[发明专利]单向可控硅半波控制电容器过零投切复合开关及控制方法

说明书

本发明涉及一种低压配电网用复合开关，具体涉及一种单向可控硅半波控制电容器过零投切复合开关及其控制方法；具体是MCU处理器的I/O输出口线与可控硅光耦的输入端连接；可控硅光耦的输出端与单向可控硅的门极信号相连，单向可控硅的阳极与三相电的输入端和磁保持继电器主触点的一端相连，可控硅的阴极与电容和磁保持继电器主触点的另一端相连；MCU处理器的I/O输出口线与继电器驱动芯片输入端相连，继电器驱动芯片输出端分别与磁保持继电器的线圈相连；ABC三相输入输出端电压转换电路将A、B、C三相输入输出端的电压转换为弱电信号，并连接至MCU处理器的ADC引脚；采用本技术方案的复合开关，可控硅数量少、磁保持继电器疲劳度可控、整体可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种低压配电网用复合开关，具体涉及一种单向可控硅半波控制电容器过零投切复合开关及其控制方法。

背景技术

复合开关是一种能够在正常导电回路条件下关合、承载和开断电流的开关设备，广泛应用于城网、农网等低压配电网中投入和切除无功补偿装置中的电容器。它的基本工作原理是将可控硅和磁保持继电器并接，实现电压过零导通和电流过零切断，二的优势互补，发挥了磁保持继电器静态连接性能优良、运行功耗小的特点，也有效发挥了可控硅过零投切的优点，是一个较为理想的投切元件。所以复合开关不但可以抑制涌流、避免拉弧而且功耗较低，而且不需要加装散热器和冷却风扇。

要把可控硅和磁保持继电器二者结合起来，关键是相互之间的时序配合必须默契，可控硅负责控制电容器的投入和切除，磁保持继电器负责保持电容器投入后的接通，当磁保持投入后可控硅就立即退出运行，这样才可以避免可控硅元件的大量发热。可控硅和磁保持继电器的动作主要由中央处理单元协调，具体动作过程是：中央处理单元在可控硅投入前找到电压过零点，随即发脉冲信号将可控硅导通，随后接通磁保持继电器，最后取消可控硅脉冲信号，断开可控硅，仅由磁保持继电器担任稳态导通任务。这个协调过程中的难点体现在两个方面，一是在可控硅虽然只在接通与断开电容器的瞬间使用，但是由于可控硅对电压变化率非常的敏感，对过电流的承受能力不强，因此非常容易因为电压非过零点误导通，会产生极大涌流，可能导致可控硅瞬间过流损坏，此外可控硅的本身的成本也非常高，由于可控硅通常采用反并联设计，以实现电流的双向导通，两个可控硅不仅成本高昂，而且发热量大，对于散热的投入较高，更重要的是由于可控硅本身容易损坏，两个反并联的可控硅一旦损坏一个，另一个也非常容易损坏，导致复合开关整体可靠性不高。

二是磁保持继电器作为机械运动部件，长期使用会产生疲劳，从而导致导通和断开的时间发生变化，难以准确的实现在可控硅导通后接通，这样就会产生强烈弧光，从而引起烧毁设备、主开关跳闸等严重的后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控硅数量少、磁保持继电器疲劳度可控、整体可靠性高的复合开关。

为了实现上述之目的，本发明提供一种单向可控硅半波控制电容器过零投切复合开关，其中，硬件部分包括：MCU处理器、单向可控硅、磁保持继电器、ABC三相输入输出端电压转换电路、可控硅光耦、继电器驱动芯片；可控硅处于正向偏置，所述MCU处理器的I/O输出口线与可控硅光耦的输入端连接；可控硅光耦的输出端与单向可控硅的门极信号相连，所述单向可控硅的阳极与三相电的输入端和磁保持继电器主触点的一端相连，所述可控硅的阴极与电容和磁保持继电器主触点的另一端相连；所述MCU处理器的I/O输出口线与继电器驱动芯片输入端相连，继电器驱动芯片输出端与磁保持继电器的线圈两端对应相连；所述ABC三相输入输出端电压转换电路将A、B、C三相输入输出端的电压转换为弱电信号，并连接至MCU处理器的ADC引脚；