[实用新型]交流电容器投切开关电路

说明书

技术领域

本实用新型专利申请涉及一种交流电容器投切开关电路，属于电气开关领域，特别属于电子/机械复合开关领域。

背景技术

交流电容器广泛应用于电网功率因数补偿和电网滤波，交流电容器在电网中使用时要根据电网的实际需要随时与电网连接或断开，即所谓的交流电容器的投切。目前常用的有MSC(接触器、断路器)投切、TSC(可控硅)投切和复合开关(可控硅和接触器并联开关)投切等几种方案。MSC投切的缺点是无法解决电容器与电网接通的瞬间产生的浪涌电流对电网产生冲击和对电容器的寿命产生的影响，目前解决交流电容器投切时浪涌电流的办法是使用TSC投切，让可控硅“过零投切”，即让可控硅在零电压点导通，但实际上由于可控硅有导通死角，无法控制其在完全的零电压点实现可控硅的导通，且这种投切方式要求触发精确且可靠性高将增加触发电路的成本，另外从可控硅的耐浪涌电流的特性上看，可控硅不适于做容性负载的开关；虽然TSC投切有成本高、自身发热量大和会增加电网的谐波电流的缺点，但它目前仍是能够解决电容器投切时浪涌电流的最好选择。复合开关投切是结合了TSC投切和MSC投切两者的优点的一种投切电路的方案，具有成本低、投切瞬间浪涌电流小的优点。复合开关投切是使用可控硅作为过渡电子开关，但可控硅当阳极电压的dv/dt很高时会发生误导通的现象，一旦发生误导通就会烧毁可控硅。一般可控硅使用中是采用阻容吸收回路减小dv/dt，从而减少可控硅误导通的可能，而在可控硅投切交流电容器的场合不可能采用串联阻容电路的方法降低dv/dt，因为串联电阻将增加投切开关的损耗。所以可控硅的误导通是TSC投切和复合开关投切方案的一个难以克服难题，TSC投切是选用大电流可控硅解决可控硅误导通时浪涌电流烧毁可控硅的问题，但复合开关一般都是使用额定电流较小的可控硅，因为使用额定电流大的可控硅就会失去复合开关成本低的优势，而可控硅的误导通是造成复合开关失效的主要原因之一。复合开关方案中为了减少可控硅的误导通，一般都选dv/dt值较高的可控硅，但这只是减少了可控硅误导通的几率，无法从根本上解决问题。另外，可控硅的误导通产生的浪涌电流对交流电容器的寿命和电网也有很大的影响。由于复合开关投切的可靠性问题，复合开关投切实际上是一个有争议的投切方案。中国专利申请200920179929.X公开一种交流电容器投切开关电路，也是一种电子和机械开关复合的开关，不使用可控硅作为辅助开关。在电容器投切前需要对电容器充电，投切时先对电容器放电当与电容器串联的二极管导通时接通与二极管并联的主继电器触点完成投切，在每次投切时二极管的导通时间最大为5毫秒(50Hz交流电)，由于放电回路电子开关电流的限制，实际二极管在投切过程中的导通时间也就是2-3毫秒，主继电器在2-3毫秒内要完成触点的闭合，这给主继电器的制造提出了较高的要求。

综上所述，可见除了在要求频繁、快速投切的场合需要使用TSC投切方案，一般使用场合TSC投切和复合开关投切与接触器投切相比并不占什么优势，所以在实际使用中，目前大量使用的还是接触器投切。

实用新型内容

本实用新型提出一种交流电容器投切开关电路，避免了MSC投切、TSC投切和复合开关投切的缺点，在投切开关闭合和断开的瞬间没有浪涌电流和触点打火，开关在断开时承受的耐压与接触器投切开关相当，而投切速度与TSC投切相当。具有可靠性高、电路简单、成本低廉和投切速度快的特点。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提出如下技术方解决案：本实用新型的交流电容器投切开关电路由主继电器触点保护电路、主继电器和单片机控制模块组成其特征在于：主继电器触点保护电路由二极管与辅助继电器触点串联组成，并联在主继电器触点两端；主继电器的触点与被投切的交流电容器串联接在电网两端；单片机控制模块控制主继电器和辅助继电器的闭合和断开的时间顺序。

本实用新型的交流电容器投切开关电路的继电器触点保护电路可以是二极管和电子开关的串联。电子开关可以是可控硅、功率MOS管、IGBT，高压功率三极管等。

本实用新型的交流电容器投切开关电路，单片机控制模块由电容降压整流滤波电源供电。

本实用新型的交流电容器投切开关电路具有投切速度块，开关过程中无浪涌电流和无继电器触点打火的特点，开关的投切速度与TSC投切方式相同，投切开关正常工作时几乎没有开关触点的损耗，大大延长开关触点的寿命。开关断开期间不会发生开关误导通的情况，防止了电容器由于瞬间巨大充电电流而减少寿命或损坏。本实用新型的交流电容器投切开关电路结构简单、成本低且可靠性高。

附图说明

图1、本实用新型的交流电容器投切开关电路原理图1；