[实用新型]电力电容器控制用半导体开关

说明书

本实用新型涉及一种半导体开关，它主要用于三相电力电容器或大功率电阻负载的无冲击电流的通断控制。

目前国内车间供电网络的无功功率补偿电容器多采用一般的自动开关如接触器来控制其与电源的接通和断开的，接通电路的瞬间相当于短路，冲击电流对控制电路及供电网络都不利，因而降低了设备的寿命。对这类技术问题虽然有了一些解决的方案，但仍存在着断开电路时电力电容器的电荷放电过程慢，抗干扰性差等不足。

本实用新型的目的旨在克服现有技术不足而提供一种抗干扰性强，使电力电容器放电速度快，自我保护SCR元件的电力电容器控制用半导体开关。

本实用新型采用两个单向可控硅元件SCR₁、SCR₂反极性并联连接后，与压敏电阻Z并联。单向可控硅元件被控制电路所控制。控制电路分别在零电压时和零电流时产生控制脉冲。

在本实用新型的控制电路中，主控门（5）、或门（8）、与门（16）、主脉冲产生器（1）、半导体三极管驱动级（6）、变压器（7）串联连接，主控门（5）的输出端又连接选通脉冲电压产生器（4）的输入端，选通脉冲电压产生器（4）的输出端与主脉冲产生器（1）的输出经微分门分别连接在与门（17）的两个输入端上，与门（17）与辅助脉冲产生器（2）串联连接，其输出端分别串联微分门（10）、（18）后接在或门（8）、（9）的输入端，或门（9）与选通脉冲电压产生器（3）串联，其输出端接在与门（16）的另一端上。或门（9）的另一端接在与主控门（5）的控制信号输入端连接的微分门（19）的输出端（D）上。

本实用新型的保护电路是由或门（11）、（12）与非门（13）、（14）、脉冲产生器（5′）以及复位按钮（15）连接组成。当SCR的控制脉冲中脉冲产生的辅助脉冲空缺时，该电路产生保护脉冲封锁主控脉冲门。

由于主电路中与SCR元件并联有压敏电阻以保护SCR元件，并加快了断开电路时电力电容器的电荷放电过程，使放电速度加快。

本实用新型的控制电路均可采用集成电路，并且带有选通脉冲门控制，使脉冲电路的抗干扰性大大提高，电路元件种类减少，简化了电路结构。

本实用新型还加装了脉冲保护电路，当缺脉冲时，由于采用了可再触发型控制电路，而使保护电路形成保护脉冲而将保护电路的触发器翻转并锁闭其本身，使脉冲主控门封闭，使电路停止工作，SCR受到了保护。

附图说明：

图1为主电路图；

图2为零脉冲产生器电路图；

图3为脉冲控制电路图；

图4为驱动级及变压器输出级电路图；

图5为脉冲保护电路图；

图6为脉冲产生的时序图。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示主电路图中，K系电路开关（在三相电路中采用三相电路开关），上端接线电压；RD是快速熔断器，作为电路保护之用；SCR₁、SCR₂是硅可控元件，其规格决定于开断的负载大小；Z是压敏电阻，其击穿电压应稍大于电源电压的峰值；C₁是SCR的暂态过电压保护及电压变化率值的超值保护用电容器，其值为1μF，该电容配合电感线圈L（2mH）起作用。电路中的C是用于电力网作功率因数补偿用的电力电容器，是SCR的负载（亦可用于电阻负载），电路中的控制极1′、2′、3′、4′相应的接到脉冲输出变压器的两个副级绕组上。当加控制脉冲于该反并联的SCR元件的控制极时，由于交流电源的瞬时值的变化，只有加正向电压的SCR导通。因此在电压的不同方向，两个SCR轮流导通，负载电流是双向连续的。当电压为零时，有零脉冲形成的控制脉冲同时加于两个SCR元件，而在其后的5ms时（即90°）则由辅脉冲产生的控制脉冲加于SCR元件，所以对电容器负载或是电阻负载，只要是有上述两组脉冲同时作用于SCR元件，主电路电流即可连续导通。当上述两组脉冲均无时，SCR呈断开状态，电容器上留有电源电压的峰值电压。该电压残留在C上，通过C₁放电则较慢，而当外电压在另一方向由O增大时，与C上的电压相加即达到Z的击穿电压，并且随外电压的逐渐加大放电电流亦逐渐加大，与正常电流相差极小，因而放电速度加快了。而在外电源电压在另一方向时，C上的电压与电源电压相抵消，作用于Z的电压小于击穿电压，因而不能再向C充电。经过交流电源电压的2～3周即放电完毕。