[實(shí)用新型]一種智能過(guò)零投切的可控硅復(fù)合開關(guān)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220631643.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN202949231U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧金華;李清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州市宏大電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18
• 代理公司: 常州市天龍專利事務(wù)所有限公司 32105
• 代理人: 周建觀

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種智能過(guò)零投切的可控硅復(fù)合開關(guān)，它是用于控制電容器投切的器件，是電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的重要組成部分，而投切開關(guān)元件性能的好壞對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的可靠性起著非常重要的作用。

背景技術(shù)

在電網(wǎng)改造的實(shí)施過(guò)程中，往往需要增加并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)提高供電電壓質(zhì)量，挖掘供電設(shè)備的潛力，降低線損及節(jié)能均起到積極的作用。

早期無(wú)功補(bǔ)償裝置大都采用交流接觸器、可控硅電子開關(guān)等投切方式，交流接觸器在電容器投入和切除時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的涌流和過(guò)壓，暫態(tài)的高壓和投切沖擊電流會(huì)導(dǎo)致電容器絕緣擊穿、接觸器觸頭燒損；而可控硅電子開關(guān)雖然解決了電容器投切過(guò)程中的涌流、過(guò)壓、分?jǐn)嚯娀〉葐?wèn)題，但其散熱難，需外加輔助散熱器件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，占用空間大，兩種方式補(bǔ)償效果和使用壽命上都不夠理想。

近年來(lái)，電力電子技術(shù)和可控硅技術(shù)的不斷發(fā)展，在無(wú)功補(bǔ)償裝置中衍生出一種新型裝置——復(fù)合開關(guān)。現(xiàn)有的復(fù)合開關(guān)結(jié)構(gòu)是將可控硅與繼電器并接，如圖9所示。目前普遍認(rèn)為的實(shí)現(xiàn)方法是：投入時(shí)，在電壓過(guò)零瞬間過(guò)零觸發(fā)與繼電器或接觸器并聯(lián)的可控硅，穩(wěn)定后再將繼電器或接觸器吸合導(dǎo)通；而切出時(shí)，先將可控硅導(dǎo)通，然后在將繼電器或接觸器觸點(diǎn)斷開，避免繼電器或接觸器斷開時(shí)產(chǎn)生電弧，最后在電流過(guò)零點(diǎn)處可控硅關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零切斷。

本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員可知，要使可控硅導(dǎo)通（以單向可控硅為例），需要兩個(gè)必要條件：一是在它的陽(yáng)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(gè)正向觸發(fā)電壓（俗稱有個(gè)觸發(fā)控制信號(hào)）。換句話說(shuō)，不論是單向可控硅導(dǎo)通，還是雙向可控硅導(dǎo)通，必須要滿足可控硅兩端有滿足導(dǎo)通的壓降和觸發(fā)極有觸發(fā)信號(hào)兩個(gè)條件，才能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通的目的。現(xiàn)有復(fù)合開關(guān)的切斷過(guò)程，是繼電器或接觸器K分?jǐn)鄷r(shí)，認(rèn)為此時(shí)可控硅已是導(dǎo)通狀態(tài)，所以繼電器或接觸器在K分?jǐn)鄷r(shí)不產(chǎn)生電弧。而事實(shí)是，在繼電器K觸點(diǎn)分?jǐn)嗲暗拈]合狀態(tài)，觸點(diǎn)兩端不形成電壓，也就是，可控硅的陽(yáng)極A與陰極K之間并沒(méi)有形成正向電壓，雖然有觸發(fā)信號(hào)，但是可控硅并不能導(dǎo)通。這樣繼電器K的觸點(diǎn)在分?jǐn)鄷r(shí)要切斷工作電流，這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的電弧，特別是在復(fù)合開關(guān)中對(duì)繼電器的容量選擇，一般是以滿足正常工作電流為準(zhǔn)，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(shí)繼電器觸點(diǎn)產(chǎn)生的大量電弧容易使現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的復(fù)合開關(guān)的繼電器觸頭損壞，造成復(fù)合開關(guān)工作的可靠性差，嚴(yán)重影響供電的質(zhì)量和可靠性。

現(xiàn)有大部分專利僅僅描述了復(fù)合開關(guān)切除階段的工作過(guò)程，通過(guò)以下專利加以說(shuō)明。如專利號(hào)“ZL200620098117.9”，名稱為“動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置”的實(shí)用新型專利，該補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償電路中采用了其延時(shí)時(shí)間<5秒的快速?gòu)?fù)合繼電器，當(dāng)可控硅導(dǎo)通時(shí)，其繼電器常開觸點(diǎn)也閉合，閉合時(shí)的觸點(diǎn)電阻很小，可通過(guò)大部分電流，在通過(guò)可控硅的電流幾乎等于零。這樣，在導(dǎo)電過(guò)程中，可控硅上無(wú)壓降和無(wú)發(fā)熱，而且消除了諧波，從而使補(bǔ)償裝置在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下能可靠地運(yùn)行。該專利具體描述了在導(dǎo)電過(guò)程中，可控硅只有觸發(fā)信號(hào)，但是并無(wú)壓降，沒(méi)有滿足可控硅的導(dǎo)通條件，即可控硅的陽(yáng)極A與陰極K之間沒(méi)有壓降，因此，該種結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償裝置在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下并不能可靠地運(yùn)行。

如專利號(hào)是“201220121016.4”，名稱為“一種過(guò)零投切的接觸器復(fù)合開關(guān)”：切除時(shí)檢測(cè)電路檢測(cè)到控制信號(hào)撤除，儲(chǔ)能電容延時(shí)電路仍能繼續(xù)提供必要的供電，邏輯控制欲隔離驅(qū)動(dòng)電路使能可控硅，然后使繼電器斷開接觸器線圈，接觸器機(jī)械觸點(diǎn)分?jǐn)嗖⑶袚Q為可控硅導(dǎo)通一段時(shí)間后，可控硅電流為零關(guān)斷。專利號(hào)“201220016674.7”，名稱為“分補(bǔ)復(fù)合開關(guān)”：切除時(shí)，可控硅先導(dǎo)通，然后繼電器的觸頭分開，電流流過(guò)可控硅，經(jīng)過(guò)50毫秒后，可控硅關(guān)斷，電流截止，完成切除動(dòng)作。