一種容性設(shè)備投切電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于工頻電網(wǎng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)娜菪栽O(shè)備投切電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力控制系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到的負(fù)載類型為感性負(fù)載，因此針對(duì)感性負(fù)載的控制電路比較多，也比較成熟，然而隨著技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的容性負(fù)載也不可忽視。工頻電網(wǎng)功率因數(shù)補(bǔ)償器一般都是采用繼電器自動(dòng)投切電力電容達(dá)到補(bǔ)償功率因數(shù)的目的。由于容性負(fù)載和感性負(fù)載存在許多截然相反的特性，因此對(duì)于這類負(fù)載的控制必然有其自身的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中容性負(fù)載的投切會(huì)遇到許多問題，如在投切電力電容時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流和火花，因此嚴(yán)重?fù)p傷投切開關(guān)和對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的干擾。
[0003]中華人民共和國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2014年04月30日公開了公告號(hào)為CN203574382U的專利文獻(xiàn)，名稱是控制補(bǔ)償電容器投切的智能控制電路，其包括磁保持繼電器、電壓采樣電路、計(jì)算機(jī)控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和放電電路；磁保持繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)連接在電容投切電路中，通過電壓采樣電路檢測(cè)繼電器觸點(diǎn)兩端的電壓，根據(jù)檢測(cè)的電力系統(tǒng)的電壓情況，由計(jì)算機(jī)控制電路適時(shí)發(fā)出通斷指令，使驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器動(dòng)作，完成電容器的投切，此方案仍然無法較好地解決涌流和觸電重燃問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的容性設(shè)備投入會(huì)產(chǎn)生較大涌流、切斷時(shí)可能使觸點(diǎn)重燃等的技術(shù)問題，提供一種涌流極小、觸點(diǎn)重燃概率低、投切時(shí)柔和、電網(wǎng)諧波對(duì)設(shè)備影響小的容性設(shè)備投切電路。
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種容性設(shè)備投切電路，包括控制器U1、控制模塊U2、交流電源AC、電阻R1、電阻R2、電阻R3、晶閘管Dl、二極管D2、可控開關(guān)Kl、電壓互感器PTl、電壓互感器PT2和容性設(shè)備Cl ;所述電壓互感器PTl的一次線圈連接交流電源AC的第一端和第二端，二次線圈連接控制器Ul ;電阻Rl的第一端連接交流電源AC的第一端，電阻Rl的第二端連接電阻R2的第一端，電阻R2的第二端連接交流電源AC的第二端；二極管D2的第一端連接電阻Rl的第二端，二極管D2的第二端通過電阻R3連接到電阻R2的第二端；容性設(shè)備Cl的第一端連接交流電源AC的第一端，容性設(shè)備Cl的第二端連接晶閘管Dl的陽極；晶閘管Dl的控制端連接二極管D2的第二端，陰極連接交流電源AC的第二端；可控開關(guān)Kl的第一端連接容性設(shè)備Cl的第二端，可控開關(guān)Kl的第二端連接交流電源AC的第二端，可控開關(guān)Kl還與控制模塊U2連接；控制模塊U2與控制器Ul連接；電壓互感器PT2的一次線圈兩端分別連接可控開關(guān)Kl的第一端和第二端，二次線圈連接控制器U1。
[0006]容性設(shè)備Cl未投入時(shí)，開關(guān)Kl處于斷開狀態(tài)，當(dāng)交流電源AC的第一端Jl電壓高于第二端J2時(shí)，電阻Rl和R2的分壓電壓擊穿二極管D2，然后對(duì)晶閘管Dl產(chǎn)生觸發(fā)電平，此時(shí)晶閘管Dl陽極電壓高于陰極電壓，滿足導(dǎo)通條件，直到Cl放電完畢，流過Dl的電流小于其維持電流，Dl截止。由于晶閘管Dl的單向?qū)ㄐ裕珻l不斷通過Dl對(duì)外放電，因此J3的電壓逐漸接近J2，Kl兩端的電壓幾乎相等，都等于交流電源的電壓峰峰值的二分之一。此時(shí)控制器Ul通過電壓互感器PT2檢測(cè)到此狀況，便向控制模塊U2發(fā)出閉合Kl的指令，由于J2、J3電壓非常接近，因此Kl上的電流沖擊會(huì)維持在一個(gè)比較理想的水平，達(dá)到了控制涌流的目的。
[0007]容性設(shè)備Cl投入后，開關(guān)Kl處于閉合狀態(tài)，當(dāng)控制器Ul通過電壓互感器PTl檢測(cè)到交流電源處于波峰時(shí)，流經(jīng)Kl上的電流接近零，如果下一時(shí)刻Jl的電壓高于J2，此時(shí)微控制器Ul向控制模塊U2發(fā)出斷開Kl指令，由于Cl兩端電壓處于波峰，電流接近為零，且Kl斷開后，晶閘管Dl滿足導(dǎo)通條件，因此Kl斷開將后獲得一個(gè)續(xù)流回路，因此避免了 Kl觸點(diǎn)的重燃。
[0008]晶閘管D2、二極管Dl以及電阻Rl、R2、R3組成的緩沖續(xù)流電路與開關(guān)Kl形成復(fù)合工作模式。當(dāng)開關(guān)Kl需要閉合時(shí)，前者起到緩沖作用，率先對(duì)容性設(shè)備Cl放電使得Kl兩端電壓非常接近，避免涌流沖擊；當(dāng)開關(guān)Ki需要斷開時(shí)，前者起到續(xù)流作用，使得容性設(shè)備上的剩余電流得以繼續(xù)釋放。晶閘管Dl在此與開關(guān)Kl配合工作，共同完成容性設(shè)備Cl的接入與斷開。
[0009]作為優(yōu)選，容性設(shè)備投切電路還包括熱敏電阻PTC，所述熱敏電阻串聯(lián)在晶閘管Dl的陽極和容性設(shè)備Cl的第二端之間。
[0010]為了避免Kl斷開時(shí)，晶閘管放電電流過大，電路中采用正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC與晶閘管串聯(lián)，對(duì)整個(gè)回路起限流保護(hù)作用。
[0011]作為優(yōu)選，所述控制器Ul為STM32F103C8T6芯片，控制模塊U2為BL8023C芯片。
[0012]電壓互感器PTl和PT2在電路承擔(dān)隔離與電壓檢測(cè)作用，便于控制器Ul在適當(dāng)時(shí)機(jī)發(fā)出控制命令；同時(shí)PT2還能起到對(duì)開關(guān)Kl自檢作用，Kl閉合時(shí)PT2輸出電壓為零，反之則有工頻波形輸出。
[0013]本實(shí)用新型帶來的有益效果是，容性負(fù)載投入時(shí)，極小的涌流，減小對(duì)電網(wǎng)的不利影響；容性設(shè)備投切時(shí)，觸點(diǎn)的重燃概率大大減少，延長(zhǎng)開關(guān)的壽命；容性設(shè)備的柔性投切，降低了電網(wǎng)諧波對(duì)設(shè)備的破壞性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的一種電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0016]實(shí)施例:本實(shí)施例的一種容性設(shè)備投切電路，如圖1所示，包括控制器U1、控制模塊U2、交流電源AC、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、熱敏電阻PTC、晶閘管Dl、二極管D2、可控開關(guān)K1、電壓互感器PTl、電壓互感器PT2和容性設(shè)備Cl ;所述電壓互感器PTl的一次線圈連接交流電源AC的第一端和第二端，二次線圈連接控制器Ul ;電阻Rl的第一端連接交流電源AC的第一端，電阻Rl的第二端連接電阻R2的第一端，電阻R2的第二端連接交流電源AC的第二端；二極管D2的第一端連接電阻Rl的第二端，二極管D2的第二端通過電阻R3連接到電阻R2的第二端；容性設(shè)備Cl的第一端連接交流電源AC的第一端，容性設(shè)備Cl的第二端通過熱敏電阻PTC連接晶閘管Dl的陽極；晶閘管Dl的控制端連接二極管D2的第二端，陰極連接交流電源AC的第二端；可控開關(guān)Kl的第一端連接容性設(shè)備Cl的第二端，可控開關(guān)Kl的第二端連接交流電源AC的第二端，可控開關(guān)Kl還與控制模塊U2連接；控制模塊U2與控制器Ul連接；電壓互感器PT2的一次線圈兩端分別連接可控開關(guān)Kl的第一端和第二端，二次線圈連接控制器Ul?？刂破鱑l為STM32F103C8T6芯片，控制模塊U2為BL8023C芯片。
[0017]容性設(shè)備Cl未投入時(shí)，開關(guān)Kl處于斷開狀態(tài)，當(dāng)交流電源AC的第一端Jl電壓高于第二端J2時(shí)，電阻Rl和R2的分壓電壓擊穿二極管D2，然后對(duì)晶閘管Dl產(chǎn)生觸發(fā)電平，此時(shí)晶閘管Dl陽極電壓高于陰極電壓，滿足導(dǎo)通條件，直到Cl放電完畢，流過Dl的電流小于其維持電流，Dl截止。由于晶閘管Dl的單向?qū)ㄐ?，Cl不斷通過Dl對(duì)外放電，因此J3的電壓逐漸接近J2，Kl兩端的電壓幾乎相等，都等于交流電源的電壓峰峰值的二分之一。此時(shí)控制器Ul通過電壓互感器PT2檢測(cè)到此狀況，便向控制模塊U2發(fā)出閉合Kl的指令，由于J2、J3電壓非常接近，因此Kl上的電流沖擊會(huì)維持在一個(gè)比較理想的水平，達(dá)到了控制涌流的目的。
[0018]容性設(shè)備Cl投入后，開關(guān)Kl處于閉合狀態(tài)，當(dāng)控制器Ul通過電壓互感器PTl檢測(cè)到交流電源處于波峰時(shí)，流經(jīng)Kl上的電流接近零，如果下一時(shí)刻Jl的電壓高于J2，此時(shí)微控制器Ul向控制模塊U2發(fā)出斷開Kl指令，由于Cl兩端電壓處于波峰，電流接近為零，且Kl斷開后，晶閘管Dl滿足導(dǎo)通條件，因此Kl斷開將后獲得一個(gè)續(xù)流回路，因此避免了 Kl觸點(diǎn)的重燃。
[0019]晶閘管D2、二極管Dl以及電阻Rl、R2、R3組成的緩沖續(xù)流電路與開關(guān)Kl形成復(fù)合工作模式。當(dāng)開關(guān)Kl需要閉合時(shí)，前者起到緩沖作用，率先對(duì)容性設(shè)備Cl放電使得Kl兩端電壓非常接近，避免涌流沖擊；當(dāng)開關(guān)Ki需要斷開時(shí)，前者起到續(xù)流作用，使得容性設(shè)備上的剩余電流得以繼續(xù)釋放。晶閘管Dl在此與開關(guān)Kl配合工作，共同完成容性設(shè)備Cl的接入與斷開。
[0020]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0021]盡管本文較多地使用了控制器、晶閘管、可控開關(guān)等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種容性設(shè)備投切電路，其特征在于，包括控制器U1、控制模塊U2、交流電源AC、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、晶閘管D1、二極管D2、可控開關(guān)K1、電壓互感器PT 1、電壓互感器PT2和容性設(shè)備Cl ;所述電壓互感器PTl的一次線圈連接交流電源AC的第一端和第二端，二次線圈連接控制器Ul ;電阻Rl的第一端連接交流電源AC的第一端，電阻Rl的第二端連接電阻R2的第一端，電阻R2的第二端連接交流電源AC的第二端；二極管D2的第一端連接電阻Rl的第二端，二極管D2的第二端通過電阻R3連接到電阻R2的第二端；容性設(shè)備Cl的第一端連接交流電源AC的第一端，容性設(shè)備Cl的第二端連接晶閘管Dl的陽極；晶閘管Dl的控制端連接二極管D2的第二端，陰極連接交流電源AC的第二端；可控開關(guān)Kl的第一端連接容性設(shè)備Cl的第二端，可控開關(guān)Kl的第二端連接交流電源AC的第二端，可控開關(guān)Kl還與控制模塊U2連接；控制模塊U2與控制器Ul連接；電壓互感器PT2的一次線圈兩端分別連接可控開關(guān)Kl的第一端和第二端，二次線圈連接控制器Ul。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容性設(shè)備投切電路，其特征在于，還包括熱敏電阻PTC，所述熱敏電阻串聯(lián)在晶閘管Dl的陽極和容性設(shè)備Cl的第二端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種容性設(shè)備投切電路，其特征在于，所述控制器Ul為STM32F103C8T6芯片，控制模塊U2為BL8023C芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種容性設(shè)備投切電路，其包括控制器U1、控制模塊U2、交流電源AC、電阻R1、電阻R2、電阻R3、晶閘管D1、二極管D2、可控開關(guān)K1、電壓互感器PT1、電壓互感器PT2和容性設(shè)備C1；晶閘管D2、二極管D1以及電阻R1、R2、R3組成的緩沖續(xù)流電路與開關(guān)K1形成復(fù)合工作模式。當(dāng)開關(guān)K1需要閉合時(shí)，前者起到緩沖作用，率先對(duì)容性設(shè)備C1放電使得K1兩端電壓非常接近，避免涌流沖擊；當(dāng)開關(guān)K1需要斷開時(shí)，前者起到續(xù)流作用，使得容性設(shè)備上的剩余電流得以繼續(xù)釋放。晶閘管D1與開關(guān)K1配合工作，共同完成容性設(shè)備C1的接入與斷開。本方案適用于所有涉及容性設(shè)備投切的電路。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號(hào)】CN204361690
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520026825
【發(fā)明人】滕明茂, 雙俊峰, 梁永健, 金韜, 趙國棟, 吳孝兵
【申請(qǐng)人】杭州休普電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日