低压智能同步开关的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种用于交流无功补偿电容器的通断控制技术，具体设及一种含 有各相电量测量、保护功能，并且可W不连接控制器自动运行和后台软件及其他设备进行 通信的电容器投切控制的无功补偿同步开关。
【背景技术】
[000引在低压配电网中，随着电力电子装置的广泛应用、小工业用户的增多W及家用电 器的普及，负荷越来越复杂，与传统的供电线路相比，对供电线路所提供的无功功率的需求 也日益增加。同时，无功功率增大使电力系统的功率因数降低，该又直接导致电网中的功率 损耗增大，电压损失增大，增加电气设备的容量，使电网产生波动等问题。因而企业无论是 从节约成本，提高电能质量还是从提高设备的供电能力等方面考虑都必须采取措施进行无 功补偿。无功功率的补偿通常利用在电网中并联电容器的方法来实现。为了达到在电压过 零时使电容器投入，在电流过零时使电容器切除的目的，通常低压系统里用现有的复合开 关对电容器进行投切。希望利用双向可控娃和磁保持继电器并联的方法实现低功耗、不发 热、无涌流的电容器的效果。现有的复合开关有如下一些缺点：
[000引 1可控娃对电压变化率特别敏感，对过电流的承受能力不强，当电流变化率很高时 不易关断，并且对热和电流冲击很敏感，一旦出现冲击电流或者电压超过其容许值时，就会 立即使其永久性的损坏。
[0004] 2现有的复合开关的内部电源基本上都是用比较笨重的变压器，体积大，质量重， 不利于运输和安装，尤其在冬天的东北地区，气温特别低，使现有的复合开关在运输过程 中，线路板经常发生断裂，电源部分不能正常供电，产品不能正常工作。
[0005] 3磁保持继电器的驱动电路通常都是利用光电禪合器配合其他器件使用，比较分 散，不利用集成化，同时不利于成本的降低。
[0006] 4我国的大部分复合开关都需要配置控制器进行工作。接线麻烦，安装复杂，对于 补偿容量需求不大的场合无形中增加了成本。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的是针对现有技术中存在可控娃对电压变化率特别敏感，对过电 流的承受能力不强，当电流变化率很高时不易关断，并且对热和电流冲击很敏感，一旦出现 冲击电流或者电压超过其容许值时，就会立即使其永久性的损坏，从而使复合开关使用寿 命短、易出故障、生产成本高的问题，提出一种低压智能同步开关，该开关通过过零投切模 块和控制模块的配合，可W在过零点投切电容器或交流电源开关，实现了电容器在电压过 零点投入，电流过零点切除，投切过程中无涌流、不起电弧、不损坏开关触点、体积小、能耗 小，不引入暂态和谐波，能够适应各种极寒极热的严酷环境，并能满足各种无功容量需求的 场合，可W实时显示出系统中的功率因数、有功功率、无功功率、电流值、电压值、13次谐波 值W及各相电容的通断信息并和系统中同类设备和后台监控设备通讯。
[000引本实用新型的技术方案为：
[0009] 一种低压智能同步开关，该开关的组成包括控制模块、电流检测模块、电压检测模 块、输入模块、过零投切模块、通讯模块、电源模块和显示模块；其中，控制模块分别与其它 走个模块连接，电源模块还分别与过零投切模块、通讯模块和显示模块相连；
[0010] 所述的控制模块包括单片机；
[0011] 所述的电流检测模块包括电流互感器、采样电阻、滤波电路和运算放大电路；其 中，电流互感器的一次侧串接在低压380V电网电路中，二次侧与采样电阻并联；采样电阻 和滤波电路串联，滤波电路后面连接着运算放大电路，运算放大电路与控制模块相连；
[0012] 所述的电压检测模块包括分压电阻、第二采样电阻、第二滤波电路和第二运算放 大电路；分压电阻一端与低压380V电网电路连接，然后另一端再顺次与第二采样电阻、第 二滤波电路W及第二运算放大电路串联连接，第二运算放大电路与控制模块相连；
[0013] 所述的输入模块的组成包括键盘；
[0014] 所述的过零投切模块的组成包括；集成巧片U2、集成巧片U1、磁保持继电器K0、4 个电阻、电感L0、电容CO、整流桥D1和光电禪合器U3 ;其中，集成巧片U2与集成巧片U1串 联，集成巧片U1的第10、12引脚连接在磁保持继电器K0的控制线圈两端，电阻R1和电阻 R2串联之后与磁保持继电器K0的开关触点并联连接，两个电阻的两端分别接在磁保持继 电器K0触点的两端，电感L0从电阻R1和电阻R2的中间节点引出，电容C0与整流桥D1并 联之后接在电感L0和输出端子E0之间，整流桥D1与限流电阻R3串联之后与光电禪合器 U3的两个端子相联，电阻R4与光电禪合器的另外两个端子联接后接在电源VCC和地GND之 间。
[0015] 所述的通讯模块的组成包括两个结构相同且各自独立的子模块；每个子模块包括 =个光电禪合器、巧片MAX485、晶体管、电阻、电感和稳压二极管；W其中一个为例，控制模 块中的单片机的一个控制引脚经电阻R17后与光电禪合器U6的第2引脚相连，然后第3引 脚经过电阻R18与巧片MAX485的2、3引脚相连；光电禪合器U4的第2引脚经过电阻R10 后与巧片MAX485的第1引脚R0相连，控制模块1中的单片机的数据接收引脚RXD经过电 阻R13、晶体管Q1之后与光电禪合器U4的第3引脚相连；控制模块1中的单片机的数据发 送引脚TXD经过电阻R22与光电禪合器呪的第2引脚相连，光电禪合器呪的第3引脚经 过晶体管Q2后与巧片MAX485的第4引脚DI相连；电阻R19、电阻R20、电阻R21串联在电 源VCC和地GND之间，巧片MAX485的第6、7引脚并联在电阻R20两端，双向稳压管D2经过 电感之后并联在电阻R20两端。
[0016] 所述的电源模块为反击式开关电源。
[0017] 所述的显示模块包括液晶显示器LCD和L邸状态指示灯。
[0018] 本实用新型的有益效果为：
[0019] 本实用新型中的过零投切模块5在需要投切电容时在过零检测电路检测到电压 过零后向控制模块1反馈一个信号。控制模块设定一定的延时，保证磁保持继电器在W后 的过零点吸合或者断开，并且不断的测量控制磁保持继电器吸合和断开所需的时间。通过 分析计算，不断的对上述延时时间进行修改，W确保开关在过零点进行开通和关断。因为在 开关闭合后，主回路中的电流只是通过磁保持继电器，线路阻抗特别小，因此功耗特别低。 又因为开关是在主电路与电容间的电压为零时导通的，因此线路中无涌流，不会发生电弧， 开关触点不会发生烧结。同时由于主线路中没有现有复合开关采用的双向可控娃该种有源 器件，因此也不会给主电路引入暂态和谐波，并且完全避免了现有复合开关中的可控娃对 电压变化率特别敏感，对过电流的承受能力不强，当电流变化率很高时不易关断，并且对热 和电流冲击很敏感，一旦出现冲击电流或者电压超过其容许值时，就会立即使其永久性的 损坏等缺陷。另外，可控娃价格昂贵，外围驱动电路复杂，其成本在现有复合开关设计制造 中占有很大比重，通过软件控制的方法将其省去无疑大大降低了生产成本。
[0020] 本实用新型中对过零投切模块中的磁保持继电器的驱动电路进行了重新