一种容性设备投切电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力控制领域，尤其是涉及一种用于工频电网功率因数补偿的容性设备投切电路。
【背景技术】
[0002]在电力控制系统中，经常遇到的负载类型为感性负载，因此针对感性负载的控制电路比较多，也比较成熟，然而随着技术的发展，电力系统中的容性负载也不可忽视。工频电网功率因数补偿器一般都是采用继电器自动投切电力电容达到补偿功率因数的目的。由于容性负载和感性负载存在许多截然相反的特性，因此对于这类负载的控制必然有其自身的特点。实际应用中容性负载的投切会遇到许多问题，如在投切电力电容时会产生浪涌电流和火花，因此严重损伤投切开关和对电网造成严重的干扰。
[0003]中华人民共和国国家知识产权局于2014年04月30日公开了公告号为CN203574382U的专利文献，名称是控制补偿电容器投切的智能控制电路，其包括磁保持继电器、电压采样电路、计算机控制电路、驱动电路和放电电路；磁保持继电器的触点串联连接在电容投切电路中，通过电压采样电路检测继电器触点两端的电压，根据检测的电力系统的电压情况，由计算机控制电路适时发出通断指令，使驱动电路驱动磁保持继电器动作，完成电容器的投切，此方案仍然无法较好地解决涌流和触电重燃问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型主要是解决现有技术所存在的容性设备投入会产生较大涌流、切断时可能使触点重燃等的技术问题，提供一种涌流极小、触点重燃概率低、投切时柔和、电网谐波对设备影响小的容性设备投切电路。
[0005]本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种容性设备投切电路，包括控制器U1、控制模块U2、交流电源AC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、晶闸管Dl、二极管D2、可控开关Kl、电压互感器PTl、电压互感器PT2和容性设备Cl ;所述电压互感器PTl的一次线圈连接交流电源AC的第一端和第二端，二次线圈连接控制器Ul ;电阻Rl的第一端连接交流电源AC的第一端，电阻Rl的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接交流电源AC的第二端；二极管D2的第一端连接电阻Rl的第二端，二极管D2的第二端通过电阻R3连接到电阻R2的第二端；容性设备Cl的第一端连接交流电源AC的第一端，容性设备Cl的第二端连接晶闸管Dl的阳极；晶闸管Dl的控制端连接二极管D2的第二端，阴极连接交流电源AC的第二端；可控开关Kl的第一端连接容性设备Cl的第二端，可控开关Kl的第二端连接交流电源AC的第二端，可控开关Kl还与控制模块U2连接；控制模块U2与控制器Ul连接；电压互感器PT2的一次线圈两端分别连接可控开关Kl的第一端和第二端，二次线圈连接控制器U1。
[0006]容性设备Cl未投入时，开关Kl处于断开状态，当交流电源AC的第一端Jl电压高于第二端J2时，电阻Rl和R2的分压电压击穿二极管D2，然后对晶闸管Dl产生触发电平，此时晶闸管Dl阳极电压高于阴极电压，满足导通条件，直到Cl放电完毕，流过Dl的电流小于其维持电流，Dl截止。由于晶闸管Dl的单向导通性，Cl不断通过Dl对外放电，因此J3的电压逐渐接近J2，Kl两端的电压几乎相等，都等于交流电源的电压峰峰值的二分之一。此时控制器Ul通过电压互感器PT2检测到此状况，便向控制模块U2发出闭合Kl的指令，由于J2、J3电压非常接近，因此Kl上的电流冲击会维持在一个比较理想的水平，达到了控制涌流的目的。
[0007]容性设备Cl投入后，开关Kl处于闭合状态，当控制器Ul通过电压互感器PTl检测到交流电源处于波峰时，流经Kl上的电流接近零，如果下一时刻Jl的电压高于J2，此时微控制器Ul向控制模块U2发出断开Kl指令，由于Cl两端电压处于波峰，电流接近为零，且Kl断开后，晶闸管Dl满足导通条件，因此Kl断开将后获得一个续流回路，因此避免了 Kl触点的重燃。
[0008]晶闸管D2、二极管Dl以及电阻Rl、R2、R3组成的缓冲续流电路与开关Kl形成复合工作模式。当开关Kl需要闭合时，前者起到缓冲作用，率先对容性设备Cl放电使得Kl两端电压非常接近，避免涌流冲击；当开关Ki需要断开时，前者起到续流作用，使得容性设备上的剩余电流得以继续释放。晶闸管Dl在此与开关Kl配合工作，共同完成容性设备Cl的接入与断开。
[0009]作为优选，容性设备投切电路还包括热敏电阻PTC，所述热敏电阻串联在晶闸管Dl的阳极和容性设备Cl的第二端之间。
[0010]为了避免Kl断开时，晶闸管放电电流过大，电路中采用正温度系数热敏电阻PTC与晶闸管串联，对整个回路起限流保护作用。
[0011]作为优选，所述控制器Ul为STM32F103C8T6芯片，控制模块U2为BL8023C芯片。
[0012]电压互感器PTl和PT2在电路承担隔离与电压检测作用，便于控制器Ul在适当时机发出控制命令；同时PT2还能起到对开关Kl自检作用，Kl闭合时PT2输出电压为零，反之则有工频波形输出。
[0013]本实用新型带来的有益效果是，容性负载投入时，极小的涌流，减小对电网的不利影响；容性设备投切时，触点的重燃概率大大减少，延长开关的寿命；容性设备的柔性投切，降低了电网谐波对设备的破坏性。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一种电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0016]实施例:本实施例的一种容性设备投切电路，如图1所示，包括控制器U1、控制模块U2、交流电源AC、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、热敏电阻PTC、晶闸管Dl、二极管D2、可控开关K1、电压互感器PTl、电压互感器PT2和容性设备Cl ;所述电压互感器PTl的一次线圈连接交流电源AC的第一端和第二端，二次线圈连接控制器Ul ;电阻Rl的第一端连接交流电源AC的第一端，电阻Rl的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接交流电源AC的第二端；二极管D2的第一端连接电阻Rl的第二端，二极管D2的第二端通过电阻R3连接到电阻R2的第二端；容性设备Cl的第一端连接交流电源AC的第一端，容性设备Cl的第二端通过热敏电阻PTC连接晶闸管Dl的阳极；晶闸管Dl的控制端连接二极管D2的第二端，阴极连接交流电源AC的第二端；可控开关Kl的第一端连接容性设备Cl的第二端，可控开关Kl的第二端连接交流电源AC的第二端，可控开关Kl还与控制模块U2连接；控制模块U2与控制器Ul连接；电压互感器PT2的一次线圈两端分别连接可控开关Kl的第一端和第二端，二次线圈连接控制器Ul。控制器Ul为STM32F103C8T6芯片，控制模块U2为BL8023C芯片。
[0017]容性设备Cl未投入时，开关Kl处于断开状态，当交流电源AC的第一端Jl电压高于第二端J2时，电阻Rl和R2的分压电压击穿二极管D2，然后对晶闸管Dl产生触发电平，此时晶闸管Dl阳极电压高于阴极电压，满足导通条件，直到Cl放电完毕，流过Dl的电流小于其维持电流，Dl截止。由于晶闸管Dl的单向导通性，Cl不断通过Dl对外放电，因此J3的电压逐渐接近J2，Kl两端的电压几乎相等，都等于交流电源的电压峰峰值的二分之一。此时控制器Ul通过电压互感器PT2检测到此状况，便向控制模块U2发出闭合Kl的指令，由于J2、J3电压非常接近，因此Kl上的电流冲击会维持在一个比较理想的水平，达到了控制涌流的目的。
[0018]容性设备Cl投入后，开关Kl处于闭合状态，当控制器Ul通过电压互感器PTl检测到交流电源处于波峰时，流经Kl上的电流接近零，如果下一时刻Jl的电压高于J2，此时微控制器Ul向控制模块U2发出断开Kl指令，由于Cl两端电压处于波峰，电流接近为零，且Kl断开后，晶闸管Dl满足导通条件，因此Kl断开将后获得一个续流回路，因此避免了 Kl触点的重燃。
[0019]晶闸管D2、二极管Dl以及电阻Rl、R2、R3组成的缓冲续流电路与开关Kl形成复合工作模式。当开关Kl需要闭合时，前者起到缓冲作用，率先对容性设备Cl放电使得Kl两端电压非常接近，避免涌流冲击；当开关Ki需要断开时，前者起到续流作用，使得容性设备上的剩余电流得以继续释放。晶闸管Dl在此与开关Kl配合工作，共同完成容性设备Cl的接入与断开。
[0020]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0021]尽管本文较多地使用了控制器、晶闸管、可控开关等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【主权项】
1.一种容性设备投切电路，其特征在于，包括控制器U1、控制模块U2、交流电源AC、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、晶闸管D1、二极管D2、可控开关K1、电压互感器PT 1、电压互感器PT2和容性设备Cl ;所述电压互感器PTl的一次线圈连接交流电源AC的第一端和第二端，二次线圈连接控制器Ul ;电阻Rl的第一端连接交流电源AC的第一端，电阻Rl的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接交流电源AC的第二端；二极管D2的第一端连接电阻Rl的第二端，二极管D2的第二端通过电阻R3连接到电阻R2的第二端；容性设备Cl的第一端连接交流电源AC的第一端，容性设备Cl的第二端连接晶闸管Dl的阳极；晶闸管Dl的控制端连接二极管D2的第二端，阴极连接交流电源AC的第二端；可控开关Kl的第一端连接容性设备Cl的第二端，可控开关Kl的第二端连接交流电源AC的第二端，可控开关Kl还与控制模块U2连接；控制模块U2与控制器Ul连接；电压互感器PT2的一次线圈两端分别连接可控开关Kl的第一端和第二端，二次线圈连接控制器Ul。
2.根据权利要求1所述的一种容性设备投切电路，其特征在于，还包括热敏电阻PTC，所述热敏电阻串联在晶闸管Dl的阳极和容性设备Cl的第二端之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种容性设备投切电路，其特征在于，所述控制器Ul为STM32F103C8T6芯片，控制模块U2为BL8023C芯片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种容性设备投切电路，其包括控制器U1、控制模块U2、交流电源AC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、晶闸管D1、二极管D2、可控开关K1、电压互感器PT1、电压互感器PT2和容性设备C1；晶闸管D2、二极管D1以及电阻R1、R2、R3组成的缓冲续流电路与开关K1形成复合工作模式。当开关K1需要闭合时，前者起到缓冲作用，率先对容性设备C1放电使得K1两端电压非常接近，避免涌流冲击；当开关K1需要断开时，前者起到续流作用，使得容性设备上的剩余电流得以继续释放。晶闸管D1与开关K1配合工作，共同完成容性设备C1的接入与断开。本方案适用于所有涉及容性设备投切的电路。
【IPC分类】H02J3-18
【公开号】CN204361690
【申请号】CN201520026825
【发明人】滕明茂, 双俊峰, 梁永健, 金韬, 赵国栋, 吴孝兵
【申请人】杭州休普电子技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月15日