一種智能電容交流無浪湧電流開關投切的實現方法與流程

2023-04-26 23:48:11

本發明涉電力行業，具體涉及智能電容交流無浪湧電流開關投切的實現方法。

背景技術：

目前智能電容行業對於負載為電容器的投切，通常選擇觸點電流容量比負載電流更大的開關、或選用耐電流衝擊、耐高溫觸點的開關、或採用計算機技術設計的同步開關及它們的組合，這幾種方式存在體積大、壽命短、成本高、浪湧電流大等不足。對於降低成本、提高競爭力、縮小尺寸來說，通常選擇同步開關投切的方案。

採用計算機檢測和控制技術設計的智能電容，理想狀況下是在電壓過零或電流過零時同步投切。但過零投切都無法避免開關彈跳造成的多次投切，以及開關一致性、重複性造成的離散投切，出現浪湧電流過大的現象。

由於較大的浪湧電流，頻繁投切使得電容溫度升高和對電容鍍膜的衝擊，使得智能電容設備中電容器的壽命縮短。

由於開關無法做到投切斷開點與電流過零點完全同步，在斷開時造成電容器殘留電壓的存在；如果此時智能電容需要投切閉合，就必須等待電容器殘留電壓自然放電後，才能被再次投切閉合使用，這樣就無法適應負載的變化達到及時響應投切的目的。

技術實現要素：

本發明描述了智能電容交流無浪湧電流開關投切的實現方法，包括：主開關(k1)，輔助開關(k2)和二極體(d)，以及主開關和輔助開關投切的序列。

在主開關兩端，並接一個由輔助開關和二極體串接構成的同步迴路。

本發明中主開關和輔助開關投切的閉合序列，如以下描述：在主開關兩端交流電壓對於二極體處於反向關斷時間窗口期間，輔助開關產生閉合動作。輔助開關閉合後，流過同步迴路的電流為零；在主開關兩端交流電壓對於二極體處於正嚮導通時間窗口期間，主開關產生閉合動作，負載電流從正嚮導通的二極體流出平滑地過渡到從主開關流出；因為導通時，主開關兩端的電壓為二極體正嚮導通壓降，所有主開關閉合過程中不會產生浪湧電流。

本發明中主開關和輔助開關投切的斷開序列，如以下描述：輔助開關在二極體處於正嚮導通期間閉合。在主開關兩端交流電壓對於二極體處於正嚮導通時間窗口期間，主開關產生斷開動作；因為在斷開時，主開關兩端電壓為二極體正嚮導通壓降，所以主開關斷開過程中不會產生浪湧電流。在主開關兩端交流電壓對於二極體處於反向關斷時間窗口期間，輔助開關產生斷開動作。負載電流隨著二極體從正嚮導通到反向關斷被斷開。

本發明的目的在於提供一種實現方法，解決目前電力行業對於大功率、大電流及容性負載的投切的難題，具有無浪湧電流、壽命長、成本低、測控簡單等特點。不僅限於智能電容的開關投切應用，同樣適用於不同類型的交流開關，如同步開關、防爆開關、無幹擾開關等場合。

附圖說明

附圖1為開關投切實現方法原理圖。圖中交流電源輸入vin，主開關k1，輔助開關k2和二極體d。負載load和主開關兩端的電壓vk1及電流il。

附圖2為阻性負載閉合時序圖

附圖3為阻性負載斷開時序圖

具體實施方法

需要說明的是，附圖是以阻性負載應用為參考說明其發明的實現方法，在不衝突的情況下，同樣適用於容性負載和感性負載應用。以下參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

投切開關閉合動作開始階段，見圖2中①：此時主開關和輔助開關都處於斷開狀態，負載斷開沒有電流流過。投切開關閉合動作序列階段，見圖2中②：根據主開關兩端vk1電壓的變化計算出輔助開關閉合時間窗口和主開關閉合時間窗口位置，在輔助開關閉合窗口時間內閉合k2，在主開關閉合窗口時間內閉合k1。投切開關閉合動作完成階段，見圖2中③：保持主開關閉合狀態，輔助開關為任意狀態，達到開關閉合投切目的。

投切開關斷開動作開始階段，見圖3中①：主開關閉合的狀態下閉合輔助開關，負載電流經由主開關流過。投切開關斷開動作序列階段，見圖3中②：根據負載電流il的變化計算出輔助開關閉合時間窗口和主開關閉合時間窗口位置，在主開關斷開窗口時間內斷開k1，在輔助開關斷開窗口時間內斷開k2。投切開關斷開動作完成階段，見圖3中③：保持主開關和輔助開關斷開狀態，達到開關斷開投切目的。