具有寬裕投切區間的同步式復合開關的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種復合開關，具體地說，是涉及一種具有寬裕投切區間的同步式復合開關。
【背景技術】
[0002]同步開關是近年來開始應用于電容器投切的一類基于電壓零點投切的投切開關。它的優點是通過計算電壓波形的過零點，利用精密的MCU計時，測算出磁保持繼電器的動作時間，并在開關投切點(電壓零點)前觸發磁保持繼電器動作。同步開關取代傳統的交流接觸器和復合開關，成為電容投切開關領域新的趨勢。現存的同步開關動作的準確性是基于磁保持繼電器投切時間的穩定性，一旦其動作時間穩定性受到破壞或者動作機構受到不可逆轉的老化疲勞因素的影響，那么，其投切的準確度必然下降，帶來的直接后果就是在投切瞬間出現打火或拉弧，甚至于粘連。當磁保持投入點偏離電壓零點1ms，以220V有效電壓為例，那么，其投入時對于電壓零點的偏離為360*(1/20) = 18度，那么，此時開關兩端電壓為220 * 1.414 *sinl8 = 96V。也就是說，只要投入時動作時間誤差為lms，那么，開關兩端電壓承受的電壓將近100V。在共補情況下，其承受電壓變為380 * 1.414 * sinl8 =166V。在此種情況下進行開關的投切，會帶來投入時的打火以及切除時的拉弧。現實情況是:磁保持繼電器很難在真正的電壓過零點進行投入，在電流過零點切除。主要受制于以下三種因素的制約:
[0003]1.通過光耦捕獲的電壓零點存在偏移，原因在于光耦原邊導通時間受其原邊電流的影響。
[0004]2.MCU計時精確度。如果計時時基為1ms，那么投切時的時間分辨率只有1ms，也就是說由于MCU計時帶來的誤差就有lms。
[0005]3.磁保持繼電器長時間連續動作后由于機械疲勞帶來的投切動作時間的變化。
[0006]基于以上因數，保證磁保持繼電器在電壓零點進行投入，電流零點進行切除，要長時間的穩定運行，是難以做到的。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種具有寬裕投切區間的同步式復合開關，主要解決現有技術中存在的長時間運行后出現的工作不穩定的問題。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0009]一種具有寬裕投切區間的同步式復合開關包括分別與電網連接的磁保持繼電器的觸點開關、可控硅的陽極和電容，觸點開關和電容連接，且其連接點與可控硅的陰極連接，與磁保持繼電器連接的控制器。
[0010]進一步，具有寬裕投切區間的同步式復合開關還包括三相電源，三相電源的一相電線上依次連接有第一電阻和第四電阻，三相電源的二相電線上依次連接有第二電阻和第五電阻，三相電源的三相電線上依次連接有第三電阻和第六電阻，第四電阻、第五電阻和第六電阻相互連接，第一電阻和第四電阻的連接點、第二電阻和第五電阻的連接點和第三電阻和第六電阻的連接點均與比較器的輸入端連接，比較器的輸出端與控制器的輸入端連接。
[0011]具體地，控制器的型號為STC12C5A60S2 ;控制器不限用該型號的控制器，也可用其他具有相同功能的控制器代替。
[0012]具體地，比較器的型號為LM339 ;比較器不限制用該型號的比較器，也可用其他型號的比較器。
[0013]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0014](I)本實用新型通過在觸點開關的兩端并聯可控硅，在電網峰值點時，可控硅電流為零自然斷開，實現本實用新型的自然投切，使本實用新型在保證投切穩定性的前提下降低了高精度投切帶來的技術難度，在相對寬裕的投切區間內，降低了對投切器件動作的時間要求，且長時間工作也不會出現工作不穩定的情況。
[0015](2)本實用新型中第一電阻至第六電阻組成電阻網絡，在比較器中得到虛擬零點，經過三相分壓比較后，輸出三相等相位的脈沖方波，為控制器即時捕獲相位零點提供精確的相位脈沖，保證了零點捕捉的及時性，同時降低硬件成本，節省板面布局空間。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實施例1的電路圖。
[0017]圖2為實施例2的電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0019]實施例1
[0020]如圖1所示，具有寬裕投切區間的同步式復合開關包括分別與電網連接的磁保持繼電器J的觸點開關K、可控硅SCR的陽極和電容C，觸點開關K和電容C連接，且其連接點與可控硅SCR的陰極連接，與磁保持繼電器J連接的控制器IC1。
[0021]其中，控制器ICl的型號為STC12C5A60S2。
[0022]控制器在電容放電周期(即電網電壓負半周)給出可控硅觸發信號，電壓過零點，可控硅過零導通，在電容充電期間，將磁保持繼電器投入或切除，在電壓峰值點，可控硅電流過零自然斷開，這樣就保證了觸點開關K在電壓零點投入，在電流零點切除，保證繼電器觸點免受高電壓損害。
[0023]在電網電壓負半周，控制器給出可控硅觸發信號。此時，由于可控硅承受反向電壓，因此不會導通。當電壓過零時，可控硅兩端電壓逆轉，可控硅由于承受正向電壓而導通，電網開始給電容充電。按照電容的充電曲線，在電容電壓達到電網正峰值之前，可控硅一直處于導通狀態，此充電過程為5ms ο在電容充電過程中，將磁保持繼電器投入，則此時磁保持繼電器觸點開關兩端承受的電壓為可控硅的導通壓降，利用這一特性，可以很好的保護磁保持繼電器投入時觸點開關不被高壓損傷。當電容電壓達到電網電壓正峰值時，通過可控硅的電流為0，可控硅截止，完成可控硅與磁保持繼電器的自然切換。
[0024]開關切除時，同樣在電網電壓負半周時觸發可控硅，由于此時磁保持繼電器的觸點開關K還處于閉合狀態，可控硅兩端電壓為0，不能導通。在電容充電過程中，將K釋放，在K釋放瞬間，可控硅兩端承受正向電壓，可控硅立即導通。在電容電壓達到電網電壓峰值前，撤銷可控硅的觸發信號，當電容電壓達到電網電壓峰值時，由于流經可控硅的電流為0，可控硅截止，完成開關斷開過程。
[0025]實施例2
[0026]如圖2所示，本實施例與實施例1的不同點在于，具有寬裕投切區間的同步式復合開關還包括三相電源，三相電源的一相電線上依次連接有第一電阻Rl和第四電阻R4，三相電源的二相電線上依次連接有第二電阻R2和第五電阻R5，三相電源的三相電線上依次連接有第三電阻R3和第六電阻R6，第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6相互連接，第一電阻Rl和第四電阻R4的連接點、第二電阻R2和第五電阻R5的連接點和第三電阻R3和第六電阻R6的連接點均與比較器IC2的輸入端連接，比較器IC2的輸出端與控制器ICl的輸入端連接。
[0027]其中，比較器IC2的型號為LM339。
[0028]第一電阻至第六電阻組成電阻網絡，在比較器中得到虛擬零點，經過三相分壓比較后，輸出三相等相位的脈沖方波，為控制器即時捕獲相位零點提供精確的相位脈沖，保證了零點捕捉的及時性，同時降低硬件成本，節省板面布局空間。
[0029]按照上述實施例，便可很好地實現本實用新型。值得說明的是，基于上述結構設計的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本實用新型上做出的一些無實質性的改動或潤色，所采用的技術方案的實質仍然與本實用新型一樣，故其也應當在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種具有寬裕投切區間的同步式復合開關，其特征在于:包括分別與電網連接的磁保持繼電器J的觸點開關K、可控硅SCR的陽極和電容C，觸點開關K和電容C連接，且其連接點與可控硅SCR的陰極連接，與磁保持繼電器J連接的控制器IC1。2.根據權利要求1所述的具有寬裕投切區間的同步式復合開關，其特征在于:還包括三相電源，三相電源的一相電線上依次連接有第一電阻Rl和第四電阻R4，三相電源的二相電線上依次連接有第二電阻R2和第五電阻R5，三相電源的三相電線上依次連接有第三電阻R3和第六電阻R6，第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6相互連接，第一電阻Rl和第四電阻R4的連接點、第二電阻R2和第五電阻R5的連接點和第三電阻R3和第六電阻R6的連接點均與比較器IC2的輸入端連接，比較器IC2的輸出端與控制器ICl的輸入端連接。3.根據權利要求1所述的具有寬裕投切區間的同步式復合開關，其特征在于:控制器ICl 的型號為 STC12C5A60S2。4.根據權利要求1所述的具有寬裕投切區間的同步式復合開關，其特征在于:比較器IC2的型號為LM339。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有寬裕投切區間的同步式復合開關，主要解決現有技術中存在的長時間運行后出現的工作不穩定的問題。該具有寬裕投切區間的同步式復合開關包括分別與電網連接的磁保持繼電器的觸點開關、可控硅的陽極和電容，觸點開關和電容連接，且其連接點與可控硅的陰極連接，與磁保持繼電器連接的控制器，控制器與電容并聯；與三相電源形成星形連接的第一電阻、第二電阻和第三電阻，與第一電阻、第二電阻和第三電阻均串聯的分壓電阻，與分壓電阻連接的比較器，比較器連接的控制器。通過上述方案，本實用新型達到了投切精度高及長時間工作穩定的目的，具有很高的實用價值和推廣價值。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號】CN204615393
【申請號】CN201520175899
【發明人】陳榕, 江海波, 黎澤勇
【申請人】佛山市順德區勝業電氣有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年3月27日