具有宽裕投切区间的同步式复合开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种复合开关，具体地说，是涉及一种具有宽裕投切区间的同步式复合开关。
【背景技术】
[0002]同步开关是近年来开始应用于电容器投切的一类基于电压零点投切的投切开关。它的优点是通过计算电压波形的过零点，利用精密的MCU计时，测算出磁保持继电器的动作时间，并在开关投切点(电压零点)前触发磁保持继电器动作。同步开关取代传统的交流接触器和复合开关，成为电容投切开关领域新的趋势。现存的同步开关动作的准确性是基于磁保持继电器投切时间的稳定性，一旦其动作时间稳定性受到破坏或者动作机构受到不可逆转的老化疲劳因素的影响，那么，其投切的准确度必然下降，带来的直接后果就是在投切瞬间出现打火或拉弧，甚至于粘连。当磁保持投入点偏离电压零点1ms，以220V有效电压为例，那么，其投入时对于电压零点的偏离为360*(1/20) = 18度，那么，此时开关两端电压为220 * 1.414 *sinl8 = 96V。也就是说，只要投入时动作时间误差为lms，那么，开关两端电压承受的电压将近100V。在共补情况下，其承受电压变为380 * 1.414 * sinl8 =166V。在此种情况下进行开关的投切，会带来投入时的打火以及切除时的拉弧。现实情况是:磁保持继电器很难在真正的电压过零点进行投入，在电流过零点切除。主要受制于以下三种因素的制约:
[0003]1.通过光耦捕获的电压零点存在偏移，原因在于光耦原边导通时间受其原边电流的影响。
[0004]2.MCU计时精确度。如果计时时基为1ms，那么投切时的时间分辨率只有1ms，也就是说由于MCU计时带来的误差就有lms。
[0005]3.磁保持继电器长时间连续动作后由于机械疲劳带来的投切动作时间的变化。
[0006]基于以上因数，保证磁保持继电器在电压零点进行投入，电流零点进行切除，要长时间的稳定运行，是难以做到的。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种具有宽裕投切区间的同步式复合开关，主要解决现有技术中存在的长时间运行后出现的工作不稳定的问题。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]一种具有宽裕投切区间的同步式复合开关包括分别与电网连接的磁保持继电器的触点开关、可控硅的阳极和电容，触点开关和电容连接，且其连接点与可控硅的阴极连接，与磁保持继电器连接的控制器。
[0010]进一步，具有宽裕投切区间的同步式复合开关还包括三相电源，三相电源的一相电线上依次连接有第一电阻和第四电阻，三相电源的二相电线上依次连接有第二电阻和第五电阻，三相电源的三相电线上依次连接有第三电阻和第六电阻，第四电阻、第五电阻和第六电阻相互连接，第一电阻和第四电阻的连接点、第二电阻和第五电阻的连接点和第三电阻和第六电阻的连接点均与比较器的输入端连接，比较器的输出端与控制器的输入端连接。
[0011]具体地，控制器的型号为STC12C5A60S2 ;控制器不限用该型号的控制器，也可用其他具有相同功能的控制器代替。
[0012]具体地，比较器的型号为LM339 ;比较器不限制用该型号的比较器，也可用其他型号的比较器。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0014](I)本实用新型通过在触点开关的两端并联可控硅，在电网峰值点时，可控硅电流为零自然断开，实现本实用新型的自然投切，使本实用新型在保证投切稳定性的前提下降低了高精度投切带来的技术难度，在相对宽裕的投切区间内，降低了对投切器件动作的时间要求，且长时间工作也不会出现工作不稳定的情况。
[0015](2)本实用新型中第一电阻至第六电阻组成电阻网络，在比较器中得到虚拟零点，经过三相分压比较后，输出三相等相位的脉冲方波，为控制器即时捕获相位零点提供精确的相位脉冲，保证了零点捕捉的及时性，同时降低硬件成本，节省板面布局空间。
【附图说明】
[0016]图1为本实施例1的电路图。
[0017]图2为实施例2的电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，具有宽裕投切区间的同步式复合开关包括分别与电网连接的磁保持继电器J的触点开关K、可控硅SCR的阳极和电容C，触点开关K和电容C连接，且其连接点与可控硅SCR的阴极连接，与磁保持继电器J连接的控制器IC1。
[0021]其中，控制器ICl的型号为STC12C5A60S2。
[0022]控制器在电容放电周期(即电网电压负半周)给出可控硅触发信号，电压过零点，可控硅过零导通，在电容充电期间，将磁保持继电器投入或切除，在电压峰值点，可控硅电流过零自然断开，这样就保证了触点开关K在电压零点投入，在电流零点切除，保证继电器触点免受高电压损害。
[0023]在电网电压负半周，控制器给出可控硅触发信号。此时，由于可控硅承受反向电压，因此不会导通。当电压过零时，可控硅两端电压逆转，可控硅由于承受正向电压而导通，电网开始给电容充电。按照电容的充电曲线，在电容电压达到电网正峰值之前，可控硅一直处于导通状态，此充电过程为5ms ο在电容充电过程中，将磁保持继电器投入，则此时磁保持继电器触点开关两端承受的电压为可控硅的导通压降，利用这一特性，可以很好的保护磁保持继电器投入时触点开关不被高压损伤。当电容电压达到电网电压正峰值时，通过可控硅的电流为0，可控硅截止，完成可控硅与磁保持继电器的自然切换。
[0024]开关切除时，同样在电网电压负半周时触发可控硅，由于此时磁保持继电器的触点开关K还处于闭合状态，可控硅两端电压为0，不能导通。在电容充电过程中，将K释放，在K释放瞬间，可控硅两端承受正向电压，可控硅立即导通。在电容电压达到电网电压峰值前，撤销可控硅的触发信号，当电容电压达到电网电压峰值时，由于流经可控硅的电流为0，可控硅截止，完成开关断开过程。
[0025]实施例2
[0026]如图2所示，本实施例与实施例1的不同点在于，具有宽裕投切区间的同步式复合开关还包括三相电源，三相电源的一相电线上依次连接有第一电阻Rl和第四电阻R4，三相电源的二相电线上依次连接有第二电阻R2和第五电阻R5，三相电源的三相电线上依次连接有第三电阻R3和第六电阻R6，第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6相互连接，第一电阻Rl和第四电阻R4的连接点、第二电阻R2和第五电阻R5的连接点和第三电阻R3和第六电阻R6的连接点均与比较器IC2的输入端连接，比较器IC2的输出端与控制器ICl的输入端连接。
[0027]其中，比较器IC2的型号为LM339。
[0028]第一电阻至第六电阻组成电阻网络，在比较器中得到虚拟零点，经过三相分压比较后，输出三相等相位的脉冲方波，为控制器即时捕获相位零点提供精确的相位脉冲，保证了零点捕捉的及时性，同时降低硬件成本，节省板面布局空间。
[0029]按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种具有宽裕投切区间的同步式复合开关，其特征在于:包括分别与电网连接的磁保持继电器J的触点开关K、可控硅SCR的阳极和电容C，触点开关K和电容C连接，且其连接点与可控硅SCR的阴极连接，与磁保持继电器J连接的控制器IC1。2.根据权利要求1所述的具有宽裕投切区间的同步式复合开关，其特征在于:还包括三相电源，三相电源的一相电线上依次连接有第一电阻Rl和第四电阻R4，三相电源的二相电线上依次连接有第二电阻R2和第五电阻R5，三相电源的三相电线上依次连接有第三电阻R3和第六电阻R6，第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6相互连接，第一电阻Rl和第四电阻R4的连接点、第二电阻R2和第五电阻R5的连接点和第三电阻R3和第六电阻R6的连接点均与比较器IC2的输入端连接，比较器IC2的输出端与控制器ICl的输入端连接。3.根据权利要求1所述的具有宽裕投切区间的同步式复合开关，其特征在于:控制器ICl 的型号为 STC12C5A60S2。4.根据权利要求1所述的具有宽裕投切区间的同步式复合开关，其特征在于:比较器IC2的型号为LM339。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有宽裕投切区间的同步式复合开关，主要解决现有技术中存在的长时间运行后出现的工作不稳定的问题。该具有宽裕投切区间的同步式复合开关包括分别与电网连接的磁保持继电器的触点开关、可控硅的阳极和电容，触点开关和电容连接，且其连接点与可控硅的阴极连接，与磁保持继电器连接的控制器，控制器与电容并联；与三相电源形成星形连接的第一电阻、第二电阻和第三电阻，与第一电阻、第二电阻和第三电阻均串联的分压电阻，与分压电阻连接的比较器，比较器连接的控制器。通过上述方案，本实用新型达到了投切精度高及长时间工作稳定的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN204615393
【申请号】CN201520175899
【发明人】陈榕, 江海波, 黎泽勇
【申请人】佛山市顺德区胜业电气有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月27日