，特别适用于灰尘环境下大电流单相补偿电容器的动态切换。
【专利说明】单相大电流复合开关及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无功功率补偿【技术领域】，尤其涉及一种单相大电流复合开关及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源，以改变电力系统中无功功率的流动，从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。
[0003]在电网改造的实施过程中，往往需要增加并联电容器无功补偿装置，对提高供电电压质量，挖掘供电设备的潜力，降低线损及节能均起到积极的作用。
[0004]早期无功功率补偿装置大都采用交流接触器、可控硅电子开关等投切方式，交流接触器在电容器投入和切除时会产生很大的涌流和过压，暂态的高压和投切冲击电流会导致电容器绝缘击穿、接触器触头烧损；而可控硅电子开关虽然解决了电容器投切过程中的涌流、过压分断电弧等问题，但其散热难，需外加辅助散热器件多、结构复杂、成本高，占用空间大，两种方式补偿效果和使用寿命上都不够理想。
[0005]近年来，电力电子技术和可控硅技术的不断发展，在无功功率补偿装置中衍生出一种新型装置——复合开关。本设计的复合开关的最大承载电流为单相交流400A，其采用的B170型交流接触器的三个主接触头并联使用。我们知道交流接触器是具有一定的过载能力的，因此短时的非重复的一般性过载不会引起交流接触器主触点损坏。但在实际应用时，将交流接触器的三个主触头并联使用，同时运行电流超过交流接触器主触点的额定电流，如果没有可控硅电子开关承载，则当交流接触器分断时，因为三个主触点分断的非同时性，则最后分断的主触点将被严重烧蚀，如果最后分断的触点被烧蚀无法继续使用，则剩余的主触点将面临更为严重的烧蚀，直至最后全部主触点均被烧蚀损坏，但分断时采用可控硅电子开关承载的复合开关可避免以上情况。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种单相大电流复合开关，其“切”和“投”过程均无冲击浪涌电流产生，其内的晶闸管导通50ms内转交流接触器触点承载，无压降、无损耗，不需加装散热器，延长复合开关的使用寿命，且可以适用于灰尘环境。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种单相大电流复合开关的控制方法，利用二极管钳位电路将高低电位的控制信号转换为控制脉冲信号，进而可以使用光电隔离器件，控制晶闸管在零电压时接通电路，零电流时分断电路，接通和分断过程无冲击浪涌电流，且响应速度快，抗干扰能力强。
[0008]为实现上述目的，本发明提供一种单相大电流复合开关，包括:外壳、设于外壳上的插座及设于外壳内的电路结构，所述电路结构包括:控制信号接入端、与所述控制信号接入端电性连接的输入控制模块、与所述输入控制模块电性连接的电源模块、与所述电源模块电性连接的电源接入端、与所述输入控制模块电性连接的NE555单稳控制模块、与所述NE555单稳控制模块电性连接的过零输出控制模块、与所述过零输出控制模块电性连接的晶闸管模块、与所述晶闸管模块电性连接的接电容端、与所述输入控制模块电性连接的继电器控制模块、与所述继电器控制模块电性连接的磁保持继电器及与所述磁保持继电器电性连接的主回路接入端，所述晶闸管模块还与主回路接入端电性连接，所述磁保持继电器还与接电容端电性连接，所述控制信号接入端、主回路接入端、电源接入端及接电容端均与插座电性连接，所述电源模块还分别与NE555单稳控制模块、及继电器控制模块电性连接。
[0009]所述外壳采用防尘密封设计，其材质为铁；所述插座为密封航空插座。
[0010]所述输入控制模块包括:第一二极管、第一芯片、第一三极管及第一至第四电容，所述第一二极管具有第一阳极及第一阴极，所述第一芯片具有第一至第四引脚，所述第一三极管具有第一集电极、第一基极及第一发射极，所述第一阳极电性连接至控制信号接入端，所述第一阴极电性连接至第一引脚，所述第一电阻一端连接至控制信号接入端，另一端电性连接至第二引脚，所述第三引脚分别电性连接至第二电阻的一端与第三电阻的一端，所述第四引脚电性连接至电源模块，所述第二电阻另一端电性连接至第一基极，所述第三电阻的另一端电性连接至地线，所述第一集电极电性连接至第四电阻的一端，所述第一发射极电性连接至地线，所述第四电阻的另一端电性连接至电源模块；所述第一芯片为光电耦合器芯片，其型号为PC817 ;所述NE555单稳控制模块包括:第五至第六电阻、第一至第三电容及第二芯片，所述第二芯片具有第五至十二引脚，所述第五电阻的一端电性连接至电源模块，另一端分别电性连接至第二电容的一端、第六引脚、及第七引脚，所述第二电容的另一端电性连接至地线，所述第一电容的一端及第六电阻的一端均分别电性连接第一集电极及第四电阻的一端，所述第一电容的另一端电性连接至地线，所述第六电阻的另一端电性连接至第八引脚，所述第五引脚电性连接至电源模块，所述第九引脚电性连接至电源模块，所述第十引脚电性连接至过零输出控制模块，所述地十一引脚电性连接至地线，所述第十二引脚电性连接至第三电容的一端，所述第三电容的另一端电性连接至地线；所述第二芯片为NE555芯片；所述过零输出控制模块包括第七电阻及第二三极管，所述第二三极管具有第二集电极、第二基极及第二发射极，所述第七电阻一端电性连接至第十引脚，另一端电性连接至第二基极，所述第二集电极电性连接至电源模块，所述第二发射极电性连接至NE555单稳控制模块；所述继电器控制模块包括:第八至第十电阻、第二二极管及第三三极管，所述第二二极管具有第二阳极及第二阴极，所述第三三极管具有第三集电极、第三基极及第三发射极，所述第八电阻的一端分别电性连接至第一电容的一端、第四电阻的一端、第六电阻的一端及第一集电极，所述第八电阻的另一端电性连接至第三基极，所述第九电阻的一端电性连接至电源模块，另一端电性连接至第三集电极，所述第三发射极电性连接至地线，所述第二阴极电性连接至第六电阻的另一端与第八引脚，所述第二阳极电性连接至第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端电性连接至磁保持继电器；所述磁保持继电器包括:第三二极管、第四三极管、继电器及交流接触器，所述第三二极管具有第三阳极及第三阴极，所述第四三极管具有第四集电极、第四基极及第四发射极，所述继电器具有第十三至第十七引脚，所述交流接触器具有第十八至第二十二引脚，所述第三阴极电性连接至电源模块，所述第三阳极分别电性连接至第十四引脚与第四集电极，所述第四基极电性连接至第十电阻的另一端，所述第四发射极电性连接至地线，所述第十三引脚电性连接至电源模块，所述十五引脚电性连接至电源接入端，所述第十六引脚电性连接至第十八引脚，所述第十七引脚悬空，所述十九引脚电性连接至电源接入端，所述第二十引脚用于连接单相交流电的火线，所述第二十一引脚电性连接至接电容端，所述第二十二引脚悬空；所述交流接触器的型号为B170，其具有三个主触头，该三个主触头并联承载使用；所述晶闸管模块包括:第三芯片、第十一至第十四电阻、第四至第五二极管、第四至第五电容及第一至第二晶闸管，所述第三芯片具有第二十三至第二十六引脚，所述第四二极管具有第四阳极及第四阴极，所述第五二极管具有第五阳极及第五阴极，所述第一晶闸管具有第一控制极、第六阳极及第六引脚，所述第二晶闸管具有第二控制极、第七阳极及第七阴极，所述第二十三引脚与第二发射极电性连接，所述二十四引脚电性连接至第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端电性连接至地线，所述第二十五引脚电性连接至第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端分别与第十四电阻的一端、第五阴极、第五电容的一端及第二控制极电性连接，所述第十四电阻的另一端、第五阳极、第五电容的另一端及第七阴极均与接电容端电性连接，所述第二十六引脚电性分别与第十二电阻的一端、第四阴极、第四电容的一端、及第一控制极电性连接，所述第十二电阻的另一端、第四阳极、第四电容的另一端、第六阴极及第七阳极均用于连接单相交流电的火线，所述第六阳极与接电容端电性连接；所述第三芯片的型号为M0C3083。
[0011]所述电源模块由220V交流电转换得到。
[0012]所述电源模块包括:磁芯模块、整流模块、降压及稳压模块，所述磁芯模块一端用于输入220V的电源，另一端与整流模块的一端电性连接，所述整流模块的另一端与降压及稳压模块电性连接，所述降压及稳压模块包括第六至第九电容及第四芯片，所述第四芯片具有第二十七至第二十九引脚，所述第二十七引脚分别与第六电容的一端、第七电容的一端及整流模块电性连接，所述第二十九引脚分别与第八电容的一端及第九电容的一端电性连接，所述第六电容的另一端、所述第七电容的另一端、第八电容的另一端、第九电容的另一端及第二十八引脚均连接至地线，所述第九电容的一端及另一端作为该电源模块的输出端；所述第四芯片的型号为ST7812。
[0013]本发明还提供一种单相大电流复合开关的控制方法，包括以下步骤:
[0014]步骤100、提供一单相大电流复合开关，所述单相大电流复合开关包括:外壳、设于外壳上的插座及设于外壳内的电路结构，所述电路结构包括:控制信号接入端、与所述控制信号接入端电性连接的输入控制模块、与所述输入控制模块电性连接的NE555单稳控制模块、与所述NE555单稳控制模块电性连接的过零输出控制模块、与所述过零输出控制模块电性连接的晶闸管模块、与所述晶闸管模块电性连接的接电容端、与所述输入控制模块电性连接的继电器控制模块、与所述继电器控制模块电性连接的磁保持继电器及与所述磁保持继电器电性连接的主回路接入端，所述晶闸管模块还与主回路接入端电性连接，所述磁保持继电器还与接电容端电性连接，所述控制信号接入端、主回路接入端及接电容端均与插座电性连接；
[0015]步骤200、将主回路接入端连接单相火线，将接电容端连接单相补偿电容，以及将控制信号接入端连接无功补偿控制器的输出端；
[0016]步骤300、所述无功补偿控制器输出高低控制电平信号至该单相大电流复合开关的输入控制模块，该高低控制电平信号包括有高电位信号及低电位信号；
[0017]步骤400、该高低控制电平信号经过输入控制模块传输至NE555单稳控制模块，所述NE555单稳控制模块结合继电器控制模块将该高低控制电平信号转换成控制脉冲信号，并根据该高低控制电平信号转换为过零控制信号，并将该过零控制信号发送给过零输出控制丰旲块;
[0018]步骤500、所述继电器控制模块根据该控制脉冲信号驱动磁保持继电器，所述过零输出控制模块根据过零控制信号驱动晶闸管模块，即控制晶闸管模块中的晶闸管在零电压时导通，在零电流时断开，实现对电力系统的无功补偿。
[0019]所述电路结构还包括:与所述输入控制模块电性连接的电源模块及与所述电源模块电性连接的电源接入端，所述电源模块还分别与NE555单稳控制模块、及继电器控制模块电性连接，进而提供工作电源；所述外壳采用防尘密封设计，其材质为铁；所述插座为密封航空插座。
[0020]所述输入控制模块包括:第一二极管、第一芯片、第一三极管及第一至第四电容，所述第一二极管具有第一阳极及第一阴极，所述第一芯片具有第一至第四引脚，所述第一三极管具有第一集电极、第一基极及第一发射极，所述第一阳极电性连接至控制信号接入端，所述第一阴极电性连接至第一引脚，所述第一电阻一端连接至控制信号接入端，另一端电性连接至第二引脚，所述第三引脚分别电性连接至第二电阻的一端与第三电阻的一端，所述第四引脚电性连接至电源模块，所述第二电阻另一端电性连接至第一基极，所述第三电阻的另一端电性连接至地线，所述第一集电极电性连接至第四电阻的一端，所述第一发射极电性连接至地线，所述第四电阻的另一端电性连接至电源模块；所述第一芯片为光电耦合器芯片，其型号为PC817 ;所述NE555单稳控制模块包括:第五至第六电阻、第一至第三电容及第二芯片，所述第二芯片具有第五至十二引脚，所述第五电阻的一端电性连接至电源模块，另一端分别电性连接至第二电容的一端、第六引脚、及第七引脚，所述第二电容的另一端电性连接至地线，所述第一电容的一端及第六电阻的一端均分别电性连接第一集电极及第四电阻的一端，所述第一电容的另一端电性连接至地线，所述第六电阻的另一端电性连接至第八引脚，所述第五引脚电性连接至电源模块，所述第九引脚电性连接至电源模块，所述第十引脚电性连接至过零输出控制模块，所述地十一引脚电性连接至地线，所述第十二引脚电性连接至第三电容的一端，所述第三电容的另一端电性连接至地线；所述第二芯片为NE555芯片；所述过零输出控制模块包括第七电阻及第二三极管，所述第二三极管具有第二集电极、第二基极及第二发射极，所述第七电阻一端电性连接至第十引脚，另一端电性连接至第二基极，所述第二集电极电性连接至电源模块，所述第二发射极电性连接至NE555单稳控制模块；所述继电器控制模块包括:第八至第十电阻、第二二极管及第三三极管，所述第二二极管具有第二阳极及第二阴极，所述第三三极管具有第三集电极、第三基极及第三发射极，所述第八电阻的一端分别电性连接至第一电容的一端、第四电阻的一端、第六电阻的一端及第一集电极，所述第八电阻的另一端电性连接至第三基极，所述第九电阻的一端电性连接至电源模块，另一端电性连接至第三集电极，所述第三发射极电性连接至地线，所述第二阴极电性连接至第六电阻的另一端与第八引脚，所述第二阳极电性连接至第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端电性连接至磁保持继电器；所述磁保持继电器包括:第三二极管、第四三极管、继电器及交流接触器，所述第三二极管具有第三阳极及第三阴极，所述第四三极管具有第四集电极、第四基极及第四发射极，所述继电器具有第十三至第十七引脚，所述交流接触器具有第十八至第二十二引脚，所述第三阴极电性连接至电源模块，所述第三阳极分别电性连接至第十四引脚与第四集电极，所述第四基极电性连接至第十电阻的另一端，所述第四发射极电性连接至地线，所述第十三引脚电性连接至电源模块，所述十五引脚电性连接至电源接入端，所述第十六引脚电性连接至第十八引脚，所述第十七引脚悬空，所述十九引脚电性连接至电源接入端，所述第二十引脚用于连接单相交流电的火线，所述第二十一引脚电性连接至接电容端，所述第二十二引脚悬空；所述交流接触器的型号为B170，其具有三个主触头，该三个主触头并联承载使用；所述晶闸管模块包括:第三芯片、第十一至第十四电阻、第四至第五二极管、第四至第五电容及第一至第二晶闸管，所述第三芯片具有第二十三至第二十六引脚，所述第四二极管具有第四阳极及第四阴极，所述第五二极管具有第五阳极及第五阴极，所述第一晶闸管具有第一控制极、第六阳极及第六引脚，所述第二晶闸管具有第二控制极、第七阳极及第七阴极，所述第二十三引脚与第二发射极电性连接，所述二十四引脚电性连接至第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端电性连接至地线，所述第二十五引脚电性连接至第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端分别与第十四电阻的一端、第五阴极、第五电容的一端及第二控制极电性连接，所述第十四电阻的另一端、第五阳极、第五电容的另一端及第七阴极均与接电容端电性连接，所述第二十六引脚电性分别与第十二电阻的一端、第四阴极、第四电容的一端、及第一控制极电性连接，所述第十二电阻的另一端、第四阳极、第四电容的另一端、第六阴极及第七阳极均用于连接单相交流电的火线，所述第六阳极与接电容端电性连接；所述第三芯片的型号为M0C3083。
[0021]所述电源模块由220V交流电转换得到。
[0022]所述电源模块包括:磁芯模块、整流模块、降压及稳压模块，所述磁芯模块一端用于输入220V的电源，另一端与整流模块的一端电性连接，所述整流模块的另一端与降压及稳压模块电性连接，所述降压及稳压模块包括第六至第九电容及第四芯片，所述第四芯片具有第二十七至第二十九引脚，所述第二十七引脚分别与第六电容的一端、第七电容的一端及整流模块电性连接，所述第二十九引脚分别与第八电容的一端及第九电容的一端电性连接，所述第六电容的另一端、所述第七电容的另一端、第八电容的另一端、第九电容的另一端及第二十八引脚均连接至地线，所述第九电容的一端及另一端作为该电源模块的输出端；所述第四芯片的型号为ST7812。
[0023]本发明的有益效果:本发明的单相大电流复合开关及其控制方法，采用晶闸管在零电压时接通电路，响应时间小于20ms，零电流时分断电路，接通和分断过程无冲击浪涌电流，且响应速度快；晶闸管导通50ms内转交流接触器的触点来承载，无压降、无损耗，也不需加装散热器，延长复合开关的使用寿命；该单相大电流复合开关采用防尘密封铁外壳设计，特别适用于灰尘环境下大电流单相补偿电容器的动态切换。
[0024]为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图，通过对本发明的【具体实施方式】详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0026]附图中，
[0027]图1为本发明单相大电流复合开关的模块组成示意图；
[0028]图2为本发明单相大电流复合开关的电路图；
[0029]图3为现有技术中一种NE555芯片的单稳类电路形式；
[0030]图4为图3电路的输入输出波图形；
[0031]图5为现有技术中另一种NE555芯片的单稳类电路形式；
[0032]图6为图5电路的输入输出波形图；
[0033]图7为无功功率补偿控制器与复合开关的接线图；
[0034]图8为按图7的接线输出的“切”和“投”的波形图；
[0035]图9为晶闸管完成“切”动作和“投”动作所需的Vi波形图；
[0036]图10为本发明单相大电流复合开关中的输入控制模块、继电器控制模块及NE555单稳控制模块连接电路图；
[0037]图11为本发明单相大电流复合开关完成“投”时的波形图；
[0038]图12为本发明单相大电流复合开关完成“切”时的波形图；
[0039]图13为本发明单相大电流复合开关的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0040]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0041]请参阅图1及图2，本发明提供一种单相大电流复合开关，其包括:外壳、设于外壳上的插座及设于外壳内的电路结构(未图示)，所述电路结构包括:控制信号接入端41、与所述控制信号接入端41电性连接的输入控制模块42、与所述输入控制模块42电性连接的电源模块43、与所述电源模块43电性连接的电源接入端44、与所述输入控制模块42电性连接的NE555单稳控制模块45、与所述NE555单稳控制模块45电性连接的过零输出控制模块46、与所述过零输出控制模块46电性连接的晶闸管模块47、与所述晶闸管模块47电性连接的接电容端48、与所述输入控制模块42电性连接的继电器控制模块49、与所述继电器控制模块49电性连接的磁保持继电器50及与所述磁保持继电器50电性连接的主回路接入端51，所述晶闸管模块47还与主回路接入端51电性连接，所述磁保持继电器50还与接电容端48电性连接，所述控制信号接入端41、主回路接入端51、电源接入端44及接电容端48均与插座电性连接，所述电源模块43还分别与NE555单稳控制模块45、及继电器控制模块49电性连接，进而提供工作电源。
[0042]所述控制信号接入端41包括V端和KA端，所述主回路接入端51包括交流电火线接入端L,所述电源接入端44包括US端和UN端,用于连接交流电的火线和零线,连接所述主回路接入端51的电网和与连接电源接入端44的电网可以是不同的电网，也可以是同一电网。在本实施例中，所述外壳采用防尘密封设计，其材质优选为铁，价格便宜；且，所述插座采用密封航空插座，有利于提升防尘效果，特别适用于灰尘环境下大电流单相补偿电容器的动态切换。
[0043]上述各模块的具体连接关系及具体电路如下:
[0044]所述输入控制模块42包括:第一二极管D1、第一芯片U1、第一三极管Ql及第一至第四电容C1、C2、C3、C4，所述第一二极管Dl具有第一阳极及第一阴极，所述第一芯片Ul具有第一至第四引脚1、2、3、4，所述第一三极管Ql具有第一集电极C、第一基极B及第一发射极E，所述第一阳极电性连接至控制信号接入端41，所述第一阴极电性连接至第一引脚1，所述第一电阻Rl —端连接至控制信号接入端41，另一端电性连接至第二引脚2，所述第三引脚3分别电性连接至第二电阻R2的一端与第三电阻R3的一端，所述第四引脚4电性连接至电源模块43，所述第二电阻R2另一端电性连接至第一基极B，所述第三电阻R3的另一端电性连接至地线，所述第一集电极C电性连接至第四电阻R4的一端，所述第一发射极C电性连接至地线，所述第四电阻R4的另一端电性连接至电源模块43。所述第一芯片Ul采用光电耦合器芯片，采用光电耦合可以很好地隔离无功补偿控制器对本级电路的影响，提高抗干扰能力，满足使用要求。所述光电耦合器芯片的具体型号优选为PC817。
[0045]所述NE555单稳控制模块45包括:第五至第六电阻R5、R6、第一至第三电容Cl、C2、C3及第二芯片U2，所述第二芯片U2具有第五至十二引脚5、6、7、8、9、10、11、12，所述第五电阻R5的一端电性连接至电源模块43，另一端分别电性连接至第二电容C2的一端、第六引脚6、及第七引脚7，所述第二电容C2的另一端电性连接至地线，所述第一电容Cl的一端及第六电阻R6的一端均分别电性连接第一集电极C及第四电阻R4的一端，所述第一电容Cl的另一端电性连接至地线，所述第六电阻R6的另一端电性连接至第八引脚8，所述第五引脚5电性连接至电源模块43，所述第九引脚9电性连接至电源模块43，所述第十引脚10电性连接至过零输出控制模块46，所述第十一引脚11电性连接至地线，所述第十二引脚12电性连接至第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端电性连接至地线。在本实施例中，所述第二芯片U2为NE555芯片，该款芯片使用范围广，可很好地满足需求，其内部中心电路是由两个三极管Q加正反馈组成的RS触发器。所述第二电容C2采用极性电容，其一端为为正极，另一端为负极。
[0046]所述过零输出控制模块46包括第七电阻R7及第二三极管Q2，所述第二三极管Q2具有第二集电极C、第二基极B及第二发射极E，所述第七电阻R7 —端电性连接至第十引脚10，另一端电性连接至第二基极B，所述第二集电极B电性连接至电源模块43，所述第二发射极E电性连接至NE555单稳控制模块45，结合NE555芯片实现过零控制。
[0047]所述继电器控制模块49包括:第八至第十电阻R8、R9、R10、第二二极管D2及第三三极管Q3，所述第二二极管D2具有第二阳极及第二阴极，所述第三三极管Q3具有第三集电极C、第三基极B及第三发射极E，所述第八电阻R8的一端分别电性连接至第一电容Cl的一端、第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端及第一集电极C，所述第八电阻R8的另一端电性连接至第三基极B，所述第九电阻R9的一端电性连接至电源模块43，另一端电性连接至第三集电极C，所述第三发射极E电性连接至地线，所述第二阴极电性连接至第六电阻R6的另一端与第八引脚8，所述第二阳极电性连接至第十电阻RlO的一端，所述第十电阻RlO的另一端电性连接至磁保持继电器50。
[0048]所述磁保持继电器50包括:第三二极管D3、第四三极管Q4、继电器J及交流接触器，所述第三二极管D3具有第三阳极及第三阴极，所述第四三极管Q4具有第四集电极C、第四基极B及第四发射极E，所述继电器J具有第十三至第十七引脚13、14、15、16、17，所述交流接触器具有第十八至第二十二引脚18、19、20、21、22，所述第三阴极电性连接至电源模块43，所述第三阳极分别电性连接至第十四引脚14与第四集电极C，所述第四基极B电性连接至第十电阻RlO的另一端，所述第四发射E极电性连接至地线，所述第十三引脚13电性连接至电源模块43，所述十五引脚15电性连接至电源接入端44，所述第十六引脚16电性连接至第十八引脚18，所述第十七引脚17悬空，所述十九引脚19电性连接至电源接入端44，所述第二十引脚20用于连接单相交流电的火线，所述第二十一引脚21电性连接至接电容端48，所述第二十二引脚22悬空。所述交流接触器的型号为B170，虽然本发明设计的最大承载电流为单相交流400A，但，本发明为一单相复合开关，采用晶闸管在零电压时接通电路，响应时间小于20ms，零电流时分断电路，接通和分断过程无冲击浪涌电流，晶闸管导通50ms内转交流接触器触点承载，不存在交流接触器主触点分断的非同时性问题，可充分利用交流接触器B170的三个主触头并联使用，既保证了安全的触头容量，又大大减少了交流接触器的体积、重量及降低使用交流接触器的价格，节省生产成本。
[0049]所述晶闸管模块47包括:第三芯片U3、第i^一至第十四电阻R11、R12、R13、R14、第四至第五二极管D4、D5、第四至第五电容C4、C5及第一至第二晶闸管KS1、KS2，所述第三芯片U3具有第二十三至第二十六引脚23、24、25、26，所述第四二极管D4具有第四阳极及第四阴极，所述第五二极管D5具有第五阳极及第五阴极，所述第一晶闸管KSl具有第一控制极G1、第六阳极Kl及第六阴极Al，所述第二晶闸管KS2具有第二控制极G2、第七阳极K2及第七阴极A2，所述第二十三引脚23与第二发射极E电性连接，所述二十四引脚24电性连接至第十一电阻Rll的一端，所述第十一电阻Rll的另一端电性连接至地线，所述第二十五引脚25电性连接至第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端分别与第十四电阻R14的一端、第五阴极、第五电容C5的一端及第二控制极G2电性连接，所述第十四电阻R14的另一端、第五阳极、第五电容C5的另一端及第七阴极A2均与接电容端48电性连接，所述第二十六引脚26分别与第十二电阻R12的一端、第四阴极、第四电容C4的一端、及第一控制极Gl电性连接，所述第十二电阻R12的另一端、第四阳极、第四电容C4的另一端、第六阴极Al及第七阳极K2均用于连接单相交流电的火线，所述第六阳极Kl与接电容端48电性连接。所述第三芯片U3采用M0C3083芯片，进而推动第一、第二晶闸管KS1、KS2的做过零投切动作，该M0C3083芯片为常用的光耦器件，抗干扰能力强。所述第一、第二晶闸管KS1、KS2分别并联一个RC阻容吸收模块(如第十二电阻R12、第四电容C4及第十四电阻R14、第五电容C5)，以限制电路中电压上升率过大，确保第一、第二晶闸管KS1、KS2安全地工作。出于晶闸管模块47正向承受瞬时浪涌电流可达13倍，而本复合开关的晶闸管模块47的导通时间最大不超过50ms的考虑，晶闸管模块的第一、第二晶闸管KS1、KS2选用160A/1600V的双向晶闸管，既保证了晶闸管模块的承载能力，又大大减少了晶闸管模块47的体积和降低晶闸管模块47的成本。
[0050]所述电源模块43由220V交流电转换得到。所述电源模块43包括:磁芯模块、整流模块、降压及稳压模块，所述磁芯模块一端与电源接入端44电性连接，用于输入220V的交流电，另一端与整流模块的一端电性连接，所述整流模块的另一端与降压及稳压模块电性连接。所述磁芯模块用于将220V降压为14V，同时利用整流模块将交流电转换为直流电，再经过第四芯片U4的降压及电容器的稳压，从而得到稳定的12V直流电，进而供给输入控制模块42、继电器控制模块49、NE555单稳控制模块45及磁保持继电器50工作。所述降压及稳压模块包括第六至第九电容C6、C7、CS、C9及第四芯片U4，所述第四芯片U4具有第二十七至第二十九引脚27、28、29，所述第二十七引脚27分别与第六电容C6的一端、第七电容C7的一端及整流模块电性连接，所述第二十九引脚29分别与第八电容CS的一端及第九电容C9的一端电性连接,所述第六电容C6的另一端、所述第七电容C7的另一端、第八电容CS的另一端、第九电容C9的另一端及第二十八引脚28均连接至地线，所述第九电容C9的一端及另一端作为该电源模块43的输出端。所述第四芯片U4的型号为ST7812。所述磁芯模块包括:磁芯、初级线圈及次级线圈。所述整流模块为桥式整流模块，具体包括第六至第九二极管 D6、D7、D8、D9。
[0051]下面进一步说明本发明的设计方案:
[0052]请参阅图3，其为现有的应用NE555芯片的单稳类电路，由NE555芯片和RC器件组成，其中，Q端输出脉冲信号来控制晶闸管。请参阅图4，其为图3的单稳类电路的输入输出波形图，由图中可以看出，输出波形V。与NE555芯片的定时器件RC (即电阻RlOO和电容C100)有关，输出波形V。的脉冲宽度Tw与RC的关系为:Tw~ 1.1RC。且由图中可以看出，当输出波形V。的脉冲宽度较窄时，可能会造成对控制晶闸管造成不良等问题，因此，NE55芯片内部的RS触发器的周期必须大于输出波形V。的脉冲宽度和RC器件中的电容ClOO的回复时间的和，才能确保该NE55芯片可以很好地控制晶闸管。
[0053]请继续参阅图5及图6，图5为现有的另一种NE55芯片的单稳类电路，图6为图5对应的输入输出波形图。该单稳类电路是在图3的基础上，在信号Vi输入端增加一电容C300及在RC器件端中增加一滑动电阻Rw。接通电源Vcc后，电源Vcc通过电阻R200向电容C400充电，待电容C400上的电压Vc上升到2/3Vcc时，NE555芯片内的RS触发器置0，即输出的Vo为低电平，同时电容C400通过NE555芯片内部的三极管进行放电；当触发端TR的外接输入信号电压Vi小于l/3Vcc时，RS触发器置1，即输出的Vo为高电平，同时，NE555芯片内部的三极管截止，电源Vcc再次通过电阻R200向电容C400充电。接着请参阅图7，其为无功功率补偿控制器与复合开关的接线图，K1-K12表示单相复合开关。图中无功功率补偿控制器输出端子“V”与复合开关的控制信号接入端的V端并接，输出+12V的直流电压；无功功率补偿器输出端子“I”至“12”与复合开关的控制信号接入端的KA端对应连接。请参阅图8，其中，当复合开关的输出端子上处于高电位时，表示“切”;当复合开关的输出端子处于低电位时，表示“投”。因为晶闸管在“投”时触发的，因此图8所述波形智能发出“投”的脉冲，而无法实现“切”。因此我们将无功功率补偿控制器的输出作出如图9所示的波形定义，以满足使用要求。但为了提高抗干扰能力，无功功率补偿控制器和复合开关的连接已使用光电耦合器，从而不能一体化，而50ms的脉冲会降低光电耦合器的可靠性；另外，无功功率补偿控制器功能的改动，还涉及线路、说明书等等的修改，较为麻烦，且增加成本。
[0054]针对上述问题点，本发明对光电耦合器与NE555芯片之间的连接进行改进，使得图8所示的波形的上升沿和下降沿都能触发脉冲，进而实现“切”和“投”。
[0055]请参阅图10(图1中的输入控制模块42、继电器控制模块49及NE555单稳控制模块45)，利用一个钳位二极管D2 (第二二极管D2)和第一电容Cl的本身特性来将“切”信号转换图9所示的波形，这样“投”和“切”都可以产生启动脉冲，简单又实用。结合图8及图9，具体控制过程如下:当复合开关的KA端转为低电平(“投”)，Vi的电位由高到低，第二二极管D2接着钳位，Vi的电位由低到高，这一过程就是“投”脉冲；当复合开关的KA端转为高电平(“切”)，第二二极管D2钳位失效，第一电容Cl的电位不能突变，保持低电平，Vi的电位由高到低，待第二电容C2上电压Vc上升到2/3Vcc时，Vi的电位由低到高，这一过程就是“切”脉冲。图11及图12为本发明复合开关运行时的波形图，从图11及图12可以看出，“投”和“切”都没有浪涌电流的产生。
[0056]请参阅图1、图2及图13，本发明还提供一种单相大电流复合开关的控制方法，其包括以下步骤:
[0057]步骤100、提供一单相大电流复合开关，所述单相大电流复合开关包括:外壳、设于外壳上的插座及设于外壳内的电路结构，所述电路结构包括:控制信号接入端41、与所述控制信号接入端41电性连接的输入控制模块42、与所述输入控制模块42电性连接的NE555单稳控制模块45、与所述NE555单稳控制模块45电性连接的过零输出控制模块46、与所述过零输出控制模块46电性连接的晶闸管模块47、与所述晶闸管模块47电性连接的接电容端48、与所述输入控制模块42电性连接的继电器控制模块49、与所述继电器控制模块49电性连接的磁保持继电器50及与所述磁保持继电器50电性连接的主回路接入端51，所述晶闸管模块47还与主回路接入端51电性连接，所述磁保持继电器50还与接电容端48电性连接，所述控制信号接入端41、主回路接入端51及接电容端48均与插座电性连接。
[0058]所述电路结构还包括:与所述输入控制模块42电性连接的电源模块43及与所述电源模块43电性连接的电源接入端44，所述电源接入端44与插座电性连接，所述电源模块43还分别与NE555单稳控制模块45、及继电器控制模块49电性连接，进而提供工作电源。
[0059]所述控制信号接入端41包括V端和KA端，所述主回路接入端51包括交流电火线接入端L,所述电源接入端44包括US端和UN端,用于连接交流电的火线和零线,连接所述主回路接入端51的电网和与连接电源接入端44的电网可以是不同的电网，也可以是同一电网。在本实施例中，所述外壳采用防尘密封设计，其材质优选为铁，价格便宜；且，所述插座采用密封航空插座，有利于提升防尘效果，特别适用于灰尘环境下大电流单相补偿电容器的动态切换。
[0060]所述输入控制模块42包括:第一二极管D1、第一芯片U1、第一三极管Ql及第一至第四电容C1、C2、C3、C4，所述第一二极管Dl具有第一阳极及第一阴极，所述第一芯片Ul具有第一至第四引脚1、2、3、4，所述第一三极管Ql具有第一集电极C、第一基极B及第一发射极E，所述第一阳极电性连接至控制信号接入端41，所述第一阴极电性连接至第一引脚1，所述第一电阻Rl —端连接至控制信号接入端41，另一端电性连接至第二引脚2，所述第三引脚3分别电性连接至第二电阻R2的一端与第三电阻R3的一端，所述第四引脚4电性连接至电源模块43，所述第二电阻R2另一端电性连接至第一基极B，所述第三电阻R3的另一端电性连接至地线，所述第一集电极C电性连接至第四电阻R4的一端，所述第一发射极C电性连接至地线，所述第四电阻R4的另一端电性连接至电源模块43。所述第一芯片Ul采用光电耦合器芯片，采用光电耦合可以很好地隔离无功补偿控制器对本级电路的影响，提高抗干扰能力，满足使用要求。所述光电耦合器芯片的具体型号优选为PC817。
[0061]所述NE555单稳控制模块45包括:第五至第六电阻R5、R6、第一至第三电容Cl、C2、C3及第二芯片U2，所述第二芯片U2具有第五至十二引脚5、6、7、8、9、10、11、12，所述第五电阻R5的一端电性连接至电源模块43，另一端分别电性连接至第二电容C2的一端、第六引脚6、及第七引脚7，所述第二电容C2的另一端电性连接至地线，所述第一电容Cl的一端及第六电阻R6的一端均分别电性连接第一集电极C及第四电阻R4的一端，所述第一电容Cl的另一端电性连接至地线，所述第六电阻R6的另一端电性连接至第八引脚8，所述第五引脚5电性连接至电源模块43，所述第九引脚9电性连接至电源模块43，所述第十引脚10电性连接至过零输出控制模块46，所述第十一引脚11电性连接至地线，所述第十二引脚12电性连接至第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端电性连接至地线。在本实施例中，所述第二芯片U2为NE555芯片，该款芯片使用范围广，可很好地满足需求，其内部中心电路是由两个三极管Q加正反馈组成的RS触发器。所述第二电容C2采用极性电容，其一端为为正极，另一端为负极。
[0062]所述过零输出控制模块46包括第七电阻R7及第二三极管Q2，所述第二三极管Q2具有第二集电极C、第二基极B及第二发射极E，所述第七电阻R7 —端电性连接至第十引脚10，另一端电性连接至第二基极B，所述第二集电极B电性连接至电源模块43，所述第二发射极E电性连接至NE555单稳控制模块45，结合NE555芯片实现过零控制。
[0063]所述继电器控制模块49包括:第八至第十电阻R8、R9、R10、第二二极管D2及第三三极管Q3，所述第二二极管D2具有第二阳极及第二阴极，所述第三三极管Q3具有第三集电极C、第三基极B及第三发射极E，所述第八电阻R8的一端分别电性连接至第一电容Cl的一端、第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端及第一集电极C，所述第八电阻R8的另一端电性连接至第三基极B，所述第九电阻R9的一端电性连接至电源模块43，另一端电性连接至第三集电极C，所述第三发射极E电性连接至地线，所述第二阴极电性连接至第六电阻R6的另一端与第八引脚8，所述第二阳极电性连接至第十电阻RlO的一端，所述第十电阻RlO的另一端电性连接至磁保持继电器50。
[0064]所述磁保持继电器50包括:第三二极管D3、第四三极管Q4、继电器J及交流接触器，所述第三二极管D3具有第三阳极及第三阴极，所述第四三极管Q4具有第四集电极C、第四基极B及第四发射极E，所述继电器J具有第十三至第十七引脚13、14、15、16、17，所述交流接触器具有第十八至第二十二引脚18、19、20、21、22，所述第三阴极电性连接至电源模块43，所述第三阳极分别电性连接至第十四引脚14与第四集电极C，所述第四基极B电性连接至第十电阻RlO的另一端，所述第四发射E极电性连接至地线，所述第十三引脚13电性连接至电源模块43，所述十五引脚15电性连接至电源接入端44，所述第十六引脚16电性连接至第十八引脚18，所述第十七引脚17悬空，所述十九引脚19电性连接至电源接入端44，所述第二十引脚20用于连接单相交流电的火线，所述第二十一引脚21电性连接至接电容端48，所述第二十二引脚22悬空。所述交流接触器的型号为B170，虽然本发明设计的最大承载电流为单相交流400A，但，本发明为一单相复合开关，采用晶闸管在零电压时接通电路，响应时间小于20ms，零电流时分断电路，接通和分断过程无冲击浪涌电流，晶闸管导通50ms内转交流接触器触点承载，不存在交流接触器主触点分断的非同时性问题，可充分利用交流接触器B170的三个主触头并联使用，既保证了安全的触头容量，又大大减少了交流接触器的体积、重量及降低使用交流接触器的价格，节省生产成本。
[0065]所述晶闸管模块47包括:第三芯片U3、第i^一至第十四电阻R11、R12、R13、R14、第四至第五二极管D4、D5、第四至第五电容C4、C5及第一至第二晶闸管KS1、KS2，所述第三芯片U3具有第二十三至第二十六引脚23、24、25、26，所述第四二极管D4具有第四阳极及第四阴极，所述第五二极管D5具有第五阳极及第五阴极，所述第一晶闸管KSl具有第一控制极G1、第六阳极Kl及第六阴极Al，所述第二晶闸管KS2具有第二控制极G2、第七阳极K2及第七阴极A2，所述第二十三引脚23与第二发射极E电性连接，所述二十四引脚24电性连接至第十一电阻Rll的一端，所述第十一电阻Rll的另一端电性连接至地线，所述第二十五引脚25电性连接至第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端分别与第十四电阻R14的一端、第五阴极、第五电容C5的一端及第二控制极G2电性连接，所述第十四电阻R14的另一端、第五阳极、第五电容C5的另一端及第七阴极A2均与接电容端48电性连接，所述第二十六引脚26分别与第十二电阻R12的一端、第四阴极、第四电容C4的一端、及第一控制极Gl电性连接，所述第十二电阻R12的另一端、第四阳极、第四电容C4的另一端、第六阴极Al及第七阳极K2均用于连接单相交流电的火线，所述第六阳极Kl与接电容端48电性连接。所述第三芯片U3采用M0C3083芯片，进而推动第一、第二晶闸管KS1、KS2的做过零投切动作，该M0C3083芯片为常用的光耦器件，抗干扰能力强。所述第一、第二晶闸管KS1、KS2分别并联一个RC阻容吸收模块(如第十二电阻R12、第四电容C4及第十四电阻R14、第五电容C5)，以限制电路中电压上升率过大，确保第一、第二晶闸管KS1、KS2安全地工作。出于晶闸管模块47正向承受瞬时浪涌电流可达13倍，而本复合开关的晶闸管模块47的导通时间最大不超过50ms的考虑，晶闸管模块的第一、第二晶闸管KS1、KS2选用160A/1600V的双向晶闸管，既保证了晶闸管模块的承载能力，又大大减少了晶闸管模块47的体积和降低晶闸管模块47的成本。
[0066]所述电源模块43由220V交流电转换得到。所述电源模块43包括:磁芯模块、整流模块、降压及稳压模块，所述磁芯模块一端与电源接入端44电性连接，用于输入220V的交流电，另一端与整流模块的一端电性连接，所述整流模块的另一端与降压及稳压模块电性连接。所述磁芯模块用于将220V降压为14V，同时利用整流模块将交流电转换为直流电，再经过第四芯片U4的降压及电容器的稳压，从而得到稳定的12V直流电，进而供给输入控制模块42、继电器控制模块49、NE555单稳控制模块45及磁保持继电器50工作。所述降压及稳压模块包括第六至第九电容C6、C7、CS、C9及第四芯片U4，所述第四芯片U4具有第二十七至第二十九引脚27、28、29，所述第二十七引脚27分别与第六电容C6的一端、第七电容C7的一端及整流模块电性连接，所述第二十九引脚29分别与第八电容CS的一端及第九电容C9的一端电性连接,所述第六电容C6的另一端、所述第七电容C7的另一端、第八电容CS的另一端、第九电容C9的另一端及第二十八引脚28均连接至地线，所述第九电容C9的一端及另一端作为该电源模块43的输出端。所述第四芯片U4的型号为ST7812。所述磁芯模块包括:磁芯、初级线圈及次级线圈。所述整流模块为桥式整流模块，具体包括第六至第九二极管 D6、D7、D8、D9。
[0067]步骤200、将主回路接入端51连接单相火线，将接电容端48连接单相补偿电容，以及将控制信号接入端41连接无功补偿控制器的输出端。
[0068]同时，将所述电源接入端44的US端和UN端连接交流电的火线和零线，利用电源模块43进行降压整流，进而提供电源。该处的交流电的火线与上述的单相火线可以来自同一电网，也可以来自于不同的电网。
[0069]步骤300、所述无功补偿控制器输出高低控制电平信号至该单相大电流复合开关的输入控制模块42，该高低控制电平信号包括有高电位信号及低电位信号。
[0070]该高低控制电平信号中，高电位信号表切，低电位信号表投。在该处利用第一芯片Ul (光电耦合器芯片PC817)进行信号传感，抗干扰能力强。
[0071]步骤400、该高低控制电平信号经过输入控制模块42传输至NE555单稳控制模块45，所述NE555单稳控制模块45结合继电器控制模块49将该高低控制电平信号转换成控制脉冲信号，并根据该高低控制电平信号转换为过零控制信号，并将该过零控制信号发送给过零输出控制模块46。
[0072]请参阅图10，利用一个钳位二极管D2(第二二极管D2)和第一电容Cl的本身特性来将“切”信号转换图9所示的波形，这样“投”和“切”都可以产生启动脉冲，简单又实用。结合图8及图9，具体控制过程如下:当复合开关的KA端转为低电平(“投”)，Vi的电位由高到低，第二二极管D2接着钳位，Vi的电位由低到高，这一过程就是“投”脉冲；当复合开关的KA端转为高电平(“切”)，第二二极管D2钳位失效，第一电容Cl的电位不能突变，保持低电平，Vi的电位由高到低，待第二电容C2上电压Vc上升到2/3Vcc时，Vi的电位由低到高，这一过程就是“切”脉冲。
[0073]步骤500、所述继电器控制模块49根据该控制脉冲信号驱动磁保持继电器50，所述过零输出控制模块46根据过零控制信号驱动晶闸管模块47，即控制晶闸管模块47中的晶闸管在零电压时导通，在零电流时断开，实现对电力系统的无功补偿。
[0074]在本实施例中，所述晶闸管模块47采用常用的光耦器件M0C3083芯片接收信号，并推动第一、第二晶闸管KS1、KS2的做过零投切动作，抗干扰能力强。
[0075]图11及图12为本发明复合开关的控制方法的波形图，从图11及图12可以看出，“投”和“切”都没有浪涌电流的产生。
[0076]综上所述，本发明的单相大电流复合开关及其控制方法，采用晶闸管在零电压时接通电路，响应时间小于20ms，零电流时分断电路，接通和分断过程无冲击浪涌电流，且响应速度快；晶闸管导通50ms内转交流接触器的触点来承载，无压降、无损耗，也不需加装散热器，延长复合开关的使用寿命；该单相大电流复合开关采用防尘密封铁外壳设计，特别适用于灰尘环境下大电流单相补偿电容器的动态切换。
[0077]以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种单相大电流复合开关,其特征在于,包括:外壳、设于外壳上的插座及设于外壳内的电路结构，所述电路结构包括:控制信号接入端、与所述控制信号接入端电性连接的输入控制模块、与所述输入控制模块电性连接的电源模块、与所述电源模块电性连接的电源接入端、与所述输入控制模块电性连接的NE555单稳控制模块、与所述NE555单稳控制模块电性连接的过零输出控制模块、与所述过零输出控制模块电性连接的晶闸管模块、与所述晶闸管模块电性连接的接电容端、与所述输入控制模块电性连接的继电器控制模块、与所述继电器控制模块电性连接的磁保持继电器及与所述磁保持继电器电性连接的主回路接入端，所述晶闸管模块还与主回路接入端电性连接，所述磁保持继电器还与接电容端电性连接，所述控制信号接入端、主回路接入端、电源接入端及接电容端均与插座电性连接，所述电源模块还分别与NE555单稳控制模块、及继电器控制模块电性连接。
2.如权利要求1所述的单相大电流复合开关，其特征在于，所述外壳采用防尘密封设计，其材质为铁；所述插座为密封航空插座。
3.如权利要求1所述的单相大电流复合开关，其特征在于，所述输入控制模块包括:第一二极管、第一芯片、第一三极管及第一至第四电容，所述第一二极管具有第一阳极及第一阴极，所述第一芯片具有第一至第四引脚，所述第一三极管具有第一集电极、第一基极及第一发射极，所述第一阳极电性连接至控制信号接入端，所述第一阴极电性连接至第一引脚，所述第一电阻一端连接至控制信号接入端，另一端电性连接至第二引脚，所述第三引脚分别电性连接至第二电阻的一端与第三电阻的一端，所述第四引脚电性连接至电源模块，所述第二电阻另一端电性连接至第一基极，所述第三电阻的另一端电性连接至地线，所述第一集电极电性连接至第四电阻的一端，所述第一发射极电性连接至地线，所述第四电阻的另一端电性连接至电源模块；所述第一芯片为光电耦合器芯片，其型号为PC817;所述NE555单稳控制模块包括:第五至第六电阻、第一至第三电容及第二芯片，所述第二芯片具有第五至十二引脚，所述第五电阻的一端电性连接至电源模块，另一端分别电性连接至第二电容的一端、第六引脚、及第七引脚，所述第二电容的另一端电性连接至地线，所述第一电容的一端及第六电阻的一端均分别电性连接第一集电极及第四电阻的一端，所述第一电容的另一端电性连接至地线，所述第六电阻的另一端电性连接至第八引脚，所述第五引脚电性连接至电源模块，所述第九引脚电性连接至电源模块，所述第十引脚电性连接至过零输出控制模块，所述地十一引脚电性连接至地线，所述第十二引脚电性连接至第三电容的一端，所述第三电容的另一端电性连接至地线；所述第二芯片为NE555芯片；所述过零输出控制模块包括第七电阻及第二三极管，所述第二三极管具有第二集电极、第二基极及第二发射极，所述第七电阻一端电性连接至第十引脚，另一端电性连接至第二基极，所述第二集电极电性连接至电源模块，所述第二发射极电性连接至NE555单稳控制模块；所述继电器控制模块包括:第八至第十电阻、第二二极管及第三三极管，所述第二二极管具有第二阳极及第二阴极，所述第三三极管具有第三集电极、第三基极及第三发射极，所述第八电阻的一端分别电性连接至第一电容的一端、第四电阻的一端、第六电阻的一端及第一集电极，所述第八电阻的另一端电性连接至第三基极，所述第九电阻的一端电性连接至电源模块，另一端电性连接至第三集电极，所述第三发射极电性连接至地线，所述第二阴极电性连接至第六电阻的另一端与第八引脚，所述第二阳极电性连接至第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端电性连接至磁保持继电器；所述磁保持继电器包括:第三二极管、第四三极管、继电器及交流接触器，所述第三二极管具有第三阳极及第三阴极，所述第四三极管具有第四集电极、第四基极及第四发射极，所述继电器具有第十三至第十七引脚，所述交流接触器具有第十八至第二十二引脚，所述第三阴极电性连接至电源模块，所述第三阳极分别电性连接至第十四引脚与第四集电极，所述第四基极电性连接至第十电阻的另一端，所述第四发射极电性连接至地线，所述第十三引脚电性连接至电源模块，所述十五引脚电性连接至电源接入端，所述第十六引脚电性连接至第十八引脚，所述第十七引脚悬空，所述十九引脚电性连接至电源接入端，所述第二十引脚用于连接单相交流电的火线，所述第二十一引脚电性连接至接电容端，所述第二十二引脚悬空；所述交流接触器的型号为B170，其具有三个主触头，该三个主触头并联承载使用；所述晶闸管模块包括:第三芯片、第十一至第十四电阻、第四至第五二极管、第四至第五电容及第一至第二晶闸管，所述第三芯片具有第二十三至第二十六引脚，所述第四二极管具有第四阳极及第四阴极，所述第五二极管具有第五阳极及第五阴极，所述第一晶闸管具有第一控制极、第六阳极及第六引脚，所述第二晶闸管具有第二控制极、第七阳极及第七阴极，所述第二十三引脚与第二发射极电性连接，所述二十四引脚电性连接至第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端电性连接至地线，所述第二十五引脚电性连接至第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端分别与第十四电阻的一端、第五阴极、第五电容的一端及第二控制极电性连接，所述第十四电阻的另一端、第五阳极、第五电容的另一端及第七阴极均与接电容端电性连接，所述第二十六引脚电性分别与第十二电阻的一端、第四阴极、第四电容的一端、及第一控制极电性连接，所述第十二电阻的另一端、第四阳极、第四电容的另一端、第六阴极及第七阳极均用于连接单相交流电的火线，所述第六阳极与接电容端电性连接；所述第三芯片的型号为M0C3083。
4.如权利要求1所述的单相大电流复合开关，其特征在于，所述电源模块由220V交流电转换得到。
5.如权利要求4所述的单相大电流复合开关，其特征在于，所述电源模块包括:磁芯模块、整流模块、降压及稳压模块，所述磁芯模块一端用于输入220V的电源，另一端与整流模块的一端电性连接，所述整流模块的另一端与降压及稳压模块电性连接，所述降压及稳压模块包括第六至第九电容及第四芯片，所述第四芯片具有第二十七至第二十九引脚，所述第二十七引脚分别与第六电容的一端、第七电容的一端及整流模块电性连接，所述第二十九引脚分别与第八电容的一端及第九电容的一端电性连接，所述第六电容的另一端、所述第七电容的另一端、第八电容的另一端、第九电容的另一端及第二十八引脚均连接至地线，所述第九电容的一端及另一端作为该电源模块的输出端；所述第四芯片的型号为ST7812。
6.一种单相大电流复合开关的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤100、提供一单相大电流复合开关，所述单相大电流复合开关包括:外壳、设于外壳上的插座及设于外壳内的电路结构，所述电路结构包括:控制信号接入端、与所述控制信号接入端电性连接的输入控制模块、与所述输入控制模块电性连接的NE555单稳控制模块、与所述NE555单稳控制模块电性连接的过零输出控制模块、与所述过零输出控制模块电性连接的晶闸管模块、与所述晶闸管模块电性连接的接电容端、与所述输入控制模块电性连接的继电器控制模块、与所述继电器控制模块电性连接的磁保持继电器及与所述磁保持继电器电性连接的主回路接入端，所述晶闸管模块还与主回路接入端电性连接，所述磁保持继电器还与接电容端电性连接，所述控制信号接入端、主回路接入端及接电容端均与插座电性连接； 步骤200、将主回路接入端连接单相火线，将接电容端连接单相补偿电容，以及将控制信号接入端连接无功补偿控制器的输出端； 步骤300、所述无功补偿控制器输出高低控制电平信号至该单相大电流复合开关的输入控制模块，该高低控制电平信号包括有高电位信号及低电位信号； 步骤400、该高低控制电平信号经过输入控制模块传输至NE555单稳控制模块，所述NE555单稳控制模块结合继电器控制模块将该高低控制电平信号转换成控制脉冲信号，并根据该高低控制电平信号转换为过零控制信号，并将该过零控制信号发送给过零输出控制模块； 步骤500、所述继电器控制模块根据该控制脉冲信号驱动磁保持继电器，所述过零输出控制模块根据过零控制信号驱动晶闸管模块，即控制晶闸管模块中的晶闸管在零电压时导通，在零电流时断开，实现对电力系统的无功补偿。
7.如权利要求6所述的单相大电流复合开关的控制方法，其特征在于，所述电路结构还包括:与所述输入控制模块电性连接的电源模块及与所述电源模块电性连接的电源接入端，所述电源模块还分别与NE555单稳控制模块、及继电器控制模块电性连接，进而提供工作电源；所述外壳采用防尘密封设计，其材质为铁；所述插座为密封航空插座。
8.如权利要求7所述的单相大电流复合开关的控制方法，其特征在于，所述输入控制模块包括:第一二极管、第一芯片、第一三极管及第一至第四电容，所述第一二极管具有第一阳极及第一阴极，所述第一芯片具有第一至第四引脚，所述第一三极管具有第一集电极、第一基极及第一发射极，所述第一阳极电性连接至控制信号接入端，所述第一阴极电性连接至第一引脚，所述第一电阻一端连接至控制信号接入端，另一端电性连接至第二引脚，所述第三引脚分别电性连接至第二电阻的一端与第三电阻的一端，所述第四引脚电性连接至电源模块，所述第二电阻另一端电性连接至第一基极，所述第三电阻的另一端电性连接至地线，所述第一集电极电性连接至第四电阻的一端，所述第一发射极电性连接至地线，所述第四电阻的另一端电性连接至电源模块；所述第一芯片为光电耦合器芯片，其型号为PC817 ;所述NE555单稳控制模块包括:第五至第六电阻、第一至第三电容及第二芯片，所述第二芯片具有第五至十二引脚，所述第五电阻的一端电性连接至电源模块，另一端分别电性连接至第二电容的一端、第六引脚、及第七引脚，所述第二电容的另一端电性连接至地线，所述第一电容的一端及第六电阻的一端均分别电性连接第一集电极及第四电阻的一端，所述第一电容的另一端电性连接至地线，所述第六电阻的另一端电性连接至第八引脚，所述第五引脚电性连接至电源模块，所述第九引脚电性连接至电源模块，所述第十引脚电性连接至过零输出控制模块，所述地十一引脚电性连接至地线，所述第十二引脚电性连接至第三电容的一端，所述第三电容的另一端电性连接至地线；所述第二芯片为NE555芯片；所述过零输出控制模块包括第七电阻及第二三极管，所述第二三极管具有第二集电极、第二基极及第二发射极，所述第七电阻一端电性连接至第十引脚，另一端电性连接至第二基极，所述第二集电极电性连接至电源模块，所述第二发射极电性连接至NE555单稳控制模块；所述继电器控制模块包括:第八至第十电阻、第二二极管及第三三极管，所述第二二极管具有第二阳极及第二阴极，所述第三三极管具有第三集电极、第三基极及第三发射极，所述第八电阻的一端分别电性连接至第一电容的一端、第四电阻的一端、第六电阻的一端及第一集电极，所述第八电阻的另一端电性连接至第三基极，所述第九电阻的一端电性连接至电源模块，另一端电性连接至第三集电极，所述第三发射极电性连接至地线，所述第二阴极电性连接至第六电阻的另一端与第八引脚，所述第二阳极电性连接至第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端电性连接至磁保持继电器；所述磁保持继电器包括:第三二极管、第四三极管、继电器及交流接触器，所述第三二极管具有第三阳极及第三阴极，所述第四三极管具有第四集电极、第四基极及第四发射极，所述继电器具有第十三至第十七引脚，所述交流接触器具有第十八至第二十二引脚，所述第三阴极电性连接至电源模块，所述第三阳极分别电性连接至第十四引脚与第四集电极，所述第四基极电性连接至第十电阻的另一端，所述第四发射极电性连接至地线，所述第十三引脚电性连接至电源模块，所述十五引脚电性连接至电源接入端，所述第十六引脚电性连接至第十八引脚，所述第十七引脚悬空，所述十九引脚电性连接至电源接入端，所述第二十引脚用于连接单相交流电的火线，所述第二十一引脚电性连接至接电容端，所述第二十二引脚悬空；所述交流接触器的型号为B170，其具有三个主触头，该三个主触头并联承载使用；所述晶闸管模块包括:第三芯片、第十一至第十四电阻、第四至第五二极管、第四至第五电容及第一至第二晶闸管，所述第三芯片具有第二十三至第二十六引脚，所述第四二极管具有第四阳极及第四阴极，所述第五二极管具有第五阳极及第五阴极，所述第一晶闸管具有第一控制极、第六阳极及第六引脚，所述第二晶闸管具有第二控制极、第七阳极及第七阴极，所述第二十三引脚与第二发射极电性连接，所述二十四引脚电性连接至第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端电性连接至地线，所述第二十五引脚电性连接至第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端分别与第十四电阻的一端、第五阴极、第五电容的一端及第二控制极电性连接，所述第十四电阻的另一端、第五阳极、第五电容的另一端及第七阴极均与接电容端电性连接，所述第二十六引脚电性分别与第十二电阻的一端、第四阴极、第四电容的一端、及第一控制极电性连接，所述第十二电阻的另一端、第四阳极、第四电容的另一端、第六阴极及第七阳极均用于连接单相交流电的火线，所述第六阳极与接电容端电性连接；所述第三芯片的型号为M0C3083。
9.如权利要求7所述的单相大电流复合开关的控制方法，其特征在于，所述电源模块由220V交流电转换得到。
10.如权利要求7所述的单相大电流复合开关的控制方法，其特征在于，所述电源模块包括:磁芯模块、整流模块、降压及稳压模块，所述磁芯模块一端用于输入220V的电源，另一端与整流模块的一端电性连接，所述整流模块的另一端与降压及稳压模块电性连接，所述降压及稳压模块包括第六至第九电容及第四芯片，所述第四芯片具有第二十七至第二十九引脚，所述第二十七引脚分别与第六电容的一端、第七电容的一端及整流模块电性连接，所述第二十九引脚分别与第八电容的一端及第九电容的一端电性连接，所述第六电容的另一端、所述第七电容的另一端、第八电容的另一端、第九电容的另一端及第二十八引脚均连接至地线，所述第九电容的一端及另一端作为该电源模块的输出端；所述第四芯片的型号为ST7812。
【文档编号】H02J3/18GK104426150SQ201310376977
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】王洪斌, 黄文侃, 张励, 黄正吉, 柯华丽, 任凯, 孟宇晖, 佘伟仁 申请人:深圳市华冠电气有限公司