换相开关制造技术

本实用新型专利技术公开了一种换相开关，包括切换电路；所述切换电路包括第一可控切换开关、第二可控切换开关以及一个可控开关、三个单向可控硅；第一可控切换开关的两个输入端分别连接三相电源的其中两相输入，第二可控切换开关的两个输入端分别连接第一可控切换开关的输出端和三相电源的另外一相输入，第二可控切换开关的输出端连接可控开关的一端，三个单向可控硅按照同样的方向分别连接在三相电源的三相输入与可控开关的另一端之间。相比现有技术，本实用新型专利技术无切换过程中的供电中断时间，并且可防止短路，成本更低的换相开关。

Commutation switch

【技术实现步骤摘要】
换相开关
本技术涉及一种换相开关，属于低压电器

技术介绍
低压配电网中存在大量的单相负荷，由于单相负荷分布的不均衡和投入不同时性，使得三相负荷不平衡成为低压电网运行维护中一个比较突出的问题。三相负荷不平衡将增加电网损耗，严重影响供电质量，对低压电网、配电变压器、高压线路均造成危害。随着社会经济的发展，人们生活水平的日益提高，大量大功率的单相家用电器如:空调器、热水器、微波炉、电磁炉等进入普通家庭，这些家用电器给人们带来舒适、方便、快捷生活的同时，造成了单相负荷激增，进一步加剧了低压供电系统三相负荷不平衡的影响。因此低压电网的三相不平衡一直是困扰供电单位的主要问题之一。传统的换相开关中具体执行换相的切换电路如图1所示，其为磁保持继电器切换电路，当A相负载较重时，在A相负载电流的过零点处，断开A相继电器;并在B相的电压过零点，闭合B相继电器。这种换相开关的缺陷在于:换相过程中存在较长时间的供电中断，容易给电力用户带来冲击。为解决换相过程中的供电中断问题，研究者又提出了图2所示的复合开关切换电路，该方案是将三只双向晶闸管分别并接至A,B,C三相的磁保持继电器上，当需要换相时，先接通与当前相并联的晶闸管，断开当前相的继电器;再接通与目标相并联的晶闸管，接通目标相的继电器;最后，断开与当前相并联的晶闸管以及与目标相并联的晶闸管。这种换相开关虽然可以实现当前相和目标相的无缝切换，但是，一方面由于需要使用三个双向晶闸管（双向可控硅），系统成本较高；另一方面，由于磁保持继电器的初始状态不确定或控制错乱，很容易出现相间短路的现象。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种无切换过程中的供电中断时间，并且可防止短路，成本更低的换相开关。本技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种换相开关，包括采样电路、控制及驱动电路、切换电路，采样电路用于实时采集三相电源的各相数据以及负载侧电流数据，切换电路用于执行换相操作，控制及驱动电路用于根据采样电路所采集的数据对切换电路进行控制和驱动；所述切换电路包括两个可控切换开关：第一可控切换开关、第二可控切换开关以及一个可控开关、三个单向可控硅；第一可控切换开关的两个输入端分别连接三相电源的其中两相输入，第二可控切换开关的两个输入端分别连接第一可控切换开关的输出端和三相电源的另外一相输入，第二可控切换开关的输出端连接可控开关的一端，三个单向可控硅按照同样的方向分别连接在三相电源的三相输入与可控开关的另一端之间。优选地所述第一可控切换开关、第二可控切换开关均为一开一闭切换继电器。进一步优选地，所述一开一闭切换继电器为磁保持继电器。进一步地，所述换相开关还包括用于与外部通信的通信电路。优选地，所述通信模块为电力载波通信模块或无线通信模块。如上任一技术方案所述换相开关的换相方法，换相开关在接到换相指令后，首先向所述与工作相连接的单向可控硅发出导通触发信号；在工作相波形的某一半周内断开所述可控开关，所述与工作相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在工作相的当前半周内，撤除与工作相连接的单向可控硅的导通触发信号并向与目标相连接的单向可控硅发出导通触发信号，所述与工作相连接的单向可控硅在该半周内可以导通；在与目标相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在目标相的当前半周内，撤除与目标相连接的单向可控硅的导通触发信号，并先控制第一可控切换开关和第二可控切换开关使得所述可控开关与目标相导通，然后接通所述可控开关。进一步地，向所述与工作相连接的单向可控硅发出导通触发信号是在工作相波形的某一使该单向可控硅无法导通的半周内发出。如上任一技术方案所述换相开关的换相方法，换相开关在接到逆序换相指令后，先从工作相切换至除工作相和目标相之外的中间相，具体切换方法如下：首先向所述与工作相连接的单向可控硅发出导通触发信号；在工作相波形的某一半周内断开所述可控开关，所述与工作相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在工作相的当前半周内，撤除与工作相连接的单向可控硅的导通触发信号并向与中间相连接的单向可控硅发出导通触发信号，所述与工作相连接的单向可控硅在该半周内可以导通；在与中间相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在中间相的当前半周内，撤除与中间相连接的单向可控硅的导通触发信号，并先控制第一可控切换开关和第二可控切换开关使得所述可控开关与中间相导通，然后接通所述可控开关，完成工作相向中间相的切换；然后从中间相切换至目标相，具体切换方法如下：首先向所述与中间相连接的单向可控硅发出导通触发信号；在中间相波形的某一半周内断开所述可控开关，所述与中间相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在中间相的当前半周内，撤除与中间相连接的单向可控硅的导通触发信号并向与目标相连接的单向可控硅发出导通触发信号，所述与中间相连接的单向可控硅在该半周内可以导通；在与目标相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在目标相的当前半周内，撤除与目标相连接的单向可控硅的导通触发信号，并先控制第一可控切换开关和第二可控切换开关使得所述可控开关与目标相导通，然后接通所述可控开关。或者，换相开关在接到逆序换相指令后，利用除工作相和目标相之外的中间相进行换相，具体方法如下：首先向所述与工作相连接的单向可控硅发出导通触发信号；在工作相波形的某一半周内断开所述可控开关，所述与工作相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在工作相的当前半周内，撤除与工作相连接的单向可控硅的导通触发信号并向与中间相连接的单向可控硅发出导通触发信号，所述与工作相连接的单向可控硅在该半周内可以导通；在与中间相连接的单向可控硅中产生负载电流后，在中间相的当前半周内，撤除与中间相连接的单向可控硅的导通触发信号，并在中间相的当前半周与目标相最近的同向半周相交汇的时刻之前向与目标相连接的单向可控硅发出导通触发信号；在与目标相连接的单向可控硅中产生负载电流后，撤除该单向可控硅的导通触发信号，并在目标相的当前半周过零之前，先控制第一可控切换开关和第二可控切换开关使得所述可控开关与目标相导通，然后接通所述可控开关。相比现有技术，本技术技术方案具有以下有益效果：本技术可实现几乎无供电中断（正序切换时无中断，逆序切换时供电中断不超过5ms）的换相过程；本技术保证了换相开关始终只有一相接通，防止了继电器状态错乱导致短路的现象，提高了系统安全可靠性，并且由于换相开关的切换电路中只使用单向可控硅，而不需要使用价格更高的双向可控硅，成本得到大幅降低。附图说明图1为一种现有换相开关的切换电路；图2为另一种现有换相开关的切换电路；图3为本技术换相开关一个具体实施例的结构原理示意图；图4为正序切换的过程示意图；图5为一种逆序切换的过程原理示意图；图6为另一种逆序切换的过程原理示意图。具体实施方式针对现有技术所存在的成本较高且可靠性不足的问题，本技术的解决思路是提出一种新的切换电路拓扑结构，可实现几乎无供电中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换相开关，包括采样电路、控制及驱动电路、切换电路，采样电路用于实时采集三相电源的各相数据以及负载侧电流数据，切换电路用于执行换相操作，控制及驱动电路用于根据采样电路所采集的数据对切换电路进行控制和驱动；其特征在于，所述切换电路包括：第一可控切换开关、第二可控切换开关以及一个可控开关、三个单向可控硅；第一可控切换开关的两个输入端分别连接三相电源的其中两相输入，第二可控切换开关的两个输入端分别连接第一可控切换开关的输出端和三相电源的另外一相输入，第二可控切换开关的输出端连接可控开关的一端，三个单向可控硅按照同样的方向分别连接在三相电源的三相输入与可控开关的另一端之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种换相开关，包括采样电路、控制及驱动电路、切换电路，采样电路用于实时采集三相电源的各相数据以及负载侧电流数据，切换电路用于执行换相操作，控制及驱动电路用于根据采样电路所采集的数据对切换电路进行控制和驱动；其特征在于，所述切换电路包括：第一可控切换开关、第二可控切换开关以及一个可控开关、三个单向可控硅；第一可控切换开关的两个输入端分别连接三相电源的其中两相输入，第二可控切换开关的两个输入端分别连接第一可控切换开关的输出端和三相电源的另外一相输入，第二可控切换开关的输出端连接可控开关的一端，三个单向可控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑国，王峰，盛耀欢，
申请(专利权)人：常熟开关制造有限公司原常熟开关厂，
类型：新型
国别省市：江苏;32