复合开关及其精确过零投切控制方法技术

本发明专利技术公开了复合开关及其精确过零投切控制方法，涉及开关技术领域，该复合开关能够在交流电的电流过零点时投切，投切电流小，投切时不会烧坏开关触点。包括控制器，可控硅开关Kb的一端和磁保持继电器开关Kc的一端分别与一号节点连接，可控硅开关Kb的另一端、磁保持继电器开关Kc的另一端、电感La的一端、二极管D1的正极端和二极管D3的负极端分别与节点Ma连接，电感La的另一端、电容Ca的一端和电容C0的一端分别与节点Mb连接，光敏三极管Q0的集电极分别与电阻R0的一端和控制器连接，电阻R0的另一端与自用电供电模块连接，硅驱动电路分别与可控硅开关Kb的控制端和控制器连接，磁驱动电路分别与磁保持继电器开关Kc的控制端和控制器连接。

Composite switch and its accurate zero crossing switching control method

The invention discloses a composite switch and its precise zero crossing switching control method, relates to the technical field of switches, the composite switch can zero in alternating current when switching and switching current is small, investment will not burn cut switch contact. Including the controller end and a magnetic silicon controlled switch Kb keep end relay switch Kc are respectively connected with a number of nodes, the other end, extreme negative magnetic silicon controlled switch Kb to maintain the other end, inductance La relay switch Kc the end, D1 is extreme and diode diode D3 are respectively connected with one end node Ma. Another end, the capacitor Ca inductance La and capacitance C0 are respectively connected with the node Mb, phototriode Q0 collector respectively and end controller and resistor R0 connected, the other end is connected with the resistor R0 auxiliary power supply module, silicon driving circuit control terminal and the controller is respectively connected with the silicon controlled switch Kb connection and the magnetic driving circuit are respectively connected with the control terminal and the magnetic latching relay switch controller Kc.

【技术实现步骤摘要】
复合开关及其精确过零投切控制方法
本专利技术涉及开关
，具体涉及复合开关及其精确过零投切控制方法。
技术介绍
现有连接在交流电路上的开关，当交流电路上的电流较大时，开关断开或者闭合时都会出现火花，火花严重时会烧坏开关。开关断开或闭合时火花产生的原因是在开关断开或者闭合时的冲击电流较大造成的。要想降低开关断开或闭合的冲击电流，只有在交流电的电流过零点时对开关进行断开或闭合操作才能使开关断开或闭合时的冲击电流较小。因此设计一种能够在交流电的电流过零点时断开或闭合的开关显得非常必要。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有开关的上述不足，提供一种能准确检测交流电电流过零点时的准确时间点，还能在电流过零点时的准确时间点进行投切，投切电流小，投切时不会烧坏开关触点，易对自用电供电模块的电池组进行充放电控制的复合开关。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：复合开关，包括一号节点、二号节点、可控硅开关Kb、磁保持继电器开关Kc、节点Ma、电感La、节点Mb、电容Ca、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C0、光电耦合器OPT、电阻R0、自用电供电模块、磁驱动电力路、硅驱动电路和控制器，光电耦合器OPT包括发光二极管D5和光敏三极管Q0；可控硅开关Kb的一端和磁保持继电器开关Kc的一端分别与一号节点连接，可控硅开关Kb的另一端、磁保持继电器开关Kc的另一端、电感La的一端、二极管D1的正极端和二极管D3的负极端分别与节点Ma连接，电感La的另一端、电容Ca的一端和电容C0的一端分别与节点Mb连接，电容Ca的另一端连接在二号节点上，二极管D2的正极端和二极管D4的负极端都连接在电容C0的另一端上，二极管D1的负极端和二极管D2的负极端都连接在发光二极管D5的正极端上，二极管D3的正极端和二极管D4的正极端都连接在发光二极管D5的负极端上，光敏三极管Q0的发射极接地，光敏三极管Q0的集电极分别与电阻R0的一端和控制器连接，电阻R0的另一端与自用电供电模块连接，硅驱动电路分别与可控硅开关Kb的控制端和控制器连接，磁驱动电路分别与磁保持继电器开关Kc的控制端和控制器连接。自用电供电模块包括电池连接模块、能由若干个相互独立的单体电池依次串联连接而成的电池组；自用电供电模块还包括分别与单体电池个数相等的充电器、切换开关和限流模块；电池连接模块包括与单体电池个数相等的体充电连接机构；在每个体充电连接机构上分别设有体电压检测芯片；每个充电器的电源输出端一对一连接在每个切换开关选择端的一个接线端上；每个切换开关的转动端一对一连接在限流模块的一端上，每个限流模块的另一端一对一连接在电池连接模块的体充电连接机构上；电池连接模块连接在电池组上，所述电池连接模块的控制端、每个体电压检测芯片、每个限流模块的控制端和每个切换开关的控制端分别与控制器连接；并在控制器的控制下，当不为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，当为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池；每个充电器的电源输入端和控制器的电源输入端都导电连接在一个通电先后控制机构上，并且在上电时通电先后控制机构先给控制器通电，然后再给充电器通电；在下电时通电先后控制机构先让充电器断电，然后再让控制器断电。本方案的通电先后控制机构让控制器先通电，控制器通电后就让电池连接模块将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，然后通电先后控制机构才让充电器通电，这样能够充分保证在充电器通电时，各个单体电池之间是相互独立的，各个单体电池之间充电就不会受影响，从而易对自用电供电模块的电池组进行充放电控制。本方案在使用时，把一号节点连接在电源的火线C上，把二号节点连接在电源的零线N上。在本方案的复合开关中，电感La采用高频电感，电感La的电感为几十微亨。当可控硅开关Kb或磁保持继电器开关Kc导通瞬间，电容Ca的阻抗约为0，而由于电感La的存在，电感La在导通瞬间，其频率变化很大，电感La的阻抗也很大，抑制了电源导通瞬间的冲击电流；当电路正常工作时，由于电源频率为50Hz工频，则电感La的阻抗很小。在电感La中，电感La的电压ULa超前电感La的电流I190度，即电感La的电流I1落后电感La的电压ULa90度。在电容C0中，电容C0的电流I2超前电容C0的电压UC090度，即电容C0的电压UC0落后电容C0的电流I290度。电流I1通过电感La、电容Ca形成闭合回路，则有电感La上的电压ULa超前电感La上的电流I190度。当电感La的电压ULa在某个时刻的节点Ma点为正、节点Mb点为负时，则电流I2从节点Ma点通过二极管D1、发光二极管D5、二极管D4和电容C0形成支路。忽略二极管D1、发光二极管D5和二极管D4的压降，显然有即ULa＝UC0，即电感La的电压ULa等于电容C0的电压UC0。显然有电感La上的电压ULa滞后电容C0上的电流I290度，从而有电容C0上的电流I2与电感La上的电流I1互为反向，即电流I2与电流I1互为反向。UCN是火线C上的电压。当电流I2正向且大于发光二极管D5发光的最小电流时，光电耦合器的输出信号UI0即从高电平变为低电平，合理选择电容C0，使电容C0上的电流I2正向过零点且能快速达到发光二极管D5发光的最小电流。当电流I2正向过零点后，光电耦合器的输出信号UI0即从高电平变为低电平，由于电流I2与电流I1反向，则有当光电耦合器的输出信号UI0从低电平变为高电平时，电流I1刚好处于正向过零点。因此光电耦合器的输出信号UI0从低电平变为高电平时，即获得了电流I1的过零点电流。当获得了电流I1的过零点电流时控制器即可立即给磁保持继电器开关Kc发出断开或闭合信号。如果需要让磁保持继电器开关Kc断开，则控制器就给磁保持继电器开关Kc发出断开控制信号，磁保持继电器开关Kc随即断开；如果需要让磁保持继电器开关Kc闭合，则控制器就给磁保持继电器开关Kc发出闭合控制信号，磁保持继电器开关Kc随即闭合。本方案从通过获取电流过零点时的准确时间点，再根据该准确时间点对磁保持继电器开关Kc发出断开或闭合的控制信号来使磁保持继电器开关Kc的触点断开或闭合，此时流过磁保持继电器开关Kc的电流小，在小电流时断开或闭合磁保持继电器开关Kc，使得磁保持继电器开关Kc的触点不易损坏。从而有效地延长了磁保持继电器开关Kc的寿命，进而延长了复合开关的使用寿命。在投入复合开关时，因为可控硅开关Kb导通的瞬间，由于电感La的电流抑制作用，不会发生大的冲击电流，又由于可控硅开关Kb的导通压降很小，且电感La在工频频率下阻抗很小，节点Ma和节点Mb两点间的压降较小，此时闭合磁保持继电器开关Kc，对磁保持继电器开关Kc的触点损害很小，从而有效地延长了控硅开关Kb的寿命，进而延长了复合开关的使用寿命。本方案在可控硅开关Kb处于导通且磁保持继电器开关Kc处于闭合时，如果要关断可控硅开关Kb，则在电流I1过零点时才让可控硅开关Kb断开，这样能够有效保护可控硅开关Kb的使用寿命。本方案只有在要向火线C投入复合开关的可控硅开关Kb时才采用电压过零点时投入，只要复合开关上有电流的情况下都采本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合开关，其特征在于，包括一号节点(701)、二号节点(702)、可控硅开关K

【技术特征摘要】
1.复合开关，其特征在于，包括一号节点(701)、二号节点(702)、可控硅开关Kb、磁保持继电器开关Kc、节点Ma、电感La、节点Mb、电容Ca、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C0、光电耦合器OPT、电阻R0、自用电供电模块(901)、磁驱动电力路(502)、硅驱动电路(503)和控制器(107)，所述光电耦合器OPT包括发光二极管D5和光敏三极管Q0；所述可控硅开关Kb的一端和磁保持继电器开关Kc的一端分别与一号节点(701)连接，所述可控硅开关Kb的另一端、磁保持继电器开关Kc的另一端、电感La的一端、二极管D1的正极端和二极管D3的负极端分别与节点Ma连接，所述电感La的另一端、电容Ca的一端和电容C0的一端分别与节点Mb连接，所述电容Ca的另一端连接在二号节点(702)上，所述二极管D2的正极端和二极管D4的负极端都连接在电容C0的另一端上，所述二极管D1的负极端和二极管D2的负极端都连接在发光二极管D5的正极端上，所述二极管D3的正极端和二极管D4的正极端都连接在发光二极管D5的负极端上，所述光敏三极管Q0的发射极接地，所述光敏三极管Q0的集电极分别与电阻R0的一端和控制器连接，所述电阻R0的另一端与自用电供电模块连接，所述硅驱动电路分别与可控硅开关Kb的控制端和控制器连接，所述磁驱动电路分别与磁保持继电器开关Kc的控制端和控制器连接；自用电供电模块包括电池连接模块、能由若干个相互独立的单体电池依次串联连接而成的电池组；自用电供电模块还包括分别与单体电池个数相等的充电器、切换开关和限流模块；电池连接模块包括与单体电池个数相等的体充电连接机构；在每个体充电连接机构上分别设有体电压检测芯片；每个充电器的电源输出端一对一连接在每个切换开关选择端的一个接线端上；每个切换开关的转动端一对一连接在限流模块的一端上，每个限流模块的另一端一对一连接在电池连接模块的体充电连接机构上；电池连接模块连接在电池组上，所述电池连接模块的控制端、每个体电压检测芯片、每个限流模块的控制端和每个切换开关的控制端分别与控制器连接；并在控制器的控制下，当不为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33