专利名称：电压预充式智能电力电容器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种供电网路中用的智能电カ电容器。背景技木电カ电容器的容性负载投切会产生涌流和过电压，对供电系统产生不良影响。目前对智能电カ电容器的投切方式有复合式或继电器过零式。复合式采用可控硅过零导通，由于可控硅エ艺的限制，其最高耐压一般只能达到1600V，对于400V的电压等级，可控硅所承受最高电压就可能超限发生可控硅击穿，可靠性有待提高。继电器过零式则采用电压过零时刻进行继电器闭合，由于继电器吸合时间必然有离散性，往往达不到在过零点时刻准确闭合，当闭合时刻略偏离零点吋，由于正弦波交流电的电压零点附近的电压变化率很大，而电容器的电流和电压变化率成正比，会产生很大涌流，容易使继电器触点溶合，同时对电网产生污染。为了防止大涌流时触点溶合，必须选装大容量的专用继电器，大大提闻了设备成本。发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种可以防止产生投切大涌流的电压预充式智能电カ电容器。本实用新型包括串联在主线路中的电容器和继电器，继电器还和CPU连接，对应主线路的电流互感器则通过采样过零检测电路连接CPU，并联在继电器两端的电位检测电路也连接CPU，继电器的两端还并联有整流电路，该整流电路的输出端连接在继电器和电容器之间的结点上，构成电压预充电路。由于在电压峰值附近的电压波形最平坦，电容器电流的相位超前正弦波电压90°，电容器电流最小，在电压峰值附近一段时间内闭合继电器，产生的涌流都较小，完全不会使触点溶合。本实用新型可预先将电容器的电压充到接近交流电的峰值电压，使得继电器的允许闭合时间段大大加宽，可完全防止产生大涌流，而且由于继电器吸合时间离散性要求的降低，也就无需选装大容量的专用继电器，大大減少了设备成本。
以下结合附图和实施例进ー步说明本实用新型。
图I是实施例的电路结构示意图。图2是继电器闭合时刻示意图。图3是继电器切除时刻示意图。实施例如图I所示，电容器2和继电器I串联在主线路中，继电器I还和CPU连接，对应主线路的电流互感器3则通过采样过零检测电路4连接CPU，并联在继电器I两端的电位检测电路5也连接CPU，继电器I的两端还并联有整流电路6，该整流电路6的输出端连接在继电器I和电容器2之间的结点上，构成电压预充电路。继电器I通常为磁保持继电器，整流电路6—般可采用电阻7和ニ极管8串联构成的半桥整流，这样电路比较简单实用。电容器电流i=CXdu/dt，即和电压的变化率成正比，如图2所示，电容器电流波形i的相位超前电压波形U的相位90°，电压峰值附近的电压波形最平坦，电容器电流最小。工作吋，首先通过整流电路6对电容器2进行预充电，使电压达到峰值0. 9Um以上，峰值0. 9Um即图2中水平细线所示，其和电压波形U的相交点是P和Q。然后CPU通过电位检测电路5在电压正半周时测继电器I两端的电位，达到和电容器2预充电压相等吋，、也即在P点处，CPU会延时{T (波形周期)一 tj (继电器吸合时间)+th (预设增补时间)}发出继电器吸合信号。由于磁保持继电器I的吸合时间离散范围一般在5(T800ii s内，P、之间范围远大于吸合时间离散范围，只要将th (预设增补时间)取恰当值，如P、中值，可以保证继电器I的闭合时刻均落在P、之间，也即电压波形U的峰值附近，波形平坦，电压变化率小，所以闭合时刻涌流也就很小，涌流不会超过4倍，完全不可能使触点溶合。这样也就无需选装大容量的专用继电器，可以使用普通继电器，减小继电器容量，明显降低设备成本。切除断开时，如图3所示，CPU通过电流互感器3和采样过零检测电路4测电流的过零点，测到后，CPU延时{T (波形周期)一 ts (继电器释放时间)}发出继电器释放信号，由于磁保持继电器I的释放较迅速，离散性很小，一般无需使用预设增补时间进行延时调整。电流过零时刻断开的瞬间，在主线路上会产生反电势，但是反电势可经电阻7和ニ极管8串联的回路泄放，使切除时刻无过电压的产生。在断开瞬间电容器2上的电压为峰值电压，由于电容器2内部放电电阻作用，会使电压下降，这时电压预充电路继续对电容器2补 允电压，使其电压维持在0. 9Um以上，为下次投入闭合做好了准备。上述的说明仅是使用ー个电容器2的情况，在实际电网中，电容器2都是三个使用，根据使用要求进行三角连接或者星形连接，除了 CPU可以共用ー个，相应的继电器I、电流互感器3、采样过零检测电路4、电位检测电路5和整流电路6也有三套，每一路的工作情况均和上述说明相同，也即实际的智能电カ电容器产品中一般都内含三个电容器2，同样是本专利的保护范围内。
权利要求1.一种电压预充式智能电カ电容器，包括串联在主线路中的电容器和继电器，继电器还和CPU连接，对应主线路的电流互感器则通过采样过零检测电路连接CPU，并联在继电器两端的电位检测电路也连接CPU，其特征为继电器(I)的两端还并联有整流电路(6)，该整流电路(6)的输出端连接在继电器(I)和电容器(2)之间的结点上，构成电压预充电路。
2.根据权利要求I所述的电压预充式智能电カ电容器，其特征为整流电路(6)采用电阻(7)和ニ极管(8)串联构成的半桥整流。
3.根据权利要求I或2所述的电压预充式智能电カ电容器，其特征为电容器(2)有三个，互相三角连接或者星形连接，相应的继电器(I)、电流互感器(3)、采样过零检测电路(4 )、电位检测电路(5 )和整流电路(6 )也有三套，CPU共用ー个。
专利摘要一种电压预充式智能电力电容器，包括串联在主线路中的电容器和继电器，继电器还和CPU连接，对应主线路的电流互感器则通过采样过零检测电路连接CPU，并联在继电器两端的电位检测电路也连接CPU，继电器的两端还并联有整流电路，该整流电路的输出端连接在继电器和电容器之间的结点上，构成电压预充电路。由于在电压峰值附近的电压波形最平坦，电容器电流最小，在电压峰值附近一段时间内闭合继电器，产生的涌流都较小，完全不会使触点溶合。本实用新型可预先将电容器的电压充到接近交流电的峰值电压，使得继电器的允许闭合时间段大大加宽，可完全防止产生大涌流，也就无需选装大容量的专用继电器，大大减少了设备成本。
文档编号H02J3/18GK202503290SQ20122013051
公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者周坚卫 申请人:温州市万成电子有限公司