同步開(kāi)關(guān)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同步開(kāi)關(guān)和一種同步開(kāi)關(guān)的控制方法，所述同步開(kāi)關(guān)包括相位檢測(cè)電路、中央控制器、輔助投切電路和主投切電路，輔助投切電路包括用于自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)并在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)通輔助投切電路的電壓過(guò)零檢測(cè)器和用于接收第一控制信號(hào)并連通電壓過(guò)零檢測(cè)器的開(kāi)關(guān)單元，電壓過(guò)零檢測(cè)器與開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)，開(kāi)關(guān)單元與中央控制器相連；所述控制方法用于控制同步開(kāi)關(guān)動(dòng)作；本發(fā)明通過(guò)在正半波時(shí)間內(nèi)先閉合開(kāi)關(guān)單元，利用輔助投切電路投入電力電容器，并在負(fù)半波時(shí)間內(nèi)，連通主投切電路，實(shí)現(xiàn)電力電容器的真正無(wú)涌流投入，同步開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間也由點(diǎn)控制延長(zhǎng)到半波時(shí)間控制，大大降低了同步開(kāi)關(guān)的控制難度。
【專利說(shuō)明】同步開(kāi)關(guān)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電容器無(wú)涌流投切【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種同步開(kāi)關(guān)和一種同步開(kāi)關(guān)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]同步開(kāi)關(guān)，用于控制三相電力電容器在開(kāi)關(guān)接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電力電容器的無(wú)涌流投入，然而，同步開(kāi)關(guān)為機(jī)械式開(kāi)關(guān)與電子開(kāi)關(guān)的結(jié)合，要實(shí)現(xiàn)同步開(kāi)關(guān)投入時(shí)的無(wú)涌流，一方面要精確的檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)，并及時(shí)發(fā)出電壓過(guò)零點(diǎn)的控制信息，另一方，要保證同步開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性，使其在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)精確閉合。然而，現(xiàn)有同步開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性穩(wěn)定性不高，若是同步開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性發(fā)生改變或是過(guò)零點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)控制上的誤差，都可能導(dǎo)致電力電容器投入時(shí)涌流的產(chǎn)生，因此，現(xiàn)有的同步開(kāi)關(guān)存在難以精確控制開(kāi)關(guān)在兩端等壓點(diǎn)投入的問(wèn)題。
[0003]目前，也有提出通過(guò)提高磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)提升磁保持繼電器的閉合時(shí)間來(lái)解決上述問(wèn)題，即通過(guò)提升開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間和控制開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)兩端電壓過(guò)零點(diǎn)投入。但是，上述控制方法，還是避免不了需要保證同步開(kāi)關(guān)機(jī)械特性的問(wèn)題，還是需要精確的檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)，也就是說(shuō)無(wú)法精確控制在開(kāi)關(guān)兩端等壓點(diǎn)投入，電容器投入時(shí)還是會(huì)有四倍以上的涌流產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有同步開(kāi)關(guān)存在難以精確的在開(kāi)關(guān)兩端等壓點(diǎn)時(shí)投入的上述問(wèn)題，提供了一種控制難度低、投入無(wú)涌流、只需在半波時(shí)間內(nèi)投入電力電容器的一種同步開(kāi)關(guān)和一種同步開(kāi)關(guān)的控制方法。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一種技術(shù)方案是:
[0006]一種同步開(kāi)關(guān)，所述同步開(kāi)關(guān)包括用于檢測(cè)單相電源電壓相位并輸出正半波檢測(cè)信號(hào)與負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)的相位檢測(cè)電路、用于接收正半波檢測(cè)信號(hào)與負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)并輸出相應(yīng)的第一控制信號(hào)與第二控制信號(hào)的中央控制器、用于接收第一控制信號(hào)并自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)的輔助投切電路和用于接收第二控制信號(hào)并投入電力電容器的主投切電路，主投切電路、輔助投切電路和相位檢測(cè)電路分別串聯(lián)在單相電源與電力電容器之間，相位檢測(cè)電路、主投切電路和輔助投切電路均與中央控制器相連；所述輔助投切電路包括用于自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)并在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)通輔助投切電路的電壓過(guò)零檢測(cè)器和用于接收第一控制信號(hào)并連通電壓過(guò)零檢測(cè)器的開(kāi)關(guān)單元，電壓過(guò)零檢測(cè)器與開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)，開(kāi)關(guān)單元與中央控制器相連。
[0007]優(yōu)選地，所述電壓過(guò)零檢測(cè)器為二極管，開(kāi)關(guān)單元為功率繼電器，電壓過(guò)零檢測(cè)器與單相電源相連，開(kāi)關(guān)單元與電力電容器相連，二極管由電力電容器向單相電源方向?qū)ā?br> [0008]優(yōu)選地，所述主投切電路為磁保持式繼電器，磁保持式繼電器與中央控制器相連。
[0009]優(yōu)選地，所述電壓相位檢測(cè)電路包括光電耦合器U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和二極管D5，第一電阻R1、二極管D5和第二電阻R2順次串聯(lián)后并聯(lián)在輔助投切電路的兩端，二極管D5由單相電源向電力電容器方向?qū)?光電I禹合器Ul中發(fā)光二極管的兩輸入端并聯(lián)在二極管D5上,發(fā)光二極管由電力電容器向單相電源方向?qū)?光電I禹合器Ul中三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極通過(guò)第三電阻R3與電源相連，三極管的集電極與中央控制器相連，三極管的集電極用于輸出正半波檢測(cè)信號(hào)和負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)。
[0010]優(yōu)選地，所述同步開(kāi)關(guān)還包括用于檢測(cè)電力電容器內(nèi)部涌流并輸出反饋信號(hào)的涌流檢測(cè)電路，涌流檢測(cè)電路的輸入端連接在主投切電路與電力電容器的連接處，涌流檢測(cè)電路的輸出端與中央控制器相連。
[0011]優(yōu)選地，所述涌流檢測(cè)電路包括用于調(diào)節(jié)充電時(shí)間并控制輸出電壓的第一單向充電電路、用于調(diào)節(jié)充電時(shí)間并控制輸出電壓的第二單向充電電路、比較器和輸出控制單元，第一單向充電電路和第二單向充電電路的輸入端與主投切電路和電力電容器的連接處相連，第一單向充電電路和第二單向充電電路的輸出端分別與比較器的兩個(gè)輸入端相連，t匕較器的輸出端與輸出控制單元相連，輸出控制單元與中央控制器相連。
[0012]優(yōu)選地，所述第一單向充電電路包括二極管D1、第四電阻R4、第五電阻R5和第一電容Cl，二極管D1、第四電阻R4和第五電阻R5順次連接，第五電阻R5的另一端接地，二極管Dl的輸入端為第一單向充電電路的輸入端,二極管Dl由第一單向充電電路的輸入端向第四電阻R4方向?qū)?第一電容Cl并聯(lián)在第五電阻R5的兩端,第四電阻R4與第一電容Cl的連接處為第一單向充電電路的輸出端；所述第二單向充電電路包括二極管D2、第六電阻R6、第七電阻R7和第二電容C2，二極管D2、第六電阻R6和第七電阻R7順次連接，第七電阻R7的另一端接地，二極管D2的輸入端為第二單向充電電路的輸入端，二極管D2由第二單向充電電路的輸入端向第六電阻R6方向?qū)?，第二電容C2并聯(lián)在第七電阻R7的兩端,第六電阻R6與第二電容C2的連接處為第二單向充電電路的輸出端；所述輸出控制單元包括順次連接的二極管D3、第八電阻R8和第九電阻R9，第九電阻R9的另一端接地，二極管D3連接在比較器的輸出端上，二極管D3由比較器向第八電阻R8方向?qū)ǎ诎穗娮鑂8與第九電阻R9的連接處與中央控制器相連。
[0013]相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)采用雙機(jī)械開(kāi)關(guān)控制方式，通過(guò)在正半波時(shí)間內(nèi)先閉合開(kāi)關(guān)單元，利用電壓過(guò)零檢測(cè)器自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)，使開(kāi)關(guān)兩端電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)，利用輔助投切電路投入電力電容器，并在負(fù)半波時(shí)間內(nèi)，連通主投切電路，實(shí)現(xiàn)電力電容器的真正無(wú)涌流投入，同步開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間也由點(diǎn)控制延長(zhǎng)到半波時(shí)間控制，大大降低了同步開(kāi)關(guān)的控制難度；本發(fā)明避免了由于同步開(kāi)關(guān)機(jī)械特性的變化而造成涌流的現(xiàn)象，在投入時(shí)，既不損傷投切開(kāi)關(guān)，也不損傷電力電容器，延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)和電力電容器的使用壽命。
[0014]本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是:
[0015]一種上述提及同步開(kāi)關(guān)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0016]a)在中央控制器的控制下，保持磁保持式繼電器和功率繼電器處于斷開(kāi)狀態(tài)；
[0017]b)相位檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)單相電源電壓的相位，若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為0° < Φ〈180°時(shí)，相位檢測(cè)電路輸出正半波檢測(cè)信號(hào)，并進(jìn)入步驟c，若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為180° ( Φ〈360°時(shí)，二極管自動(dòng)檢測(cè)并正向?qū)ǎ瑫r(shí)相位檢測(cè)電路輸出負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，并進(jìn)入步驟d ；[0018]c)中央控制器接收相位檢測(cè)電路輸出的正半波檢測(cè)信號(hào)，輸出第一控制信號(hào)到功率繼電器，控制功率繼電器閉合，此時(shí)，由于二極管反相截止，輔助投切電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，返回步驟b;
[0019]d)中央控制器接收相位檢測(cè)電路的負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)功率繼電器是否處于閉合狀態(tài)，若閉合，進(jìn)入步驟e ;否則，返回步驟b ;
[0020]e)中央控制器輸出第二控制信號(hào)到磁保持式繼電器，并在整個(gè)負(fù)半波信號(hào)持續(xù)的任意時(shí)間內(nèi)控制磁保持式繼電器閉合，磁保持式繼電器閉合后進(jìn)入步驟f ;
[0021 ] f)中央控制器檢測(cè)到磁保持式繼電器閉合后，控制功率繼電器斷開(kāi)。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟b中正半波檢測(cè)信號(hào)在單相電源電壓的相位Φ為0° ( Φ〈180°且檢測(cè)到單相電源電壓的上升沿信號(hào)時(shí)輸出。
[0023]相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)的控制方法，通過(guò)在正半波時(shí)間內(nèi)先閉合開(kāi)關(guān)單元，利用電壓過(guò)零檢測(cè)器自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)，使開(kāi)關(guān)兩端電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)，利用輔助投切電路投入電力電容器，并在負(fù)半波時(shí)間內(nèi)，連通主投切電路，實(shí)現(xiàn)電力電容器的真正無(wú)涌流投入，同步開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間也由點(diǎn)控制延長(zhǎng)到半波時(shí)間控制，大大降低了同步開(kāi)關(guān)的控制難度；本發(fā)明避免了由于同步開(kāi)關(guān)機(jī)械特性的變化而造成涌流的現(xiàn)象，在投入時(shí)，既不損傷投切開(kāi)關(guān)，也不損傷電力電容器，延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)和電力電容器的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明同步開(kāi)關(guān)的電路原理框圖。
[0025]圖2是本發(fā)明同步開(kāi)關(guān)中涌流檢測(cè)電路的電路原理框圖。
[0026]圖3是本發(fā)明同步開(kāi)關(guān)的局部電路原理圖。
[0027]圖4是本發(fā)明同步開(kāi)關(guān)中涌流檢測(cè)電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0029]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)包括主投切電路、輔助投切電路、相位檢測(cè)電路、中央控制器和涌流檢測(cè)電路，主投切電路、輔助投切電路和相位檢測(cè)電路分別串聯(lián)在單相電源與電力電容器之間，主投切電路、輔助投切電路和相位檢測(cè)電路彼此并聯(lián),相位檢測(cè)電路、主投切電路和輔助投切電路均與中央控制器相連，涌流檢測(cè)電路的輸入端連接在主投切電路與電力電容器的連接處，涌流檢測(cè)電路的輸出端與中央控制器相連。
[0030]參照?qǐng)D3，所述相位檢測(cè)電路用于檢測(cè)單相電源電壓相位并輸出正半波檢測(cè)信號(hào)與負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，即相位檢測(cè)電路用于電力電容器投入過(guò)程中的時(shí)序控制。相位檢測(cè)電路若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為0° < Φ〈180°，且檢測(cè)到單相電源電壓的上升沿信號(hào)時(shí)，相位檢測(cè)電路輸出正半波檢測(cè)信號(hào)到中央控制器中，若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為180° ( Φ〈360°時(shí)，相位檢測(cè)電路輸出負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)。其中，電壓相位檢測(cè)電路包括光電稱合器U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和二極管D5,第一電阻R1、二極管D5和第二電阻R2順次串聯(lián)后并聯(lián)在輔助投切電路的兩端，第一電阻Rl和第二電阻R2起到限流的作用，二極管D5由單相電源向電力電容器方向?qū)?，光電耦合器Ul中發(fā)光二極管的兩輸入端并聯(lián)在二極管D5上,發(fā)光二極管由電力電容器向單相電源方向?qū)?，光電耦合器Ul中三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極通過(guò)第三電阻R3與電源相連，三極管的集電極與中央控制器相連，三極管的集電極用于輸出正半波檢測(cè)信號(hào)和負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)。由于相位檢測(cè)電路具體電路結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致相位檢測(cè)電路在負(fù)半波時(shí)持續(xù)輸出高電平信號(hào)，因此在判斷時(shí)，需要中央控制器根據(jù)上升沿信號(hào)往后延遲作為判斷，在上升沿信號(hào)之后的IOms即半波信號(hào)持續(xù)時(shí)間后，判斷為負(fù)半波信號(hào)的開(kāi)始。
[0031]相位檢測(cè)電路在檢測(cè)時(shí)，輸出信號(hào)ZERO到中央控制器中，由中央控制器進(jìn)行判斷跟蹤，信號(hào)ZERO包括正半波檢測(cè)信號(hào)和負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，信號(hào)ZERO在圖3中已標(biāo)注出。當(dāng)主投切電路兩端的電壓為正時(shí)，光電耦合器Ul截止，信號(hào)ZERO為信號(hào)Vdd，即電源信號(hào)，也就是正半波檢測(cè)信號(hào)；當(dāng)主投切電路兩端的電壓為負(fù)時(shí)，光電耦合器Ul導(dǎo)通，信號(hào)ZERO為信號(hào)Vss，即地信號(hào)，也就是負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)。
[0032]所述中央控制器通過(guò)判斷方波信號(hào)ZERO控制主投切電路和輔助投切電路執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)中央控制器判斷信號(hào)ZERO為正半波檢測(cè)信號(hào)，中央控制器輸出第一控制信號(hào)到輔助投切電路中，當(dāng)中央控制器判斷信號(hào)ZERO為負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，中央控制器輸出第二控制信號(hào)到主投切電路中。中央控制器是主控中心，中央控制器還需通過(guò)電流電壓采集單元采集電流電壓，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償算法等，輔助控制同步開(kāi)關(guān)的投切，中央控制器的上述控制及算法屬于本領(lǐng)域常規(guī)控制過(guò)程，在此不再贅述。
[0033]參照?qǐng)D3，所述輔助投切電路用于接收中央控制器輸出的第一控制信號(hào)并自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)。輔助投切電路包括用于自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)并在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)通輔助投切電路的電壓過(guò)零檢測(cè)器和用于接收第一控制信號(hào)并連通電壓過(guò)零檢測(cè)器的開(kāi)關(guān)單元，電壓過(guò)零檢測(cè)器與開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)，開(kāi)關(guān)單元與中央控制器相連。電壓過(guò)零檢測(cè)器為電子特性的自動(dòng)檢測(cè)器件，電壓過(guò)零檢測(cè)器為大功率的二極管D4，開(kāi)關(guān)單元為功率繼電器K2，電壓過(guò)零檢測(cè)器與單相電源相連，開(kāi)關(guān)單元與電力電容器相連，二極管D4由電力電容器向單相電源方向?qū)ā］o助投切電路接收到中央控制器輸出的第一控制信號(hào)時(shí)，控制功率繼電器K2在整個(gè)正半波信號(hào)持續(xù)的任意時(shí)間內(nèi)控制功率繼電器K2閉合，此時(shí)二極管D4處于反向截止?fàn)顟B(tài)，功率繼電器K2上無(wú)電流通過(guò)，即輔助投切電路斷路，當(dāng)二極管D4檢測(cè)到電壓反向時(shí)，二極管D4處于正向?qū)顟B(tài)，功率繼電器K2上開(kāi)始有電流通過(guò)，輔助投切電路連通，即電力電容器投入。
[0034]參照?qǐng)D3，所述主投切電路用于接收中央控制器輸出的第二控制信號(hào)并投入電力電容器，主投切電路為磁保持式繼電器K1，磁保持式繼電器Kl與中央控制器相連，由第二控制信號(hào)控制其投入與否。當(dāng)磁保持式繼電器Kl閉合后，由中央控制器控制功率繼電器K2斷開(kāi)。
[0035]參照?qǐng)D1、圖2和圖4，所述涌流檢測(cè)電路用于檢測(cè)電力電容器內(nèi)部涌流并輸出反饋信號(hào)IR，反饋信號(hào)IR輸入到中央控制器中，用于判斷電力電容器投切的可靠性。涌流檢測(cè)電路連接電力電容器的輸入端上，記電力電容器的輸入端上的電流為I。涌流檢測(cè)電路包括用于調(diào)節(jié)充電時(shí)間并控制輸出電壓的第一單向充電電路、用于調(diào)節(jié)充電時(shí)間并控制輸出電壓的第二單向充電電路、比較器U2和輸出控制單元，第一單向充電電路和第二單向充電電路的輸入端與主投切電路和電力電容器的連接處相連，第一單向充電電路和第二單向充電電路的輸出端分別與比較器U2的兩個(gè)輸入端相連，比較器U2的輸出端與輸出控制單元相連，輸出控制單元與中央控制器相連。通過(guò)調(diào)節(jié)，可以使第一單向充電電路和第二單向充電電路的充電時(shí)間差異，當(dāng)涌流產(chǎn)生時(shí)，第一單向充電電路和第二單向充電電路就會(huì)輸出不同的電壓，來(lái)進(jìn)行判斷。
[0036]參照?qǐng)D4，第一單向充電電路包括二極管D1、第四電阻R4、第五電阻R5和第一電容Cl，二極管D1、第四電阻R4和第五電阻R5順次連接，第五電阻R5的另一端接地，二極管Dl的輸入端為第一單向充電電路的輸入端，二極管Dl由第一單向充電電路的輸入端向第四電阻R4方向?qū)?第一電容Cl并聯(lián)在第五電阻R5的兩端,第四電阻R4與第一電容Cl的連接處為第一單向充電電路的輸出端。第二單向充電電路包括二極管D2、第六電阻R6、第七電阻R7和第二電容C2，二極管D2、第六電阻R6和第七電阻R7順次連接，第七電阻R7的另一端接地，二極管D2的輸入端為第二單向充電電路的輸入端，二極管D2由第二單向充電電路的輸入端向第六電阻R6方向?qū)?，第二電容C2并聯(lián)在第七電阻R7的兩端,第六電阻R6與第二電容C2的連接處為第二單向充電電路的輸出端；所述輸出控制單元包括順次連接的二極管D3、第八電阻R8和第九電阻R9，第九電阻R9的另一端接地，二極管D3連接在比較器U2的輸出端上，二極管D3由比較器向第八電阻R8方向?qū)?，第八電阻R8與第九電阻R9的連接處與中央控制器相連。
[0037]調(diào)整第四電阻R4和第六電阻R6可以使第一單向充電電路的充電時(shí)間少于第二單向充電電路的充電時(shí)間。當(dāng)有涌流產(chǎn)生時(shí)，兩路充電時(shí)間不一致導(dǎo)致比較器U2兩個(gè)輸入端的電勢(shì)差，反饋信號(hào)IR會(huì)輸出高電平，通過(guò)反饋信號(hào)IR判斷電力電容器內(nèi)部電流的突變情況。當(dāng)同步開(kāi)關(guān)的過(guò)零投入功能出現(xiàn)異常的情況下，電力電容器內(nèi)部電流的采樣信號(hào)會(huì)產(chǎn)生涌流沖擊，就可以通過(guò)電流反饋信號(hào)IR來(lái)跟蹤同步開(kāi)關(guān)的可靠性。
[0038]本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)采用雙機(jī)械開(kāi)關(guān)控制方式，不需要精確控制磁保持繼電器Kl的動(dòng)作時(shí)間，只要保證在磁保持繼電器Kl兩端電壓的正半波閉合功率繼電器K2即可，也就是說(shuō)在IOmS內(nèi)閉合功率繼電器K2,而一般功率繼電器閉合的時(shí)間是5ms以內(nèi)，這樣就降低了控制難度，真正做到了功率繼電器K2無(wú)涌流閉合。在磁保持繼電器Kl兩端電壓的負(fù)半波時(shí)間內(nèi)閉合磁保持繼電器K1，也就是說(shuō)在功率繼電器K2閉合并且二極管D4正向?qū)ǖ那闆r下閉合磁保持繼電器K1，這樣輕松做到了磁保持繼電器Kl的無(wú)涌流閉合，之后再斷開(kāi)功率繼電器K2，完成整個(gè)無(wú)涌流投入電容器的過(guò)程，同步開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間也由點(diǎn)控制延長(zhǎng)到半波時(shí)間控制，大大降低了同步開(kāi)關(guān)的控制難度。
[0039]參照?qǐng)D1至圖4，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0040]步驟a:在中央控制器的控制下，保持磁保持式繼電器Kl和功率繼電器K2處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)，電力電容器未投入。
[0041]步驟b:相位檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)單相電源電壓的相位，若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為0° <Φ〈180°且檢測(cè)到單相電源電壓的上升沿信號(hào)時(shí)，即主投切電路兩端的電壓為正，光電耦合器Ul截止，相位檢測(cè)電路輸出正半波檢測(cè)信號(hào)，并進(jìn)入步驟c ;
[0042]若檢測(cè)到單相電源電壓的相位為180° ( Φ〈360°度時(shí)，即主投切電路兩端的電壓為負(fù)，二極管D4自動(dòng)檢測(cè)并正向?qū)ǎ瑫r(shí)光電耦合器Ul導(dǎo)通，相位檢測(cè)電路輸出負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，并進(jìn)入步驟d。
[0043]步驟c:中央控制器接收相位檢測(cè)電路輸出的正半波檢測(cè)信號(hào)，輸出第一控制信號(hào)到功率繼電器K2，在5ms以內(nèi)控制功率繼電器K2閉合，此時(shí)，由于二極管D4反相截止，輔助投切電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，返回步驟b。
[0044]步驟d:中央控制器接收相位檢測(cè)電路的負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)功率繼電器K2是否處于閉合狀態(tài)，若閉合，進(jìn)入步驟e ;否則，返回步驟b。
[0045]步驟e:中央控制器輸出第二控制信號(hào)到磁保持式繼電器K1，并在整個(gè)負(fù)半波信號(hào)持續(xù)的任意時(shí)間內(nèi)控制磁保持式繼電器閉合K1，磁保持式繼電器Kl閉合后進(jìn)入步驟f。
[0046]步驟f:中央控制器檢測(cè)到磁保持式繼電器Kl閉合后，控制功率繼電器K2斷開(kāi)。
[0047]步驟g:上述步驟，涌流檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)電力電容器的輸入電流I，并輸出反饋信號(hào)IR到中央控制器中。
[0048]上述步驟中，由于相位檢測(cè)電路具體電路結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致相位檢測(cè)電路在負(fù)半波時(shí)持續(xù)輸出高電平信號(hào)，因此在判斷時(shí)，需要中央控制器根據(jù)上升沿信號(hào)往后延遲作為判斷，在上升沿信號(hào)之后的IOms即半波信號(hào)持續(xù)時(shí)間后，判斷為負(fù)半波信號(hào)的開(kāi)始。
[0049]上述說(shuō)明中，凡未加特別說(shuō)明的，均采用現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.一種同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述同步開(kāi)關(guān)包括用于檢測(cè)單相電源電壓相位并輸出正半波檢測(cè)信號(hào)與負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)的相位檢測(cè)電路、用于接收正半波檢測(cè)信號(hào)與負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)并輸出相應(yīng)的第一控制信號(hào)與第二控制信號(hào)的中央控制器、用于接收第一控制信號(hào)并自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)的輔助投切電路和用于接收第二控制信號(hào)并投入電力電容器的主投切電路，主投切電路、輔助投切電路和相位檢測(cè)電路分別串聯(lián)在單相電源與電力電容器之間，相位檢測(cè)電路、主投切電路和輔助投切電路均與中央控制器相連；所述輔助投切電路包括用于自動(dòng)檢測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)并在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)通輔助投切電路的電壓過(guò)零檢測(cè)器和用于接收第一控制信號(hào)并連通電壓過(guò)零檢測(cè)器的開(kāi)關(guān)單元，電壓過(guò)零檢測(cè)器與開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)，開(kāi)關(guān)單元與中央控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述電壓過(guò)零檢測(cè)器為二極管，開(kāi)關(guān)單元為功率繼電器，電壓過(guò)零檢測(cè)器與單相電源相連，開(kāi)關(guān)單元與電力電容器相連，二極管由電力電容器向單相電源方向?qū)ā?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述主投切電路為磁保持式繼電器，磁保持式繼電器與中央控制器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述電壓相位檢測(cè)電路包括光電耦合器U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和二極管D5，第一電阻R1、二極管D5和第二電阻R2順次串聯(lián)后并聯(lián)在輔助投切電路的兩端，二極管D5由單相電源向電力電容器方向?qū)?，光電I禹合器Ul中發(fā)光二極管的兩輸入端并聯(lián)在二極管D5上,發(fā)光二極管由電力電容器向單相電源方向?qū)?，光電耦合器Ul中三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極通過(guò)第三電阻R3與電源相連，三極管的集電極與中央控制器相連，三極管的集電極用于輸出正半波檢測(cè)信號(hào)和負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述同步開(kāi)關(guān)還包括用于檢測(cè)電力電容器內(nèi)部涌流并輸出反饋信號(hào)的涌流檢測(cè)電路，涌流檢測(cè)電路的輸入端連接在主投切電路與電力電容器的連接處，涌流檢測(cè)電路的輸出端與中央控制器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述涌流檢測(cè)電路包括用于調(diào)節(jié)充電時(shí)間并控制輸出電壓的第一單向充電電路、用于調(diào)節(jié)充電時(shí)間并控制輸出電壓的第二單向充電電路、比較器和輸出控制單兀，第一單向充電電路和第二單向充電電路的輸入端與主投切電路和電力電容器的連接處相連，第一單向充電電路和第二單向充電電路的輸出端分別與比較器的兩個(gè)輸入端相連，比較器的輸出端與輸出控制單元相連，輸出控制單元與中央控制器相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述第一單向充電電路包括二極管D1、第四電阻R4、第五電阻R5和第一電容Cl，二極管Dl、第四電阻R4和第五電阻R5順次連接，第五電阻R5的另一端接地，二極管Dl的輸入端為第一單向充電電路的輸入端,二極管Dl由第一單向充電電路 的輸入端向第四電阻R4方向?qū)?第一電容Cl并聯(lián)在第五電阻R5的兩端，第四電阻R4與第一電容Cl的連接處為第一單向充電電路的輸出端；所述第二單向充電電路包括二極管D2、第六電阻R6、第七電阻R7和第二電容C2，二極管D2、第六電阻R6和第七電阻R7順次連接，第七電阻R7的另一端接地，二極管D2的輸入端為第二單向充電電路的輸入端，二極管D2由第二單向充電電路的輸入端向第六電阻R6方向?qū)?，第二電容C2并聯(lián)在第七電阻R7的兩端，第六電阻R6與第二電容C2的連接處為第二單向充電電路的輸出端；所述輸出控制單元包括順次連接的二極管D3、第八電阻R8和第九電阻R9，第九電阻R9的另一端接地，二極管D3連接在比較器的輸出端上，二極管D3由比較器向第八電阻R8方向?qū)?，第八電阻R8與第九電阻R9的連接處與中央控制器相連。
8.—種如權(quán)利要求3所述同步開(kāi)關(guān)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟: a)在中央控制器的控制下，保持磁保持式繼電器和功率繼電器處于斷開(kāi)狀態(tài)； b)相位檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)單相電源電壓的相位，若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為0° ≤ Φ〈180°時(shí)，相位檢測(cè)電路輸出正半波檢測(cè)信號(hào)，并進(jìn)入步驟c，若檢測(cè)到單相電源電壓的相位Φ為180° ≤ Φ〈360°時(shí)，二極管自動(dòng)檢測(cè)并正向?qū)?，同時(shí)相位檢測(cè)電路輸出負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，并進(jìn)入步驟d ; c)中央控制器接收相位檢測(cè)電路輸出的正半波檢測(cè)信號(hào)，輸出第一控制信號(hào)到功率繼電器，控制功率繼電器閉合，此時(shí)，由于二極管反相截止，輔助投切電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，返回步驟b ； d)中央控制器接收相位檢測(cè)電路的負(fù)半波檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)功率繼電器是否處于閉合狀態(tài)，若閉合，進(jìn)入步驟e ;否則，返回步驟b ; e)中央控制器輸出第二控制信號(hào)到磁保持式繼電器，并在整個(gè)負(fù)半波信號(hào)持續(xù)的任意時(shí)間內(nèi)控制磁保持式繼電器閉合，磁保持式繼電器閉合后進(jìn)入步驟f ; f)中央控制器檢測(cè)到磁保持式繼電器閉合后，控制功率繼電器斷開(kāi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的同步開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述步驟b中正半波檢測(cè)信號(hào)在單相電源電壓的相位Φ為0° < Φ〈180°且檢測(cè)到單相電源電壓的上升沿信號(hào)時(shí)輸出。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103903912SQ201410149635
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】樓科, 李邦家, 馬慶華, 黃海宇, 王莉 申請(qǐng)人:杭州得誠(chéng)電力科技有限公司