[發明專利]交流電容器投切方法及投切開關電路

有效

• 申請號: 201010199293.2
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN102064549A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 王海
• 申請（專利權）人: 王海
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利申請涉及一種交流電容器投切開關電路，屬于電氣開關領域。

背景技術

交流電容器廣泛應用于電網功率因數補償和電網濾波，交流電容器在電網中使用時要根據電網的實際需要隨時與電網連接或斷開，即所謂的交流電容器的投切。目前常用的有MSC(接觸器、斷路器)投切、TSC(可控硅)投切和復合開關(可控硅和接觸器并聯開關)投切等幾種方案。MSC投切的缺點是電容器與電網接通的瞬間有可能產生巨大的浪涌電流會對電網產生沖擊和對電容器的壽命產生不利的影響，目前解決交流電容器投切時浪涌電流的辦法是使用電子開關投切，讓電子開關“過零投切”，即讓電子開關在零電壓點導通，但實際上由于可控硅有導通死角，不可能在完全的零電壓點實現可控硅的導通，且這種投切方式要求觸發精確且可靠性高將增加觸發電路的成本，另外從可控硅的耐浪涌電流的特性上看，可控硅不適于做容性負載的開關；雖然TSC投切的缺點是成本高、自身發熱量大和會增加電網的諧波電流，但它仍是能夠解決電容器投切時浪涌電流的最好選擇。復合開關投切是結合了TSC投切和MSC投切兩者的優點的一種投切電路的方案，具有成本低、投切瞬間浪涌電流小的優點。復合開關投切是使用可控硅作為過渡電子開關，但可控硅當陽極電壓的dv/dt很高時會發生誤導通的現象，一旦發生誤導通就會燒毀可控硅。一般可控硅使用中是采用阻容吸收回路減小dv/dt，從而減少可控硅誤導通的可能，而在可控硅投切交流電容器的場合不可能采用串聯阻容電路的方法降低dv/dt，因為串聯電阻將增加投切開關的損耗。所以可控硅的誤導通是TSC投切和復合開關投切方案的一個難以克服難題，TSC投切是選用大電流可控硅解決可控硅誤導通時浪涌電流燒毀可控硅的問題，但復合開關一般都是使用額定電流較小的可控硅，因為使用額定電流大的可控硅就會失去復合開關成本低的優勢，而可控硅的誤導通是造成復合開關失效的主要原因之一。復合開關方案中為了減少可控硅的誤導通，一般都選dv/dt值較高的可控硅，但這只是減少了可控硅誤導通的幾率，無法從根本上解決問題。另外，可控硅的誤導通產生的浪涌電流對交流電容器的壽命和電網也有很大的影響。

綜上所述，可見除了在要求頻繁、快速投切的場合需要使用TSC投切方案，一般使用場合TSC投切和復合開關投切與接觸器投切相比并不占什么優勢，所以在實際使用中，目前大量使用的還是接觸器投切。

發明內容

本發明提出一種交流電容器投切方法及投切開關電路，避免了MSC投切、TSC投切和復合開關投切的缺點，在投切開關閉合和斷開的瞬間沒有浪涌電流和觸點打火，開關在斷開時承受的耐壓與接觸器投切開關相當，而投切速度與TSC投切相當。具有可靠性高、電路簡單、成本低廉和投切速度快的特點。

為實現上述目的，本發明提出如下技術方解決案：交流電容器在投切前通過串聯在電網和交流電容器之間的二極管對電容器直流充電到接近電網電壓的峰值，交流電容器投切時先對電容器放電，當電容器上的電壓放到略低于電網電壓時，串聯在電容器和電網之間的二極管會自動導通，在二極管導通期間并聯在二極管兩端且串聯在電容器和電網之間的繼電器機械觸點閉合，即完成交流電容器的投切過程。

實現本發明的交流電容器投切方法的投切開關電路由繼電器觸點保護電路、交流電容器放電回路、繼電器和單片機控制模塊組成其特征在于：繼電器觸點保護電路由二極管與電阻串聯組成，并聯在繼電器觸點兩端；交流電容器放電回路由可控硅與電阻串聯組成，并聯在被投切的交流電容器兩端；繼電器的觸點與被投切的交流電容器串聯接在電網兩端；單片機控制模塊提供交流電容器放電回路和繼電器的控制信號。

本發明的交流電容器投切開關電路的繼電器觸點保護電路可以是二極管、電阻和電子開關的串聯。電子開關可以是單向可控硅、雙向可控硅、功率MOS管、IGBT，高壓功率三極管等。

本發明的交流電容器投切開關電路的交流電容器放電回路可以是二極管、電阻、電感和電子開關的串聯，電子開關可以是單向可控硅、雙向可控硅、功率MOS管、IGBT，高壓功率三極管等。

本發明的交流電容器投切開關電路具有投切速度塊，開關過程中無浪涌電流和無繼電器觸點打火的優點，開關的投切速度與TSC投切方式相同，投切開關正常工作時幾乎沒有開關觸點的損耗，大大延長開關觸點的壽命。開關斷開期間不會發生開關誤導通的情況，防止了電容器由于瞬間巨大充電電流而減少壽命或損壞。本發明的交流電容器投切開關電路結構簡單、成本低且可靠性高。

附圖說明

圖1、本發明的交流電容器投切開關電路示意圖1；

圖2、本發明的交流電容器投切開關電路示意圖2；