[实用新型]一种智能过零投切的可控硅复合开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能过零投切的可控硅复合开关，它是用于控制电容器投切的器件，是电网无功补偿装置的重要组成部分，而投切开关元件性能的好坏对无功补偿装置的可靠性起着非常重要的作用。

背景技术

在电网改造的实施过程中，往往需要增加并联电容器无功补偿装置，对提高供电电压质量，挖掘供电设备的潜力，降低线损及节能均起到积极的作用。

早期无功补偿装置大都采用交流接触器、可控硅电子开关等投切方式，交流接触器在电容器投入和切除时会产生很大的涌流和过压，暂态的高压和投切冲击电流会导致电容器绝缘击穿、接触器触头烧损；而可控硅电子开关虽然解决了电容器投切过程中的涌流、过压、分断电弧等问题，但其散热难，需外加辅助散热器件多、结构复杂、成本高，占用空间大，两种方式补偿效果和使用寿命上都不够理想。

近年来，电力电子技术和可控硅技术的不断发展，在无功补偿装置中衍生出一种新型装置——复合开关。现有的复合开关结构是将可控硅与继电器并接，如图9所示。目前普遍认为的实现方法是：投入时，在电压过零瞬间过零触发与继电器或接触器并联的可控硅，稳定后再将继电器或接触器吸合导通；而切出时，先将可控硅导通，然后在将继电器或接触器触点断开，避免继电器或接触器断开时产生电弧，最后在电流过零点处可控硅关断，从而实现电流过零切断。

本领域普通的技术人员可知，要使可控硅导通（以单向可控硅为例），需要两个必要条件：一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压（俗称有个触发控制信号）。换句话说，不论是单向可控硅导通，还是双向可控硅导通，必须要满足可控硅两端有满足导通的压降和触发极有触发信号两个条件，才能实现导通的目的。现有复合开关的切断过程，是继电器或接触器K分断时，认为此时可控硅已是导通状态，所以继电器或接触器在K分断时不产生电弧。而事实是，在继电器K触点分断前的闭合状态，触点两端不形成电压，也就是，可控硅的阳极A与阴极K之间并没有形成正向电压，虽然有触发信号，但是可控硅并不能导通。这样继电器K的触点在分断时要切断工作电流，这个过程中会产生大量的电弧，特别是在复合开关中对继电器的容量选择，一般是以满足正常工作电流为准，并未完全考虑到投入和切断主电路工作电流所需的容量，所以，切断时继电器触点产生的大量电弧容易使现有结构中的复合开关的继电器触头损坏，造成复合开关工作的可靠性差，严重影响供电的质量和可靠性。

现有大部分专利仅仅描述了复合开关切除阶段的工作过程，通过以下专利加以说明。如专利号“ZL200620098117.9”，名称为“动态无功功率补偿装置”的实用新型专利，该补偿装置的补偿电路中采用了其延时时间<5秒的快速复合继电器，当可控硅导通时，其继电器常开触点也闭合，闭合时的触点电阻很小，可通过大部分电流，在通过可控硅的电流几乎等于零。这样，在导电过程中，可控硅上无压降和无发热，而且消除了谐波，从而使补偿装置在动态状态下能可靠地运行。该专利具体描述了在导电过程中，可控硅只有触发信号，但是并无压降，没有满足可控硅的导通条件，即可控硅的阳极A与阴极K之间没有压降，因此，该种结构的补偿装置在动态状态下并不能可靠地运行。

如专利号是“201220121016.4”，名称为“一种过零投切的接触器复合开关”：切除时检测电路检测到控制信号撤除，储能电容延时电路仍能继续提供必要的供电，逻辑控制欲隔离驱动电路使能可控硅，然后使继电器断开接触器线圈，接触器机械触点分断并切换为可控硅导通一段时间后，可控硅电流为零关断。专利号“201220016674.7”，名称为“分补复合开关”：切除时，可控硅先导通，然后继电器的触头分开，电流流过可控硅，经过50毫秒后，可控硅关断，电流截止，完成切除动作。