三相电容器带可控硅无相序检测同步无延时投切控制方法与制造工艺

本发明涉及电力系统的无功补偿领域。

背景技术：
投切电容器型无功补偿装置能有效提高功率因数，其价格低廉，在无功响应速度要求不高的用电场合得到广泛应用。投切电容性无功补偿装置类型较多，主要包括继电器投切、可控硅投切及两者结合三类。由于带可控硅投切的装置可以准确控制电压过零点投入及电流过零点切除，避免了投切过程中对电网及设备的冲击，提高了设备与线路的寿命与安全性，因此后两种已成为当前的主流方案。但在三相共补情况下，可控硅切除电容过程中，由于电流过零时刻电容上电压为最大值，因此电容上会残留较大电压，经分析，如果控制得当，可保证切除后电容上电压最大为1倍峰值电压，反之，若控制不当，可能造成切除后电容上电压为1.366倍峰值电压。过高的电容残留电压会带来诸多问题，一方面，造成可控硅、线路承受较高电压，影响装置可靠性，另一方面，当再次投电容时，大于1倍的电容电压使得可控硅两端电压不会出现过零点，该情况如图1所示。必须等待电容上电压放至低于1倍峰值电压开关管两端才会出现过零点，这显然增加了电容器再次投切所需要的等待时间。典型的例子是，目前市场上的智能电容器，其再次投切所需要的时间通常为几十秒，这影响了装置无功补偿的及时性，对快速变化的无功补偿无能为力。虽然可以通过在电容器两端并联电阻加速放电过程，但增加了损耗，并造成装置发热、体积增大等问题。目前仅有较少文献探讨了可控硅切除过程中的电容电压残留问题及保证可控硅顺利投切的问题，如曾亚波2009年发表于《电力电容器与无功补偿》杂志的“低压TSC切除时承压分析和防同极性迭加控制”、专利公开号为CN201310268297.5的文件和专利公开号为CN201110340469.6的文件。但是这类方法的共同点是切除可控硅时需要对接入电压相序进行确认，有的方案还需要检测流过电容器的电流过零时刻，硬件电路和算法设计均较为复杂，降低了装置的可靠性，尤其不适用于对体积有严格限制的场合如智能电容器。因此，简化控制系统，并解决切除电容时电容残留电压过大造成再投切时开关管两端电压无过零点而必须延时等待进而影响反应响应速度问题是非常必要的。

技术实现要素：
本发明为了解决切除可控硅后电容残留电压过高，再投切时必须等待问题，以及传统控制方法需判断接入电压相序而导致的软硬件设计复杂的问题。提出了一种三相电容器带可控硅无相序检测同步无延时投切控制方法。三相电容器带可控硅无相序检测同步无延时投切控制方法，该切除控制方法包括如下步骤：A1、电压检测环节：仅检测AC相电压的相位角；A2、投切相位确定环节：通过比较器，根据所述相位角确定是否到达切除时刻；A3、发出切除指令环节：当到达切除时刻时，同时发出切除可控硅指令；A4、切除过程中，通过过零检测电路监测设备实际切除顺序；A5、当需要设备再次投入时，后切除的可控硅先投入。三相电容器带可控硅无相序检测同步无延时投切控制方法，该方法是基于下述装置实现的，该装置包括：主电路1、AC相电压检测模块2、AC相相位检测模块3、切除相位角确定模块4、发出切除指令模块5、过零检测电路及设备切除顺序检测模块6和再次投入控制模块7；该切除控制方法通过下述步骤实现：步骤一、主电路连线及电压检测：主电路1连线时顺序命名三相接入线分别为A、B、C，同时，采用AC相电压检测模块2检测AC相电压；步骤二、AC相电压相位检测：采用AC相相位检测模块3确定AC相电压的相位角零点，在嵌入式编程中，通过计数器计算相位，检测到相位角零点时，计数器清零；步骤三、相位角确定及发出切除指令：当切除相位角确定模块4检测到AC相电压的相位角为或时，发出切除指令模块5发出同时切除可控硅的指令，控制可控硅关断实现切除；步骤四、切除顺序检测及再投入控制：过零检测电路及设备切除顺序检测模块6在发出切除指令模块5发出同时切除可控硅的指令的同时，判断设备的实际切除顺序，当再次需要投入设备时，再次投入控制模块7先投入后切除的设备。有益效果：本发明涉及三相电网中可控硅投切电容器型无功补偿装置的同步投切控制技术，通过优化切除可控硅操作，减小了切除时电容器上剩留电压，使电容器再投切时无需等待。且该方法避免了相序检测，缩短了再次投切时电容器所需放电时间，提高了装置可靠性，软硬件设计简单。本发明提出了一种简洁有效的控制方法，该方法仅检测一路线电压，无需检测接入电压相序及电流过零点，即可保证切除电容后开关管两端总会存在电压过零点，再投切时无需等待，大大提高了装置的响应速度。该方法容易在常规嵌入式芯片上实现，实际应用价值巨大。本发明适用于三相共补型电容器无功补偿装置。附图说明图1是

背景技术：
中介绍的、采用现有可控硅切除电容过程中存在的在切除不当时开关管两端电压波形示意图；图2是本发明所述的带有可控硅投切电容器的主电路原理图；图3是具体实施方式九中所述的，采用本发明所述的方法实现合理切除时，开关管两端的电压波形图；图4是具体实时方式九中所述的，再次投入不合理时开关管两端的电压波形图；图5是具体实施方式四所述的过零检测电路的电路原理图；图6是具体实施方式九所述的具体实施例的投切效果图；图中，(a)在切除先切除的设备的时候，投切电容所流过的电流和开关管的端电压的波形；(b)在切除后切除的设备的时候，投切电容所流过的电流和开关管的端电压的波形；(a)和(b)中上方曲线为电流，下方曲线为开关管的端电压；图7是具体实施方式二所述装置的控制框图。具体实施方式具体实施方式一、本实施方式所述的三相电容器带可控硅无相序检测同步无延时投切控制方法，该切除控制方法包括如下步骤：A1、电压检测环节：仅检测AC相电压的相位角；A2、投切相位确定环节：通过比较器，根据所述相位角确定是否到达切除时刻；A3、发出切除指令环节：当到达切除时刻时，同时发出切除可控硅指令；A4、切除过程中，通过过零检测电路监测设备实际切除顺序；A5、当需要设备再次投入时，后切除的可控硅先投入。具体实施方式二、参照图2和图7说明本实施方式，本实施方式所述的三相电容器带可控硅无相序检测同步无延时投切控制方法，该方法是基于下述装置实现的，该装置包括：主电路1、AC相电压检测模块2、AC相相位检测模块3、切除相位角确定模块4、发出切除指令模块5...