一种基于单片机的切换电容接触器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及接触器领域，尤其涉及一种基于单片机的切换电容接触器。
【背景技术】
[0002]众所周知，电力负载大多为感性负载，为提高电网功率因数，常需使用大量的切换电容器接触器将电容器组接入电网进行无功补偿，以减少无功功率引起的功率因数降低、线路损耗及电压降落等。如果不采取限流措施，投入电容器时会出现很大的涌流，其涌流倍数可达几十倍甚至上百倍，对电网、电容器、接触器的冲击极大，降低了电网质量，容易造成电力设备及生产设备寿命缩短甚至损坏等严重后果。目前国内外的切换电容器接触器产品大多采用加电阻限流的方案，但这些产品的限流效果不好，工作可靠性低，且不节能，其性能指标与功能已无法满足现代电网无功补偿的需要。近年来，部分科研工作者提出了使用晶闸管投切方法进行零电流投切。然而，这种方法不仅造价高，且因晶闸管导通压降较大，大电流时易造成晶闸管及电路损耗过大，而且晶闸管在电网电压过零时有个死区，造成电压电流的不连续性，从而产生较大的谐波成分，将对电网造成二次污染。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于单片机的切换电容接触器，能在最佳接通相角的一个很小区域内将电容器投入电网，从而大大降低涌流。
[0004]为实现上述目的，本发明采取如下技术方案:
[0005]一种基于单片机的切换电容接触器，包括接触器投切单元、电压过零检测与涌流检测单元、主控单元、显示与操作模块、通讯模块、以太网接口和接触器驱动电路；
[0006]接触器投切单元，用于在主控单元控制下执行电容器投切；所述接触器投切单元包括一号电容器，所述一号电容器两端设有节点Q、S,所述节点Q与二号电容器一端相连，所述二号电容器另一端设有节点P，所述节点S、P分别与三号电容器两端相连，所述节点S与电网A相线路直接相连，所述节点Q、P分别通过KM2接触器、KM3接触器与电网B相、C相相连，所述KM2接触器回路设有电流互感器。
[0007]电压过零检测与涌流检测单元，用于电压过零检测，并将检测信号发送给主控单元；还用于通过将所述KM2接触器回路中串入的电流传感器检测的涌流信号转换成电压信号，并发送给主控单元；主控单元，用于对接收到的检测信号和电压信号进行处理，并生成驱动信号发送给接触器驱动电路；接触器驱动电路，用于根据接收到的驱动信号执行相应的动作；显示与操作模块，用于显示主控单元发送的信号；还用于实现主控单元的人工操作；通讯模块，用于将主控单元发送的信号无线传输到控制台；以太网接口，用于将主控单元发送的信号通过以太网传输到控制台。
[0008]更进一步的，主控单元为PIC16F873芯片。
[0009]更进一步的，接触器为单相交流接触器。
[0010]更进一步的，一号电容器、二号电容器和三号电容器电容值相等。
[0011]有益效果:本发明采用两个单相接触器并在接触器触头两端电压过零时投入电容器，使涌流大大降低。经过测试，电容器投入时涌流可控制在5倍额定电流内。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构原理图。
[0013]图2为电容器投入时刻示意图。
[0014]图3为接触器驱动电路电路图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0016]如图1所示，本发明提供的一种基于单片机的切换电容接触器，包括接触器投切单元、电压过零检测与涌流检测单元、主控单元、显示与操作模块、通讯模块、以太网接口和接触器驱动电路；
[0017]接触器投切单元，用于在主控单元控制下执行电容器投切；所述接触器投切单元包括一号电容器，所述一号电容器两端设有节点Q、S,所述节点Q与二号电容器一端相连，所述二号电容器另一端设有节点P，所述节点S、P分别与三号电容器两端相连，所述节点S与电网A相线路直接相连，所述节点Q、P分别通过KM2接触器、KM3接触器与电网B相、C相相连，所述KM2接触器回路设有电流互感器；
[0018]图中KM2、KM3为单相交流接触器。通过控制单相交流接触器KM2、KM3的接通与断开来控制电容器的投入与退出。
[0019]如果电容器随机投入，电路中会出现很大的涌流。为了减小电容器投入时产生的涌流，本系统控制电容接入时刻，让接触器触头在其两端电压过零时闭合(即在Ubq=O时，KM2闭合，Ucp = O时，KM3闭合)。系统可采用过零检测光藕来检测接触器触头两端电压的过零点，由于Ucp过零与Ubq过零相差5ms，因此只需用一个过零检测光耦检测Ubq两端的电压即可。利用CPU主控单元在接触器触头两端电压过零后的某一时刻(设为tl)发出控制信号，使触头在下一个电压波形的过零点附近接通，如图2所示，01、02、03分别是触头两端电压U的3个零点。假设接触器的闭合时间为t2，当系统检测到01零点后，延时tl时间，在tl点处发出接触器闭合命令使得接触器线圈得电，接触器经过t2时间后将在下一个零点02处闭合，将电容器投入电网，从而保证投入电容器时浪涌电流较小。其中tl称为过零延时时间，tl、t2之和为20ms。
[0020]因此，该系统按照以下方式将电容器投入:如图1所示，设接触器KM2闭合时间为t22，相应的过零延时时间为tl2，KM3闭合时间为t23，相应的过零延时时间为tl3 ;当检测到Ubq电压过零时，延时tl2后，发出KM2闭合命令，KM2接触器在t22后闭合，再检测到Ucp电压过零时(Ubq电压过零后延时5ms)，延时tl3，发出KM3闭合命令，KM3接触器在t23后闭合。
[0021]同一个接触器的每次闭合时间t2存在一定偏差。通过一系列实验发现，若偏差在±0.5ms之内，即满足19.5ms < tl + t2 < 20.5ms，能保证涌流倍数在5倍以内。若偏差超出该范围，即