专利名称：一种大功率动态投切单元及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种投切单元，具体地说，是涉及一种大功率动态投切单元及其实现方法。
背景技术：
为了提高电子供电系统中电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境，需使用到无功补偿装置，因而无功补偿装置性能的优劣为决定补偿效果的重要因数。众所周知，无功补偿装置的投切方式为决定其使用安全性、可靠性、补偿效果的重要因数，传统的无功补偿装置大都采用接触器或真空断路器进行投切，这样的投切方式在合闸过程中存在弹跳、重燃及过压等风险，合闸时会产生较大的冲击电流，主回路分闸后电容需要一定的放电间隔时间，因而这种补偿装置不能频繁动作，对负载波动不能及时响应，易产生过补和欠补，对冲击性负荷产生的无功功率不能有效补偿，不能解决冲击性负荷所带来的电压不稳定、闪烁变化、系统网损大和降低变压器带载容量等问题。另外，采用接触器或真空断路器投切电容器组在每次投入电容器组时，由于不能选择控制开关触头的投入相角，会造成较大的合闸涌流，切除时产生过电压容易导致开关触头损伤，使得电容器使用寿命缩短，严重影响了装置自身的使用寿命，同时还会给配电系统带来污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率动态投切单元，主要解决现有技术中存在的投切单元不能频繁动作，安全性和可靠性不高的问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种大功率动态投切单元，包括外壳，还包括均设置于外壳内且依次相连的电流信号过零采样电路、控制单元、大功率电力模块，所述控制单元的输入端连接有控制器，所述大功率电力模块的输出端连接有负载电力电容器。为了提高本发明的抗干扰能力，所述外壳为采用隔离技术制作而成的全金属屏蔽的箱体。为了实现无触点化投切，所述大功率电力模块可控硅电力控制器，所述可控硅电力控制器还连接有快速熔断器。作为优选，所述控制单元为DSP数字信号处理器。考虑到本发明主要应用于大功率电力模块中，发热量较大，所述外壳上还设置有通风系统。基于上述硬件设备，本发明提供了一种大功率动态投切单元的实现方法，包括以下步骤
(1)控制器将投切信号指令发送至控制单元；
(2)当控制单元接收到电流信号过零采样电路的电流过零信号时，则将电流过零触发脉冲发送至大功率电力模块；
(3)大功率电力模块接收到电流过零触发脉冲后对负载电力电容器进行投切操作。具体地说，所述控制单元为DSP数字信号处理器，其控制大功率电力模块采用编码投切的方式对负载电力电容器进行投切操作。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
(I)本发明能够有效改善用电负荷的功率因数，提高变压器的实际负载能力，降低电子供电系统中供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境，具有显著的节能效果。(2)本发明采用可控硅电力控制器作为开关，克服了普通的接触器投切电容器组所存在的浪涌电流大、响应时间长、维护费用高和使用寿命短等缺点，能够跟踪负载无功电流变化，从而对电力电容器组采用过零快速投切，且在切除过程中无操作过电压、电弧重燃现象，响应时间快、可频繁投切、无噪音、使用寿命长、维修量少、应用范围十分广泛、使用十分方便。(3)本发明中的外壳为采用先进的隔离技术制作而成的全金属屏蔽箱体，其具有较强的抗干扰能力，并可以根据用户实际需求设计制作，安装、操作简单、运行可靠、维护方便、十分便于使用。( 4 )本发明中，可控硅电力控制器连接有快速熔断器，该快速熔断器能够对可控硅电力控制器进行过流及短路保护，提高了应用过程中的可靠性和安全性。(5)本发明中设置有通风系统，其能有效防止箱体内温度过高对各器件造成损伤，进一步确保了本发明的使用寿命。(6)本发明支持“编码投切”，负载电力电容器可以采用不等容量分组的方式按数字编码进行组合配置，从而构成多级电力电容器投切，投切时按所需补偿电容量对应的编码组合实现一次补偿到位，不需要逐级投切，从而有利于提高补偿精度，同时还避免了“投切振荡”的现象发生。
图I为本发明的系统框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例为了解决现有技术中存在的投切单元不能频繁动作，安全性和可靠性不高的问题，如图I所示，本发明公开了一种大功率动态投切单元，包括外壳，该外壳为采用隔离技术制作而成的全金属屏蔽的箱体，因而具有较强的抗干扰能力；均设置在外壳内的电流信号过零采样电路、控制单元、大功率电力模块；且电流信号过零采样电路的输出端与控制单元相连，控制单元的输出端与大功率电力模块相连。其中，控制单元的输入端连接有控制投切信号输出的控制器；大功率电力模块的输出端连接有负载电力电容器。
在本发明中，为了实现无触点化投切，所述大功率电力模块为大功率无触点电力模块。作为优选，本发明中，该大功率无触点电力模块为可控硅电力控制器，为了对该可控硅电力控制器进行过流及短路保护，所述可控硅电力控制器还连接有快速熔断器。为了确保本发明应用时的可靠性，控制单元选用功能较为强大的DSP数字信号处理器。考虑到本发明主要应用于大功率电力模块中，发热量较大，所述外壳上还设置有通风系统。由于本发明中各模块、器件、系统均为现有技术，在此便不作更多说明。基于上述硬件设备，本发明提供了一种大功率动态投切单元的实现方法，包括以下步骤外部控制器发出投切信号指令到大功率动态投切单元的控制单元，当控制单元接收到电流信号过零采样电路的电流过零信号时，则发出电流过零触发脉冲到大功率电力模块，大功率电力模块接收到该触发脉冲后则对外部负载电力电容器进行投切操作。具体地说，所述控制单元为DSP数字信号处理器，其控制大功率电力模块采用编码投切的方式对负载电力电容器进行投切操作。在本发明中采用无机械触点的电子开关，可跟踪负载无功电流变化，从而对负载电力电容器组采用过零快速投切，在投切过程中无操作过电压、电弧重燃现象，响应时间快、可频繁投切、无噪音、使用寿命长、维修量少，可在电容器切除后的任何电压、任何状态自动投入、还可分相投切。按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
权利要求
1.一种大功率动态投切单元，包括外壳，其特征在于，还包括均设置于外壳内且依次相连的电流信号过零采样电路、控制单元、大功率电力模块，所述控制单元的输入端连接有控制器，所述大功率电力模块的输出端连接有负载电力电容器。
2.根据权利要求I所述的一种大功率动态投切单元，其特征在于，所述外壳为采用隔离技术制作而成的全金属屏蔽的箱体。
3.根据权利要求2所述的一种大功率动态投切单元，其特征在于，所述大功率电力模块为可控硅电力控制器。
4.根据权利要求3所述的一种大功率动态投切单元，其特征在于，所述可控硅电力控制器还连接有快速熔断器。
5.根据权利要求4所述的一种大功率动态投切单元，其特征在于，所述控制单元为DSP数字信号处理器。
6.根据权利要求5所述的一种大功率动态投切单元，其特征在于，所述外壳上还设置有通风系统。
7.根据权利要求Γ6任意一项所述的一种大功率动态投切单元的实现方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)控制器将投切信号指令发送至控制单元； (2)当控制单元接收到电流信号过零采样电路的电流过零信号时，则将电流过零触发脉冲发送至大功率电力模块； (3)大功率电力模块接收到电流过零触发脉冲后对负载电力电容器进行投切操作。
8.根据权利要求7所述的一种大功率动态投切单元的实现方法，其特征在于，所述控制单元为DSP数字信号处理器，其控制大功率电力模块采用编码投切的方式对负载电力电容器进行投切操作。
全文摘要
本发明公开了一种大功率动态投切单元及其实现方法，主要解决了现有技术中存在的投切单元不能频繁动作，安全性和可靠性不高的问题。该一种大功率动态投切单元，包括外壳，还包括均设置于外壳内且依次相连的电流信号过零采样电路、控制单元、大功率电力模块，所述控制单元的输入端连接有控制器，所述大功率电力模块的输出端连接有负载电力电容器。通过上述方案，本发明达到了能够频繁进行投切操作，且安全可靠的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
文档编号H02J3/26GK102983579SQ20121045947
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者陈财建, 罗海卫, 袁强, 李敏, 柴若愚, 罗军 申请人:成都星宇节能技术股份有限公司