037]本实施例为一种在投切三角型连接电容器组的2控3电路中应用的相控开关峰值过零投切涌流控制电路，如图2所示，包括含智能控制器件CPU的控制电路以及分别控制三角型连接电容器组与三相电网电源中的二相通断的两个磁保持继电器开关K1、K2，各磁保持继电器开关K1、K2旁分别并联二只高压二极管D1、D2以及D3、D4与对应高阻值高压限流电阻R1、R3串联组成的主串联电路。高压限流电阻Rl旁并联辅助继电器开关K3与低阻值高压限流电阻R2串联组成的副串联电路。高压限流电阻R3旁并联辅助继电器开关K4与低阻值高压限流电阻R4串联组成的副串联电路。
[0038]控制电路如图8所示，其中磁保持继电器开关Kl触点两端经过零检测电路后耦合连接到智能控制器件CPU的过零信号输入端；电网电源的UW端经电压互感器和采样电阻R18后通过过零比较器接智能控制器件的基准相位检测电路检测端。具体而言，智能控制器件——CPU型号为STM8S207R8T6，磁保持继电器开关Kl触点两端经分压电阻Rl、R4分压后由稳压管Dl、D2稳压，再通过D3、D4对电容Cl充电，Cl经过Q2、R9、R7放电，从而导通光耦U1，通过光电隔离器件Ul耦合后的信号接CPU的过零信号输入端PBl ;电网电源的UW端经电阻R16、R17分压后经电压互感器耦合后由R18采样，再通过比较器U2整形后接CPU的基准相位检测电路检测端PB0，CPU的控制输出端PEO、PE3分别控制主继电器开关K1、K2和辅助继电器开关Κ3、Κ4。
[0039]高压二极管Dl与D2必须同方向串联连接，并且多相开关的电容器组投切控制电路中，所有开关两端的高压二极管必须连接方向相同，都是阳极或者阴极指向电网电源。
[0040]如图4所示，本实施例控制电路的CPU按以下步骤进行相控开关峰值过零投切涌流控制:
[0041]第一步、辅助投入一一接收开关投入指令信号后，输出相应控制信号使辅助继电器开关Κ3、Κ4投入，此时Κ1、Κ2两端的电压波形如图5所示。
[0042]UVff电源刚接通时，电网电源首先通过两个高压二极管Dl、D2或D3、D4与高阻值高压限流电阻Rl或R3串联组成的主串联电路抬高开关两端电压，由于限流电阻Rl、R3阻值较大(5.lk，5W)，因此降低了电容器组空载合闸时电网电压对回路的冲击电流，可以控制单个电容器单相冲击电流在2A以内。辅助继电器开关K3、K4投入后，电网电源通过辅助继电器开关Κ3、Κ4分别与低阻值高压限流电阻R2、R4串联组成的副串联电路，再次抬高了K1、K2两端电压达到峰值电压过零，进一步减小因限流电阻引起开关两端电压过零偏离峰值点的影响；磁保持继电器Kl或Κ2电压过零投入，由于低阻值高压限流电阻R2、R4阻值很小(通常为Ω级)，所以其两端电压基本上在电压峰值点过零，保证了 K1、K2在电压波形峰值过零点(电压变化缓慢，电流零点)闭合。而电压峰值附近的电压波形最平坦，电容器电流的相位又超前正弦波电压90°，所以电容器电流最小，在电压峰值附近一段时间内闭合继电器产生的涌流都较小，结果可以有效避免触点熔合。
[0043]辅助投入之后，接着进行各低阻值高压限流电阻和高阻值高压限流电阻是否损坏的判断一一获取进线电源电压相序并作为基准相位(参见图7)，计算磁保持继电器开关K1、K2两端之间电压峰值点相位时间与过零点相位时间的之差，若差值小于预定时间间隔，则进行第二步；否则进行第七步。
[0044]将磁保持继电器Kl两端电压峰值点相位时间与过零点相位时间进行比较，若时间相隔小于阈值(该值根据低阻值高压限流电阻的大小具体确定)，则低阻值高压限流电阻R2正常；如稍大于阈值，则高阻值高压限流电阻Rl正常，而低阻值高压限流电阻R2坏；若时间相隔大至5ms左右，则判断低阻值高压限流电阻R2和高阻值高压限流电阻Rl都坏了。限流电阻R3、R4的判断与上述类同。
[0045]第二步、检测计算
[0046]接收过零检测信号，通过下式计算等待过零投入时间Τ#?#;
[0047]T等待=Τ-t 动
[0048]式中:T——开关两端电压周期，单位ms (本实施例与电网周期相等为20ms)
[0049]一一驱动信号发出到开关实际闭合的时间，单位ms (即开关的动作时间，本实施例约4ms)
[0050]第三步、计时判断--从过零时刻开始，判断过零投入时间是否结束，如否则继续等待，如是则进行下一步；
[0051]第四步、主控投入一一输出控制信号使磁保持继电器开关投入，并切除辅助继电器开关;
[0052]第五步、切除预备一一接收开关切除指令信号后，获取进线电源的电压UW相位信号(参见图6)，并根据电流和电压的相位关系求得电流过零点；
[0053]第六步、切除控制一一在电流过零点时刻输出控制信号切除磁保持继电器开关；
[0054]第七步、结束控制。
[0055]开关切除控制过程可参见图4，不另详述。
[0056]实施例二
[0057]本实施例为一种在投切星型连接电容器组的2控3电路中应用的相控开关峰值过零投切涌流控制电路，如图2所示，其构成及控制步骤与实施例一相同，不另赘述。
[0058]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【主权项】
1.一种相控开关峰值过零投切涌流控制电路，包括含智能控制器件(CPU)的控制电路以及控制电容器组与电网电源通断的磁保持继电器开关(Kl)，其特征在于:所述磁保持继电器开关(Kl)旁并联高压二极管(D1、D2)与高阻值高压限流电阻(Rl)串联组成的主串联电路；所述高压限流电阻(Rl)旁并联辅助继电器开关(K3)与低阻值高压限流电阻(R2)串联组成的副串联电路；所述控制电路的智能控制器件的过零信号输入端接磁保持继电器开关(Kl)触点两端，基准相位检测电路检测端接电网电源(UW端)，控制输出端接主继电器开关和辅助继电器开关的受控端。
2.根据权利要求1所述的相控开关峰值过零投切涌流控制电路，其特征在于:所述电网电源为UVW三相电网电源，所述控制电路包括分别控制三相电网电源中的二相通断的两个磁保持继电器开关，各磁保持继电器开关旁分别并联二只高压二极管与对应高阻值高压限流电阻串联组成的主串联电路。
3.根据权利要求2所述的相控开关峰值过零投切涌流控制电路，其特征在于:所述磁保持继电器开关触点两端经过零检测电路后耦合连接到所述智能控制器件的过零信号输入端；所述电网电源的UW端经电压互感器和采样电阻后通过过零比较器接所述智能控制器件的基准相位检测电路检测端。
4.根据权利要求3所述的相控开关峰值过零投切涌流控制电路，其特征在于:所述各高压二极管连接方向相同。
5.根据权利要求1所述相控开关峰值过零投切涌流控制电路的控制方法，其特征在于:所述控制电路的智能控制器件(CPU)按以下步骤进行控制: 第一步、辅助投入一一接收开关投入指令信号后，输出相应控制信号使辅助继电器开关(K3)投入； 第二步、检测计算一一接收过零检测信号，通过下式计算等待过零投入时间; T等待= 式中:Τ——开关两端电压周期，单位ms 一一驱动信号发出到开关实际闭合的时间，单位ms 第三步、计时判断--从过零时刻开始，判断过零投入时间是否结束，如否则继续等待，如是则进行下一步； 第四步、主控投入一一输出控制信号使磁保持继电器开关投入，并切除辅助继电器开关; 第五步、切除预备一一接收开关切除指令信号后，获取进线电源的电压(UW)相位信号，并根据电流和电压的相位关系获得电流过零点； 第六步、切除控制一一在电流过零点时刻输出控制信号切除磁保持继电器开关； 第七步、结束控制。
6.根据权利要求5所述相控开关峰值过零投切涌流控制电路的控制方法，其特征在于:所述第一步和第二步之间还具有控制电路的智能控制器件(CPU)根据相位关系判别低阻值高压限流电阻和高阻值高压限流电阻是否损坏的电阻检定步骤一一获取进线电源电压相序并作为基准相位，计算磁保持继电器开关Kl两端之间电压峰值点相位时间与过零点相位时间的之差，若差值小于预定时间间隔，则进行第二步；否则进行第七步。
【专利摘要】本发明涉及一种相控开关峰值过零投切涌流控制电路，同时涉及其控制方法，属于电力系统的无功补偿和谐波滤波技术领域。该控制电路包括含智能控制器件的控制电路以及控制电容器组与电网电源通断的磁保持继电器开关，磁保持继电器开关旁并联高压二极管与高阻值高压限流电阻串联组成的主串联电路；高压限流电阻旁并联辅助继电器开关与低阻值高压限流电阻串联组成的副串联电路；控制电路的智能控制器件的过零信号输入端接磁保持继电器开关触点两端，基准相位检测电路检测端接电网电源，控制输出端接主继电器开关和辅助继电器开关的受控端。本发明解决了传统预充电电路的上电涌流大、易损坏电容器组的问题，节能环保，没有能耗，适用于各种连接方式、不同电压等级的多相开关电容器组投切控制。
【IPC分类】H02J3-18, H02H9-02
【公开号】CN104578093
【申请号】CN201410748967
【发明人】徐魁, 陈晓庆, 徐清扬, 常新平
【申请人】江苏南自通华电力自动化有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月9日