低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，其包括微處理單元、電源模塊、過零點檢測電路、信號調理電路、電壓測量電路、驅動調理電路、反饋電路、測試電路、通信模塊；電源模塊的輸入連接至交流電源，輸出連接微處理單元和信號調理電路的輸入；信號調理電路的輸出連接電壓測量電路和過零點檢測電路的輸入；電壓測量電路以及過零點檢測電路的輸出連接微處理單元的輸入；通信模塊與微處理單元雙向連接；驅動調理電路的輸入連接微處理器單元的輸出，輸出連接觸頭開關的輸入，觸頭開關的輸出連接反饋電路的輸入，反饋電路的輸出連接至微處理單元的輸入；測試電路的輸出連接觸頭開關的輸入，其輸入連接至微處理單元的輸出。
【專利說明】低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電力電器領域，具體涉及一種低壓觸頭開關自適應過零投切驅動 器，特別是一種于投切容性負載時可以同時有效控制多個觸頭開關自適應調節(jié)在電壓過零 點投入、電流過零點切除的裝置。

【背景技術】
[0002] 由于投切涌流對電力系統(tǒng)及觸頭開關本身的危害極大，因此，國內外專家學者紛 紛對各種觸頭開關驅動器進行研究。
[0003] 目前國內已報道的過零投切驅動器種類繁多，包括晶閘管型、復合型、同步型等， 比如實用新型專利"低功耗智能型過零投切控制器"（專利號：CN200720038581. 3)中，采用 的驅動電力電子器件晶閘管來實現(xiàn)過零投切的驅動器，再例如實用新型專利"一種智能過 零投切的復合開關"（專利號：CN201220632178. 4)中，采用的驅動晶閘管及觸頭開關來實現(xiàn) 過零投切的驅動器。對于上述專利提到的過零投切驅動器中，這兩種驅動器，晶閘管驅動器 存在結構復雜，故障率高等問題，且晶閘管在導通狀態(tài)下存在一定功耗，驅動所需時間也難 以準確計算，復合開關驅動器需要同時驅動電子與機械觸頭開關，成本高，穩(wěn)定性差，也同 樣存在驅動時間難以確定的問題，很難精確地過零投切。
[0004] 再例如實用新型專利" 一種智能電力電容器同步投切開關"（專利號： CN201020165660. 2)中驅動觸頭開關進行同步投切的驅動器。該同步投切開關驅動器較上 述專利提到的前兩種驅動器來說，具有結構簡單、經濟適用、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，但其驅動器 存在與觸頭開關無法分離使用，兼容性差、利用率低等缺點。
[0005] 同時，以上三類驅動器在驅動開關時都無法克服由電網頻率波動，開關類型、批次 變動，驅動電壓波動等造成的驅動時間分散性高帶來的過零點時間變化的問題。 實用新型內容
[0006] 因此，針對上述的問題，本實用新型對現(xiàn)有的過零投切驅動器進行改進，提出一種 獨立適用于多種低壓觸頭開關，且能夠自適應地在電壓零點投入、電流零點切除的驅動器 裝置(下述簡稱觸頭開關驅動器)，從而克服【背景技術】提到的由電網頻率波動、開關類型、批 次變動、驅動電壓波動等造成的驅動時間分散性高帶來的過零點時間變化的問題。
[0007] 為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的思路是，在與相應的觸頭開關本體 及其驅動電路連接后，觸頭開關驅動器會通過自身測試電路對該觸頭開關的動作時間進行 測試，然后獲得測試的延時時間，等待下一次投切使用；測試過程完畢后，當觸頭開關需要 投切電容器負荷時，控制器在接收按鍵或通信指令后開始利用過零點檢測電路捕捉過零 點，然后讀取延時時間，在下一個過零點時刻開始延時計時，之后發(fā)出投切指令，在下一過 零點時刻觸頭開關完成動作，從而達到抑制投入涌流及相對提高觸頭開關開斷容性電流能 力的效果。由上可知，該觸頭開關驅動器能夠同時驅動多個不同種類的低壓觸頭開關自適 應地過零投切，具有高兼容性、高精度、實時調節(jié)等特點。
[0008] 具體的，本實用新型的技術方案是這樣的，低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器， 包括微處理單元、電源模塊、過零點檢測電路、信號調理電路、電壓測量電路、驅動調理電 路、反饋電路、測試電路、通信模塊；
[0009] 各模塊連接關系如下：電源模塊的輸入端連接至交流電源，電源模塊的輸出端連 接微處理單元和信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端連接電壓測量電路的輸入 端和過零點檢測電路的輸入端；電壓測量電路的輸出端以及過零點檢測電路的輸出端連接 微處理單元的輸入端，通信模塊與微處理單元雙向連接，微處理器單元的輸出端連接驅動 調理電路的輸入端，驅動調理電路的輸出端連接觸頭開關的輸入端，觸頭開關的輸出端連 接反饋電路的輸入端，反饋電路的輸出端連接至微處理單元的輸入端；測試電路的輸出端 連接觸頭開關的輸入端，測試電路的輸入端連接至微處理單元的輸出端；其中的驅動調理 電路包括對觸頭開關進行驅動的觸頭開關驅動電路；
[0010] 其中，驅動調理電路能夠與多個不同種類的觸頭開關連接，例如，同時控制單相接 觸器以及磁保持繼電器分別自適應過零投切（單相接觸器以及磁保持繼電器均屬于觸頭開 關的）；同時控制來自不同廠家的磁保持繼電器分別自適應過零投切；同時控制不同容量的 磁保持繼電器分別自適應過零投切，不同類型的觸頭開關在工作時均能夠自適應的調節(jié)觸 頭開關在過零點投切，同時驅動調理電路的觸頭開關驅動電路能夠克服電網頻率波動、電 壓波動，動作時間分散等一系列工況造成的過零點偏移問題。
[0011] 進一步的，該低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器還包括液晶顯示電路，所述液 晶顯示電路的輸入端連接至微處理單元的輸出端。
[0012] 進一步的，該低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器還包括按鍵電路，所述按鍵電 路的輸出端連接至微處理單元的輸入端。
[0013] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，在驅動觸頭開關時，提高了驅動器的通用性和使用 效率，增加了過零投切的準確性和可靠性，進一步減小系統(tǒng)投切涌流，相對提高了觸頭開關 開斷容性電流的能力，延長了觸頭開關的使用壽命，具有高兼容性、高精度、實時調節(jié)等特 點。同時，本實用新型由于克服了觸頭開關個體、類別差異帶來的動作時間不確定的問題， 該驅動器可以從開關裝置中獨立出來使用，較傳統(tǒng)驅動器具有使用靈活、應用廣泛、高效、 準確的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的過零投切驅動器的電路框圖；
[0015] 圖2為本實用新型的過零投切驅動器的實施例的電路連接示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 現(xiàn)結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0017] 本實用新型的低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，參見圖1，其包括微處理單 元、電源模塊、過零點檢測電路、信號調理電路、電壓測量電路、驅動調理電路、反饋電路、測 試電路、通信模塊；各模塊連接關系如下：電源模塊的輸入端連接至交流電源，電源模塊的 輸出端連接微處理單元和信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端連接電壓測量電 路的輸入端和過零點檢測電路的輸入端；電壓測量電路的輸出端以及過零點檢測電路的輸 出端連接微處理單元的輸入端，通信模塊與微處理單元雙向連接，微處理器單元的輸出端 連接驅動調理電路的輸入端，驅動調理電路的輸出端連接觸頭開關的控制的，觸頭開關的 輸出端連接反饋電路的輸入端，反饋電路的輸出端連接至微處理單元的輸入端；測試電路 的輸出端連接觸頭開關的輸入端，測試電路的輸入端連接至微處理單元的輸出端；其中的 驅動調理電路包括對觸頭開關進行驅動的觸頭開關驅動電路。
[0018] 本實用新型的工作過程：在與觸頭開關及其驅動電路連接后，驅動調理電路將利 用測試電路對觸頭開關的動作時間進行測試，即測試電路在觸頭開關一端加測試電壓，然 后驅動調理電路的觸頭開關驅動電路驅動觸頭開關進行動作，觸頭開關的動作結果反饋至 反饋電路，反饋電路再此觸頭開關的動作時間反饋至微處理單元。當觸頭開關投切負載時， 微處理單元接收到投切指令，同時，微處理單元判斷是否投切，并且捕捉過零點，讀取上次 反饋修正的延時時間（延時時間=20ms-動作時間)，在下一個過零點時刻開始延時計時，之 后發(fā)出投切指令，觸頭開關在下一過零點時刻完成投切動作。驅動調理電路能夠與多個不 同種類的觸頭開關連接，并且能夠自適應調節(jié)觸頭開關在過零點投切，同時觸頭開關驅動 電路能夠克服電網頻率波動、電壓波動，動作時間分散等一系列工況造成的過零點偏移問 題。
[0019] 作為一個具體的實例，參見圖2,其展示了一種低壓觸頭開關自適應過零投切驅動 器，其包括微處理單元W、液晶顯示單元L、按鍵輸入K、電源模塊P、驅動調理電路A、測試電 路T1和測試電路T2、反饋電路F1和反饋電路F2、通信電路C、信號調理電路R、過零檢測電 路Z、電壓測量電路U、以及觸頭開關模塊。其中，觸頭開關模塊為本實用新型的控制對象， 本實施例中，觸頭開關模塊包括磁保持繼電器Ml、驅動器D以及單相接觸器M2，磁保持繼電 器Ml和單相接觸器M2的輸入端連接至驅動器D的輸出端，其中的磁保持繼電器Ml和單相 接觸器M2是觸頭開關的一個具體舉例，也可以替換為不同廠家的同類觸頭開關，同一類型 不同容量的觸頭開關以及同一型號不同制作工藝的觸頭開關。上述電路模塊的連接關系描 述如下：電源模塊P的輸入端連接交流電源的一側，輸出端連接微處理單元W ;電壓測量電 路U的輸入端連接信號調理電路R的輸出端，其輸出端連接微處理單元W的輸入端；信號調 理電路R的輸入端連接至電源模塊P的輸出端，信號調理電路R的輸出端連接過零點檢測 電路Z的輸入端，過零點檢測電路Z的輸出端連接至微處理單元W的輸入端；液晶顯示模塊 L的輸入端連接微處理單元W的輸出端，用于顯示信息；按鍵模塊K的輸出端連接至微處理 單元W的輸入端，用于接收來自外界的輸入信息；通信模塊C與微處理單元W雙向連接，用 于實現(xiàn)信息的收發(fā)；驅動調理電路A的輸入端連接微處理單元W的輸出端，驅動調理電路A 的輸出端連接觸頭開關模塊；反饋電路F1的輸入端和反饋電路F2的輸入端分別連接磁保 持繼電器Ml的觸頭輸出端以及單相接觸器M2的觸頭輸出端，反饋電路F1的輸出端和反饋 電路F2的輸出端連接至微處理單元W的輸入端，測試電路T1的輸出端以及測試電路T2的 輸出端分別連接磁保持繼電器Ml的輸入端和單相接觸器M2的輸入端，測試電路T1的輸入 端以及測試電路T2的輸入端連接電源模塊P。
[0020] 由上述說明以及實施例的描述，通過其搭建的硬件電路，從而實現(xiàn)一個具有很好 的通用性的低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，其能驅動低壓不同種類、不同批次的多 個開關自適應過零投切，例如上述的磁保持繼電器Ml以及單相接觸器M2,在選取觸頭開關 和相應的驅動電路后，本實用新型就可以快速準確地完成過零點投切。
[0021] 盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應 該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內，在形式上和細節(jié) 上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1. 低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，包括微處理單元、電源模塊、過零點檢測電 路、信號調理電路、電壓測量電路、驅動調理電路、反饋電路、測試電路、通信模塊； 各模塊連接關系如下：電源模塊的輸入端連接至交流電源，電源模塊的輸出端連接微 處理單元和信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端連接電壓測量電路的輸入端和 過零點檢測電路的輸入端；電壓測量電路的輸出端以及過零點檢測電路的輸出端連接微處 理單元的輸入端，通信模塊與微處理單元雙向連接，微處理器單元的輸出端連接驅動調理 電路的輸入端，驅動調理電路的輸出端連接觸頭開關的輸入端，觸頭開關的輸出端連接反 饋電路的輸入端，反饋電路的輸出端連接至微處理單元的輸入端；測試電路的輸出端連接 觸頭開關的輸入端，測試電路的輸入端連接至微處理單元的輸出端；其中的驅動調理電路 包括對觸頭開關進行驅動的觸頭開關驅動電路。
2. 根據權利要求1所述的低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，其特征在于：該低壓 觸頭開關自適應過零投切驅動器還包括液晶顯示電路，所述液晶顯示電路的輸入端連接至 微處理單元的輸出端。
3. 根據權利要求1所述的低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，其特征在于：該低壓 觸頭開關自適應過零投切驅動器還包括按鍵電路，所述按鍵電路的輸出端連接至微處理單 元的輸入端。
4. 根據權利要求1所述的低壓觸頭開關自適應過零投切驅動器，其特征在于：該低壓 觸頭開關自適應過零投切驅動器包括微處理單元W、液晶顯示單元L、按鍵輸入K、電源模塊 P、驅動調理電路A、測試電路T1和測試電路T2、反饋電路F1和反饋電路F2、通信電路C、信 號調理電路R、過零檢測電路Z、電壓測量電路U、以及觸頭開關模塊；其中，觸頭開關模塊包 括磁保持繼電器Ml、驅動器D以及單相接觸器M2,磁保持繼電器Ml和單相接觸器M2的輸 入端連接至驅動器D的輸出端； 上述電路模塊的連接關系描述如下：電源模塊P的輸入端連接交流電源的一側，輸出 端連接微處理單元W ;電壓測量電路U的輸入端連接信號調理電路R的輸出端，其輸出端連 接微處理單元W的輸入端；信號調理電路R的輸入端連接至電源模塊P的輸出端，信號調理 電路R的輸出端連接過零點檢測電路Z的輸入端，過零點檢測電路Z的輸出端連接至微處 理單元W的輸入端；液晶顯示模塊L的輸入端連接微處理單元W的輸出端，用于顯示信息； 按鍵模塊K的輸出端連接至微處理單元W的輸入端，用于接收來自外界的輸入信息；通信模 塊C與微處理單元W雙向連接，用于實現(xiàn)信息的收發(fā)；驅動調理電路A的輸入端連接微處理 單元W的輸出端，驅動調理電路A的輸出端連接觸頭開關模塊；反饋電路F1的輸入端和反 饋電路F2的輸入端分別連接磁保持繼電器Ml的觸頭輸出端以及單相接觸器M2的觸頭輸 出端，反饋電路F1的輸出端和反饋電路F2的輸出端連接至微處理單元W的輸入端，測試電 路T1的輸出端以及測試電路T2的輸出端分別連接磁保持繼電器Ml的輸入端和單相接觸 器M2的輸入端，測試電路T1的輸入端以及測試電路T2的輸入端連接電源模塊P。
【文檔編號】G05B19/042GK203911477SQ201420361813
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】陳麗安, 王砼, 劉濤 申請人:廈門理工學院