[實用新型]可控硅復合開關

有效

• 申請號: 201220631543.X
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN202949229U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 顧金華;李清
• 申請（專利權）人: 常州市宏大電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 常州市天龍專利事務所有限公司 32105
• 代理人: 周建觀

技術領域

本實用新型涉及一種可控硅復合開關，它是用于控制電容器投切的器件，是電網無功補償裝置的重要組成部分，而投切開關元件性能的好壞對無功補償裝置的可靠性起著非常重要的作用。

背景技術

在電網改造的實施過程中，往往需要增加并聯電容器無功補償裝置，對提高供電電壓質量，挖掘供電設備的潛力，降低線損及節能均起到積極的作用。

早期無功補償裝置大都采用交流接觸器、可控硅電子開關等投切方式，交流接觸器在電容器投入和切除時會產生很大的涌流和過壓，暫態的高壓和投切沖擊電流會導致電容器絕緣擊穿、接觸器觸頭燒損；而可控硅電子開關雖然解決了電容器投切過程中的涌流、過壓、分斷電弧等問題，但其散熱難，需外加輔助散熱器件多、結構復雜、成本高，占用空間大，兩種方式補償效果和使用壽命上都不夠理想。

近年來，電力電子技術和可控硅技術的不斷發展，在無功補償裝置中衍生出一種新型裝置——復合開關。現有的復合開關結構是將可控硅與繼電器并接，如圖5所示。目前普遍認為的實現方法是：投入時，在電壓過零瞬間過零觸發與繼電器或接觸器并聯的可控硅，穩定后再將繼電器或接觸器吸合導通；而切出時，先將可控硅導通，然后在將繼電器或接觸器觸點斷開，避免繼電器或接觸器斷開時產生電弧，最后在電流過零點處可控硅關斷，從而實現電流過零切斷。

本領域普通的技術人員可知，要使可控硅導通（以單向可控硅為例），需要兩個必要條件：一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發電壓（俗稱有個觸發控制信號）。換句話說，不論是單向可控硅導通，還是雙向可控硅導通，必須要滿足可控硅兩端有滿足導通的壓降和觸發極有觸發信號兩個條件，才能實現導通的目的。現有復合開關的切斷過程，是繼電器或接觸器K分斷時，認為此時可控硅已是導通狀態，所以繼電器或接觸器在K分斷時不產生電弧。而事實是，在繼電器K觸點分斷前的閉合狀態，觸點兩端不形成電壓，也就是，可控硅的陽極A與陰極K之間并沒有形成正向電壓，雖然有觸發信號，但是可控硅并不能導通。這樣繼電器K的觸點在分斷時要切斷工作電流，這個過程中會產生大量的電弧，特別是在復合開關中對繼電器的容量選擇，一般是以滿足正常工作電流為準，并未完全考慮到投入和切斷主電路工作電流所需的容量，所以，切斷時繼電器觸點產生的大量電弧容易使現有結構中的復合開關的繼電器觸頭損壞，造成復合開關工作的可靠性差，嚴重影響供電的質量和可靠性。

現有大部分專利僅僅描述了復合開關切除階段的工作過程，通過以下專利加以說明。如專利號“ZL200620098117.9”，名稱為“動態無功功率補償裝置”的實用新型專利，該補償裝置的補償電路中采用了其延時時間<5秒的快速復合繼電器，當可控硅導通時，其繼電器常開觸點也閉合，閉合時的觸點電阻很小，可通過大部分電流，在通過可控硅的電流幾乎等于零。這樣，在導電過程中，可控硅上無壓降和無發熱，而且消除了諧波，從而使補償裝置在動態狀態下能可靠地運行。該專利具體描述了在導電過程中，可控硅只有觸發信號，但是并無壓降，沒有滿足可控硅的導通條件，即可控硅的陽極A與陰極K之間沒有壓降，因此，該種結構的補償裝置在動態狀態下并不能可靠地運行。

如專利號是“201220121016.4”，名稱為“一種過零投切的接觸器復合開關”：切除時檢測電路檢測到控制信號撤除，儲能電容延時電路仍能繼續提供必要的供電，邏輯控制欲隔離驅動電路使能可控硅，然后使繼電器斷開接觸器線圈，接觸器機械觸點分斷并切換為可控硅導通一段時間后，可控硅電流為零關斷。專利號“201220016674.7”，名稱為“分補復合開關”：切除時，可控硅先導通，然后繼電器的觸頭分開，電流流過可控硅，經過50毫秒后，可控硅關斷，電流截止，完成切除動作。