一种抗干扰复合开关的制作方法

本实用新型涉及电能质量无功补偿装置技术领域，特别涉及一种抗干扰复合开关。

背景技术：

随着国家对电网效率和质量要求的提高,无功补偿装置在电力系统中的应用越来越广泛。它对无功功率进行集中补偿,是有效降低线损、提高电网供电质量、节约电能的有效途经。而投切开关作为无功补偿系统的重要组成部分,是实现无功补偿电容器投切操作的动作执行部件。它的动作好坏将直接影响无功补偿装置的工作效率以及电网质量。传统的无功补偿装置主要以继电器或可控硅单独实现电容投切,存在涌流大、功耗大等缺点,已逐渐被复合开关取代。

申请号为cn201520571463.3的专利文件便公开了一种复合开关结构。

由于复合开关工作于复杂的环境中，还存在以下问题：

1.可控硅的反向耐压一般也只能达到1600v左右，这就限制了它的应用范围，当系统电压高于380v(这是常有的情况)或非理想开断时的暂态过电压就可能远大于可控硅的反向耐压位1600v，众所周知可控硅是一种对热和电冲击很敏感的半导体元件，一旦出现冲击电流或电压超过其容许值时，就会立即使其损坏，而且是永久性的损坏；

2.可控硅电压变化率敏感，对过电流的承受能力不强，存在击穿隐患，安全稳定性仍较弱。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种安全稳定性好、使用寿命长的抗干扰复合开关。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种抗干扰复合开关，包括可控硅驱动模块、磁保持继电器驱动模块、可控硅保护模块，所述可控硅驱动模块中的可控硅tsc1和所述磁保持继电器驱动模块中的继电器k1并联，所述可控硅保护模块包括过压保护器件、rc尖峰吸收器件、瞬态电流抑制器件，所述过压保护器件为压敏电阻rpt1，所述压敏电阻rpt1与所述可控硅tsc1并联，所述rc尖峰吸收器件包括电阻r2和电容c1，所述电阻r2和电容c1串联后再与所述可控硅tsc1并联，所述瞬态电流抑制器件为热敏电阻ntc1，所述热敏电阻ntc1串接于所述可控硅tsc1和电压输入端之间。

上述内容有益效果在于：瞬态电流抑制器件为了避免电子电路中在投入的瞬间产生的浪涌电流或者瞬态变化的电流，在主回路中串接一个功率型热敏电阻器ntc1，使得当开关投入时较大的浪涌瞬态电流流过ntc1，当电流增加时，温度升高，热敏电阻阻值加大，使主回路流入的电流得到有效地抑制，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型ntc热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响；压敏电阻rpt1是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流(如雷击等)而造成对可控硅的损坏，当电压瞬间高于1400v时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，从而保护可控硅不被反向击穿，当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作；rc尖峰吸收器件原理是利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率，因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感)，所以电容c串联电阻r可起阻尼作用，它可以防止r、l、c电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏可控硅，同时，避免电容器通过可控硅放电电流过大，造成过电流而损坏可控硅。

进一步地，所述复合开关还包括电容残余电量放电模块，所述电容残余电量放电模块包括大功率电阻r1，所述电阻r1并接于所述可控硅tsc1以及继电器k1的两端。当复合开关投入时由于可控硅与磁保持继电器投入吸合，使得电阻r1此回路无电流流过，不产生功耗，当复合开关切除后由于此电阻是跨接在负载与电源输入侧，因侧能快速的将负载端的残余电量快速的放完，以使满足动态投切的需求，同时保护下一次快速投入进无涌流，无冲击电压的产生。

进一步地，所述复合开关还包括谐波检测保护模块，所述谐波检测保护模块包括电流采样模块、电压采样模块、整形放大模块、mcu主控系统，所述电流采样模块和电压采样模块采集电流、电压信号送入所述整形放大模块，所述整形放大模块接收采集到的信号并整形放大后送入mcu主控系统，所述mcu主控系统接收处理所述整形放大模块发送的信号并控制可控硅驱动模块以及磁保持继电器驱动模块工作。可控硅驱动采用脉冲触发模式，由mcu主控系统控制555定时器产生的50khz的脉冲信号，再通过达林顿管驱动输出电路(uln2003)对信号进行放大，再由脉冲变压器耦合进入可控硅的控制极(g极)；磁保持继电器驱动电路采用专用驱动芯片bl8023，由mcu主控系统控制驱动芯片bl8023将放大后的驱动信号送入磁保持继电器的控制引脚，控制其投入及切除；谐波检测保护模块采集主回路电压、电流，经整形放大后送入mcu主控系统做fft算法，通过fft算出各项电压、电流对应的基波电流与谐波电流，当检测到电压或电流畸变率超过设定的阈值时，则拒绝投入开关，且当检测到谐波电流超过设定的阈值时，则断开已投入运行的开关，从而达到谐波保护的目的。

进一步地，所述复合开关还包括过零检测模块，所述过零检测模块与所述mcu主控系统电连接，所述过零检测模块检测电压端正弦波的瞬时过零点并发送信号至所述mcu主控系统，所述mcu主控系统接收处理所述过零检测模块发送的信号并控制可控硅驱动模块以及磁保持继电器驱动模块工作。过零检测模块通过光电隔离检测出电压端正弦波的瞬时过零点，由mcu主控系统控制以实现电压过零投入，电流过零切除。

进一步地，所述mcu主控系统采用stm32f030r8t6型单片机。stm32f030系列是意法半导体基于的stm32f0系列单片机，实现了32位性能，同时传承了stm32系列的重要特性，是集实时性能、低功耗运算和stm32平台的先进架构及外设于一身的高性能处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：抗干扰能力强，安全稳定性好，使用寿命长；同时负载端的残余电量能快速放完，以使满足动态投切的需求。

附图说明

图1为可控硅保护模块及电容残余电量放电模块电路示意图；

图2为谐波检测保护模块电路结构框图；

图3为谐波检测保护模块以及过零检测模块整体结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本实用新型描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

一种抗干扰复合开关，包括可控硅驱动模块、磁保持继电器驱动模块、可控硅保护模块、电容残余电量放电模块、谐波检测保护模块、过零检测模块，可控硅保护模块包括过压保护器件、rc尖峰吸收器件、瞬态电流抑制器件，如图1所示，可控硅驱动模块中的可控硅tsc1和磁保持继电器驱动模块中的继电器k1并联后串接于电压输入端和负载电容c2之间，过压保护器件为压敏电阻rpt1，压敏电阻rpt1与可控硅tsc1并联，rc尖峰吸收器件包括电阻r2和电容c1，电阻r2和电容c1串联后再与可控硅tsc1并联，瞬态电流抑制器件为热敏电阻ntc1，热敏电阻ntc1串接于电压输入端与可控硅tsc1之间，电容残余电量放电模块包括大功率电阻r1，电阻r1并接于可控硅tsc1以及继电器k1的两端；如图2所示，谐波检测保护模块包括电流采样模块、电压采样模块、整形放大模块、mcu主控系统，电流采样模块和电压采样模块采集电流、电压信号送入整形放大模块，整形放大模块接收采集到的信号并整形放大后送入mcu主控系统，mcu主控系统接收处理整形放大模块发送的信号并控制可控硅驱动模块以及磁保持继电器驱动模块工作；如图3所示，过零检测模块与mcu主控系统电连接，过零检测模块检测电压端正弦波的瞬时过零点并发送信号至mcu主控系统，mcu主控系统接收处理过零检测模块发送的信号并控制可控硅驱动模块以及磁保持继电器驱动模块工作。

其中mcu主控系统采用stm32f030r8t6型单片机；热敏电阻ntc1采用mf72系列功率型(浪涌抑制)ntc热敏电阻；压敏电阻rpt1采用20d142k系列功率型氧化锌压敏电阻；电阻r2采用39欧姆大功率金属膜电阻；电容c1采用cbb金属膜电容，其容量为0.01uf/1600v；电阻r1采用200k欧姆的大功率水泥电阻。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。