可控矽單元和補償控制電路的製作方法

2023-05-08 08:01:01 1

本實用新型涉及電路穩壓技術領域，尤其涉及一種可控矽單元及設置有該可控矽單元的補償控制電路。

背景技術：

隨著現代工業的發展，三相電的使用幾乎涵蓋所有工業廠房，一是因為電網在進行遠距離傳輸時採用的是三相電進行供電，在相同的條件下傳輸同樣大的功率的電時，三相輸電線可以節約25%作用的材料，且電能損耗比採用單相電傳輸的電能損耗少，同時三相電在發電、輸配電以及電能轉換成機械能等方面都具有明顯的優越性。二是因為幾乎所有的工業廠房的設備均採用使用三相電的設備，三相電器對電線的線損為單相電器的線損的六分之一左右，且性能更好，工作效率更高，工作噪音小。

綜上所述，三相電用於具有諸多優點而被廣泛應用於電網輸電和工業工廠用電，但是，三相電有時也會存在三相不平衡的情況，而當三線負荷不平衡時，無論何種負荷分配情況，電流不平衡度越大，線損量也就越大。三相不平衡的情況下，會影響設備的安全運行，對負載輕的一端，電壓分配會升高，而如果電壓超過耐壓值時，會導致設備燒毀，同時三相不平衡也會引起電機發熱，進而影響電機的使用壽命，而當電壓過低時，設備會因為電壓值不夠而無法正常工作，存在一定的安全隱患，所以無論三相電的供電電壓過高或者過低，當超過設備的額定值時，均會導致設備的損壞，存在一定的安全隱患。

如圖1所示，現有的可控矽單元是通過多接一個可控矽SCR來控制可控矽單元的短路，以防止由於三相電壓不需要補償時可控矽單元存在開路現象而導致的三相電壓瞬時突變所造成的高壓的危險情況的發生，但是，由於增加了一個可控矽SCR，使得可控矽單元的控制程序複雜，且使得可控矽單元在運作時容易出現錯誤，存在一定的危險。而且，可控矽的價格較高，使得可控矽單元的加工成本較高，所以有必要減少不必要的可控矽。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本實用新型的主要目的是提供一種加工成本低的可控矽單元。

本實用新型的另一目的是提供一種加工成本低的補償控制電路。

為了實現本實用新型的主要目的，本實用新型提供一種可控矽單元，包括處理模塊，其中，可控矽單元還包括第一可控矽、第二可控矽、第三可控矽、第四可控矽和調節模塊，第一可控矽的第一端與第四可控矽的第一端連接，第二可控矽的第一端與第三可控矽的第一端連接，第二可控矽的第二端、第四可控矽的第二端均與調節模塊的輸入端連接，第一可控矽的第二端、第三可控矽的第二端均與調節模塊的輸出端連接。

由上可見，利用處理模塊控制第一可控矽、第二可控矽或第三可控矽、第四可控矽的通斷，並結合調節單元實現對外部電路的正向或反向電壓補償，且根據實際情況調節補償的強度，與現有技術相比，無需通過多接一個可控矽來控制可控矽單元短路，而只需要通過簡單的程序即可控制可控矽單元進行短路，能有效的減少加工成本。

進一步的方案是，調節模塊包括電感和多個第五可控矽，多個第五可控矽的第一端均與輸入端連接，電感設置有多個抽頭，多個抽頭分別與多個第五可控矽的第二端連接，第一可控矽的第二端與電感連接。

更進一步的方案是，第五可控矽的數量為五個，電感設置有五個抽頭。

由上可見，一個抽頭與一個可控矽連接，通過處理模塊控制某一個第五可控矽的通斷，使得電感具有不同的通電長度，進而使得調節模塊具有不同強度的反饋電壓，實現對外部電路的不同強度的電壓補償。

更進一步的方案是，可控矽單元還包括殼體，殼體的第一側面安裝有拉手和指示燈，指示燈與控制電路電連接，指示燈用於顯示可控矽單元的工作狀態,殼體的第二側面和與第二側面相對的第三側面均設置有散熱槽，第二側面與第一側面鄰接。

由上可見，設置殼體，將可控矽單元模塊化，使得可控矽單元便於維護、更換，並在殼體上設置指示燈，便於觀察控制電路的工作狀態，同時設置拉手和散熱槽，拉手便於可控矽單元更換操作，散熱槽便於控制電路上的元器件進行散熱。

更進一步的方案是，殼體的第四側面設置有應用接口，應用接口用於與第一可控矽、第二可控矽連接，第四側面與第一側面相對設置。

由上可見，在殼體上設置應用接口，使得外部電路只需要通過簡單的連線就可以與可控矽單元連接，使可控矽單元進行工作。

為了實現本實用新型的另一目的，本實用新型提供一種補償控制電路，包括三相電補償電路，三相電補償電路包括三個變壓器和三個可控矽單元，一個變壓器連接在一個可控矽單元與三相電補償電路的一相之間，可控矽單元包括處理模塊，其中，可控矽單元還包括第一可控矽、第二可控矽、第三可控矽、第四可控矽和調節模塊，第一可控矽的第一端與第四可控矽的第一端連接，第二可控矽的第一端與第三可控矽的第一端連接，第二可控矽的第二端、第四可控矽的第二端均與調節模塊的輸入端連接，第一可控矽的第二端、第三可控矽的第二端均與調節模塊的輸出端連接，輸出端與零線連接。

由上可見，補償控制電路通過可控矽單元對輸入的電壓進行處理，避免三相電直接對三相電設備進行供電，有效的防止由於三相電不平衡而導致設備被燒毀的情況發生，提高設備的使用壽命的同時提高設備使用的安全性，消除由於電力供應系統的瞬時電壓突變而引發的安全隱患，同時只需要通過簡單的程序即可控制可控矽單元進行短路，防止由於三相電壓不需要補償時可控矽單元存在開路現象而導致的三相電壓瞬時突變所造成的高壓的危險情況的發生，並且能有效的減少加工成本。

進一步的方案是，補償控制電路還包括三相電輸入電路、三相電輸出電路和旋轉開關，三相電補償電路連接在三相電輸入電路和三相電輸出電路之間，旋轉開關連接在三相電輸入電路和三相電補償電路之間。

更進一步的方案是，旋轉開關設置有三個檔位，第一檔位與三相電輸出電路連接，第二檔位為開路，第三檔位與三相電補償電路連接。

由上可見，可以通過旋轉開關對補償控制電路的輸入電壓進行不同方式的處理，如直接將輸入電壓輸出、對輸入電壓進行補償後輸出或者不輸出電壓等操作。

更進一步的方案是，調節模塊包括電感和多個第五可控矽，多個第五可控矽的第一端均與輸入端連接，電感設置有多個抽頭，多個抽頭分別與多個第五可控矽的第二端連接，第一可控矽的第二端與電感連接。

由上可見，一個抽頭與一個可控矽連接，通過處理模塊控制某一個第五可控矽的通斷，使得電感具有不同的通電長度，進而使得調節模塊具有不同強度的反饋電壓，實現對外部電路的不同強度的電壓補償

更進一步的方案是，三相電輸入電路的每一相與零線之間均連接有第一壓敏電阻，零線與地線之間連接有第二壓敏電阻。

由上可見，在三相輸入電路的每一相與零線之間第一壓敏電阻和在零線和地線之間設置第二壓敏電阻，用於防止由於電力供應系統的瞬時電壓突變而導致的對補償控制電路造成的傷害。

附圖說明

圖1是現有技術的可控矽單元電氣原理圖。

圖2是本實用新型補償控制電路實施例的電氣原理圖。

圖3是本實用新型可控矽單元實施例的電氣原理圖。

圖4是本實用新型可控矽單元殼體的結構圖。

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

具體實施方式

參照圖2，圖2是本實用新型補償控制電路實施例的電氣原理圖。補償控制電路包括三相電輸入電路1、三相電補償電路2、三相電輸出電路3、旋轉開關SA、變壓器TCA、變壓器TCB、變壓器TCC、可控矽單元51、可控矽單元52和可控矽單元53。

三相電輸入電路1設置有高壓斷路器QF，高壓斷路器QF用於控制整個補償控制電路的通斷；三相電輸入電路的每一相U1、V1和W1與零線N之間分別連接有壓敏電阻RV1、壓敏電阻RV2和壓敏電阻RV3，零線N與地線PE之間連接有壓敏電阻RV4，壓敏電阻用於防止由於外接的電力供應系統的瞬時電壓突變而導致的對補償控制電路造成的傷害。

三相電補償電路2連接在三相電輸入電路1和三相電輸出電路3且之間，且三相電補償電路2和三相電輸入電路1之間通過旋轉開關SA連接，三相電補償電路2和三相電輸出電路3之間通過接觸器KM連接。

旋轉開關SA設置有A、B和C三個檔位，A檔位通過導線將三相電輸入電路1的U1、V1、W1分別與三相電輸出電路3的U3、V3、W3直接連接；B檔位不與任何電路連接，為呈開路狀態設置；C檔位通過旋轉開關SA自身將三相電輸入電路的U1、V1、W1分別與三相電補償電路2的U2、V2、W2連接。當旋轉開關SA置於A檔位是，補償控制電路對外部輸入的三相電電壓不做處理，直接經由導線從三相電輸出電路3輸出，當旋轉開關SA置於B檔位時，補償控制電路為開路，不輸出任何電壓，當旋轉開關SA置於C檔位時，外部輸入的三相電電壓經由三相電補償電路2進行電壓補償處理，後經由三相電輸出電路3輸出。

三相電補償電路2的每一相通過一個變壓器與一個可控矽單元連接，通過可控矽單元和變壓器對外部輸入的三相電電壓進行電壓補償，當輸入電壓過高時，可控矽單元進行反向補償，當輸入電壓過低時，可控矽單元進行正向補償。具體的，三相電補償電路2的U2通過變壓器TCA與可控矽單元51連接，V2通過變壓器TCB與可控矽單元52連接，W2通過變壓器TCC與可控矽單元53連接。

參照圖3，圖3是本實用新型可控矽單元實施例的電氣原理圖。可控矽單元51、可控矽單元52和可控矽單元53的結構相同，可控矽單元51包括處理模塊（未圖示），具體的，處理模塊可為單片機或CPU等。處理模塊用於向可控矽單元51輸出控制信號，進而控制可控矽單元51對三相電補償電路2的U2上的電壓進行電壓補償。可控矽單元51設置有第一端子54和第二端子55，其中，可控矽單元51包括可控矽SCRZ1、可控矽SCRZ2、可控矽SCRF1、可控矽SCRF2和調節模塊511，可控矽SCRZ2的第一端和可控矽SCRF1的第一端連接且均與第一端子54連接；可控矽SCRZ1的第一端和可控矽SCRF2的第一端連接且均與第二端子55連接，可控矽SCRZ2的第二端、可控矽SCRF2的第二端均與調節模塊56的輸入端561連接，可控矽SCRZ1的第二端、可控矽SCRF1的第二端均與調節模塊56的輸出端562連接。

調節模塊511包括可控矽SCR1、可控矽SCR2、可控矽SCR3可控矽SCR4、可控矽SCR5和電感TA，

電感TA設置有五個抽頭和一個公共點。可控矽SCR1的第一端、可控矽SCR2的第一端、可控矽SCR3的第一端、可控矽SCR4的第一端和可控矽SCR5的第一端均與調節模塊56的輸入端561連接，電感TA的五個抽頭分別與可控矽SCR1的第二端、可控矽SCR2的第二端、可控矽SCR3的第二端、可控矽SCR4的第二端和可控矽SCR5的第二端連接，電感TA的公共點和可控矽SCRZ1的第二端連接且均與調節模塊511的輸出端562連接。第一端子54和第二端子55分別與變壓器TCA的兩端連接，調節模塊56的輸出端562與零線N連接。

參照圖4，圖4是本實用新型可控矽單元殼體的結構圖。可控矽單元51還包括殼體57，殼體57內部形成容納腔571，控制單元51的電路板、變壓器和可控矽等元器件均設置在容納腔571內，殼體57的側面572設置有拉手58和指示燈59，指示燈59用於顯示可控矽單元51的工作狀態，如，可控矽單元51對正在對電路進行正向電壓補償、反向電壓補償或不進行補償以及電壓補償的強度等級等狀態的顯示。殼體57側面573和與側面573相對的側面574均設置有散熱槽60，側面573與側面572鄰接，殼體57內部的控制電路上的元器件可以通過散熱槽60進行散熱，防止元器件過熱而燒毀。殼體57的側面575設置有應用接口61，且應用接口61具有防呆結構，防止接線出現錯誤，應用接口61用於與控制電路的第一端子54和第二端子55連接，側面575與側面572相對設置。當然，可控矽單元52與可控矽單元53的結構及工作原理與可控矽單元51的結構和工作原理一樣，且具有相同的功能。

當不需要對外部輸入的電壓進行補償時，將旋轉開關SA置於A檔位，此時外部輸入的交流電流通過導線直接由三相電輸出電路3輸出至設備。當外部輸入的電壓不需要輸出時，將旋轉開關SA置於B檔，使三相電輸入電路1為開路。

當需要對外部輸入的電壓進行補償時，將旋轉開關SA置於第C檔位。當外部輸入的電壓與設備工作的額定電壓不相等時，處理模塊對輸入的電壓進行判斷，並根據判斷的結果控制控制電路進行正向電壓補償或反向電壓補償以及電壓的補償強度。例如，當U2輸入的電壓低於設備工作的額定電壓時，處理模塊控制可控矽SCRZ1、可控矽SCRZ2和可控矽SCR1導通，交流電流通過變壓器TCA後，依次通過第一端子54、可控矽SCRZ2、可控矽SCR1、電感TA、可控矽SCRZ1和第二端子55，最後通過變壓器TCA對U2的電壓進行正向補償，並將補償後的電壓有三相電輸出電路3輸出；當U2輸入的電壓高於設備工作的額定電壓時，處理模塊控制可控矽SCRF1、可控矽SCRF2和可控矽SCR1導通，交流電流通過變壓器TCA後，依次通過第二端子55、可控矽SCRF2、可控矽SCR1、電感TA、可控矽SCRF1和，最後通過變壓器TCA對U2的電壓進行反向補償, 並將補償後的電壓有三相電輸出電路3輸出。

當外部輸入的電壓剛好滿足設備的額定工作電壓時，處理模塊控制可控矽SCRZ1、可控矽SCRZ2、可控矽SCRF1和可控矽SCRF2同時導通，使得控制電路形成短路，避免由於控制電路開路而造成瞬間高壓，有效的消除安全隱患。當然，處理模塊會根據需要補償的電壓的強度的大小，控制可控矽SCR1、可控矽SCR2、可控矽SCR3、可控矽SCR4或可控矽SCR5中的某一個導通，以滿足所需要補償的電壓強度的大小。

本實用新型的可控矽單元和補償控制電路與現有技術相比，能夠完全實現相同功能的同時，具有可控矽數量少的優點，使得處理模塊的程序編寫和電路連接更加簡單，同時，可以通過控制自身的可控矽的通斷來防止三相電補償電路由於瞬間開路而造成的高壓的危險發生，解決了以往三相電補償電路需要外接可控矽來控制其自身斷路、可控矽數量繁多和電路連接麻煩等問題，且能夠有效的節約加工成本。

最後需要強調的是，以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種變化和更改，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。