低壓智能同步開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種用于交流無功補償電容器的通斷控制技術(shù)，具體設(shè)及一種含 有各相電量測量、保護功能，并且可W不連接控制器自動運行和后臺軟件及其他設(shè)備進行 通信的電容器投切控制的無功補償同步開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[000引在低壓配電網(wǎng)中，隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用、小工業(yè)用戶的增多W及家用電 器的普及，負荷越來越復(fù)雜，與傳統(tǒng)的供電線路相比，對供電線路所提供的無功功率的需求 也日益增加。同時，無功功率增大使電力系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，該又直接導(dǎo)致電網(wǎng)中的功率 損耗增大，電壓損失增大，增加電氣設(shè)備的容量，使電網(wǎng)產(chǎn)生波動等問題。因而企業(yè)無論是 從節(jié)約成本，提高電能質(zhì)量還是從提高設(shè)備的供電能力等方面考慮都必須采取措施進行無 功補償。無功功率的補償通常利用在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器的方法來實現(xiàn)。為了達到在電壓過 零時使電容器投入，在電流過零時使電容器切除的目的，通常低壓系統(tǒng)里用現(xiàn)有的復(fù)合開 關(guān)對電容器進行投切。希望利用雙向可控娃和磁保持繼電器并聯(lián)的方法實現(xiàn)低功耗、不發(fā) 熱、無涌流的電容器的效果?，F(xiàn)有的復(fù)合開關(guān)有如下一些缺點：
[000引 1可控娃對電壓變化率特別敏感，對過電流的承受能力不強，當(dāng)電流變化率很高時 不易關(guān)斷，并且對熱和電流沖擊很敏感，一旦出現(xiàn)沖擊電流或者電壓超過其容許值時，就會 立即使其永久性的損壞。
[0004] 2現(xiàn)有的復(fù)合開關(guān)的內(nèi)部電源基本上都是用比較笨重的變壓器，體積大，質(zhì)量重， 不利于運輸和安裝，尤其在冬天的東北地區(qū)，氣溫特別低，使現(xiàn)有的復(fù)合開關(guān)在運輸過程 中，線路板經(jīng)常發(fā)生斷裂，電源部分不能正常供電，產(chǎn)品不能正常工作。
[0005] 3磁保持繼電器的驅(qū)動電路通常都是利用光電禪合器配合其他器件使用，比較分 散，不利用集成化，同時不利于成本的降低。
[0006] 4我國的大部分復(fù)合開關(guān)都需要配置控制器進行工作。接線麻煩，安裝復(fù)雜，對于 補償容量需求不大的場合無形中增加了成本。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在可控娃對電壓變化率特別敏感，對過電 流的承受能力不強，當(dāng)電流變化率很高時不易關(guān)斷，并且對熱和電流沖擊很敏感，一旦出現(xiàn) 沖擊電流或者電壓超過其容許值時，就會立即使其永久性的損壞，從而使復(fù)合開關(guān)使用壽 命短、易出故障、生產(chǎn)成本高的問題，提出一種低壓智能同步開關(guān)，該開關(guān)通過過零投切模 塊和控制模塊的配合，可W在過零點投切電容器或交流電源開關(guān)，實現(xiàn)了電容器在電壓過 零點投入，電流過零點切除，投切過程中無涌流、不起電弧、不損壞開關(guān)觸點、體積小、能耗 小，不引入暫態(tài)和諧波，能夠適應(yīng)各種極寒極熱的嚴酷環(huán)境，并能滿足各種無功容量需求的 場合，可W實時顯示出系統(tǒng)中的功率因數(shù)、有功功率、無功功率、電流值、電壓值、13次諧波 值W及各相電容的通斷信息并和系統(tǒng)中同類設(shè)備和后臺監(jiān)控設(shè)備通訊。
[000引本實用新型的技術(shù)方案為：
[0009] 一種低壓智能同步開關(guān)，該開關(guān)的組成包括控制模塊、電流檢測模塊、電壓檢測模 塊、輸入模塊、過零投切模塊、通訊模塊、電源模塊和顯示模塊；其中，控制模塊分別與其它 走個模塊連接，電源模塊還分別與過零投切模塊、通訊模塊和顯示模塊相連；
[0010] 所述的控制模塊包括單片機；
[0011] 所述的電流檢測模塊包括電流互感器、采樣電阻、濾波電路和運算放大電路；其 中，電流互感器的一次側(cè)串接在低壓380V電網(wǎng)電路中，二次側(cè)與采樣電阻并聯(lián)；采樣電阻 和濾波電路串聯(lián)，濾波電路后面連接著運算放大電路，運算放大電路與控制模塊相連；
[0012] 所述的電壓檢測模塊包括分壓電阻、第二采樣電阻、第二濾波電路和第二運算放 大電路；分壓電阻一端與低壓380V電網(wǎng)電路連接，然后另一端再順次與第二采樣電阻、第 二濾波電路W及第二運算放大電路串聯(lián)連接，第二運算放大電路與控制模塊相連；
[0013] 所述的輸入模塊的組成包括鍵盤；
[0014] 所述的過零投切模塊的組成包括；集成巧片U2、集成巧片U1、磁保持繼電器K0、4 個電阻、電感L0、電容CO、整流橋D1和光電禪合器U3 ;其中，集成巧片U2與集成巧片U1串 聯(lián)，集成巧片U1的第10、12引腳連接在磁保持繼電器K0的控制線圈兩端，電阻R1和電阻 R2串聯(lián)之后與磁保持繼電器K0的開關(guān)觸點并聯(lián)連接，兩個電阻的兩端分別接在磁保持繼 電器K0觸點的兩端，電感L0從電阻R1和電阻R2的中間節(jié)點引出，電容C0與整流橋D1并 聯(lián)之后接在電感L0和輸出端子E0之間，整流橋D1與限流電阻R3串聯(lián)之后與光電禪合器 U3的兩個端子相聯(lián)，電阻R4與光電禪合器的另外兩個端子聯(lián)接后接在電源VCC和地GND之 間。
[0015] 所述的通訊模塊的組成包括兩個結(jié)構(gòu)相同且各自獨立的子模塊；每個子模塊包括 =個光電禪合器、巧片MAX485、晶體管、電阻、電感和穩(wěn)壓二極管；W其中一個為例，控制模 塊中的單片機的一個控制引腳經(jīng)電阻R17后與光電禪合器U6的第2引腳相連，然后第3引 腳經(jīng)過電阻R18與巧片MAX485的2、3引腳相連；光電禪合器U4的第2引腳經(jīng)過電阻R10 后與巧片MAX485的第1引腳R0相連，控制模塊1中的單片機的數(shù)據(jù)接收引腳RXD經(jīng)過電 阻R13、晶體管Q1之后與光電禪合器U4的第3引腳相連；控制模塊1中的單片機的數(shù)據(jù)發(fā) 送引腳TXD經(jīng)過電阻R22與光電禪合器呪的第2引腳相連，光電禪合器呪的第3引腳經(jīng) 過晶體管Q2后與巧片MAX485的第4引腳DI相連；電阻R19、電阻R20、電阻R21串聯(lián)在電 源VCC和地GND之間，巧片MAX485的第6、7引腳并聯(lián)在電阻R20兩端，雙向穩(wěn)壓管D2經(jīng)過 電感之后并聯(lián)在電阻R20兩端。
[0016] 所述的電源模塊為反擊式開關(guān)電源。
[0017] 所述的顯示模塊包括液晶顯示器LCD和L邸狀態(tài)指示燈。
[0018] 本實用新型的有益效果為：
[0019] 本實用新型中的過零投切模塊5在需要投切電容時在過零檢測電路檢測到電壓 過零后向控制模塊1反饋一個信號?？刂颇K設(shè)定一定的延時，保證磁保持繼電器在W后 的過零點吸合或者斷開，并且不斷的測量控制磁保持繼電器吸合和斷開所需的時間。通過 分析計算，不斷的對上述延時時間進行修改，W確保開關(guān)在過零點進行開通和關(guān)斷。因為在 開關(guān)閉合后，主回路中的電流只是通過磁保持繼電器，線路阻抗特別小，因此功耗特別低。 又因為開關(guān)是在主電路與電容間的電壓為零時導(dǎo)通的，因此線路中無涌流，不會發(fā)生電弧， 開關(guān)觸點不會發(fā)生燒結(jié)。同時由于主線路中沒有現(xiàn)有復(fù)合開關(guān)采用的雙向可控娃該種有源 器件，因此也不會給主電路引入暫態(tài)和諧波，并且完全避免了現(xiàn)有復(fù)合開關(guān)中的可控娃對 電壓變化率特別敏感，對過電流的承受能力不強，當(dāng)電流變化率很高時不易關(guān)斷，并且對熱 和電流沖擊很敏感，一旦出現(xiàn)沖擊電流或者電壓超過其容許值時，就會立即使其永久性的 損壞等缺陷。另外，可控娃價格昂貴，外圍驅(qū)動電路復(fù)雜，其成本在現(xiàn)有復(fù)合開關(guān)設(shè)計制造 中占有很大比重，通過軟件控制的方法將其省去無疑大大降低了生產(chǎn)成本。
[0020] 本實用新型中對過零投切模塊中的磁保持繼電器的驅(qū)動電路進行了重新