一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关制造技术

一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关，涉及高压交流电网的开关领域，用N组单向可控硅阀串联N组二极管来取代原来N组串联的双向可控硅阀，交流电通过降压电路将其电压波形信号输入给光耦，光耦的输出接单片机的I/O接口，单片机在接受到外部导通信号后，识别出电网辅助回路的二极管串截止的半波，延时3ms，输出控制单向可控硅导通的信号，所有单向可控硅会在这个半波内全部导通，等到下一个半波，二极管组自然导通，辅助回路导通，单片机在识别出负半波后，从零点开时延时7.5ms，发出指令让交流真空接触器导通，辅助导通回路为能满足该电压级别的多串可控硅阀组和同样多串的二极管串联组。

【技术实现步骤摘要】
一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关
本专利技术涉及高压交流电网的开关领域，准确地说它是一种在无电流状态下导通辅助回路，辅助回路导通后等待电流流过辅助回路后并上主回路（真空接触器），主回路导通后断开辅助回路应用于交流电网的高压开关，一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关。
技术介绍
交流中高压领域的开关有真空接触器、真空断路器、油开关等，这些开关带负载直接投切时，涌流大对电网的冲击大，能投切次数少。还有一种是用多组可控硅阀组串联作辅助投切回路，在交流电电压零点导通，导通后真空接触器或真空断路器随后导通，这种开关在电压零点投入几乎没有冲击电流。但是它还是有缺陷，多个可控硅组阀串联，因为可控硅响应速度是微秒级在够做到50Hz交流电网电压零点导通，但是多组阀串联后还是存在导通先后问题，理论上最后一个导通还是要承载整个电压，所以这种结构在高压领域还是有很大的局限，在电压级别太高或者是容性负载时问题尤其严重。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关，利用高压电网50Hz的正弦波特性，用N组单向可控硅阀串联N组二极管来取代原来N组串联的双向可控硅阀。作为高压复合开关的辅助回路，主回路还用真空接触器如图5。现在的技术是辅助回路用N组双向可控硅串联，主回路用真空如图4。所说的N组N的具体数与应用的电压等级相对应，比如每组应用电压为350Vac选择二极管和可控硅额定电＞2000V,那应用在35KVac的电压等级，N=35KVac/0.35Vac=100,N组就是100串。本专利技术的工作原理，50Hz电网正弦波中，二极管阀组不导通的半波，触发导通所有的单向可控硅阀组，因为此时二极管处在截止状态，多串可控硅组阀全部导通是在没有电流的状态下完成，所以没有电流通过。等到下一个半波，辅助导通回路自然导通。在二极管导通的半波，主回路的真空开关完成导通。因为此时主回路开关两端的压降就是每个二极管的压降之和，加上每个单向可控硅压降之和。比如100串二极管压降之和0.7*100=70Vac，100串可控硅，如果按每串导通后压降1.4V计算100串单向可控硅阀压降之和为140Vac,辅助回路总电压在主回路闭合时为140+70=210V这个电压对用100串阀的电压级别可以忽略。从电网高压电L引出经过高压分压电容和限流电阻取信号如图6，接入光耦的输入，光耦输入另一端接电网的N。光耦的输出就是光电隔离的信号I0,接单片机I/O输入引脚，单片机默认输入是高电平，光耦导通后转化为高电平，光耦断电恢复为高电平，显然单片机通过高低电平的变化可以分辨出是正半波还是负半波。单片机根据正负半波的情况，就可以控制单向可控硅，在二极管串组不导通的半波导通所有的单向可控硅。因为这时二极管串处于截止状态，所以可控硅导通不分先后，就是最后导通的可控硅也不需要承担额外的电压。在所有单向可控硅都导通后，和二极管组成的辅助回路等待下一个半波自然导通。本专利技术的优点：利用辅路回路串联二极管组，在二极管截止的半波，触发导通可控硅，这时因为二极管截止，所以可控硅导通时没有电流通过，也就没有涌流。在下一个半波二极管自然导通，可控硅阀组也导通，所以整个辅助回路导通，这时闭合真空接触器。只要真空接触器在这个半波内导通，那么此时真空接触器两端的电压就是辅回路所有可控硅和二极管上的压降之和。假设N个二极管和N个可控硅，那么接触器两端的电压就2N*0.7，以二极管和可控硅导通后压降0.7V,以N=100为例，此时真空接触器两端压降只有140Vac，所以真空接触器闭合时涌流可以忽略。而现有技术双向可控硅作为辅助回路，在高压时触发导通，需要确保在正弦波的电压过零时导通，稍有偏差因为负载为电容器，就会出现大的涌流，因为电容器负载在导通瞬间电阻为零，只要导通瞬间电压不完全在零点就会有很大的涌流。而本专利利用二极管在正弦波交流电中的半波导通半波截止的特性，只要可控硅在二极管截止的半波导通就可以保证无涌流，给出10ms（半个周波）的时间范围，这对可控硅来说可以完全保证完成导通，不会有一点涌流。附图说明图1是本专利技术的二极管串组图。图2是本专利技术单向可控硅阀串联图。图3是双向可控硅阀串联图。图4是现有技术。图5是本专利技术的单向可控硅阀串联组成辅助导通回路图。图6是控制信号电路图，可以识辨高压交流电路正弦波的零点，并确定信号的时间坐标原点。图7是控制信号在高压50Hz交流电，可控硅和真空接触器接收信号和闭合点坐标图。具体实施方式搭建电路如图4，通过二次电路图6，交流电通过降压电路将其电压波形信号输入给光耦，光耦的输出接单片机的I/O接口，单片机在接受到外部导通信号后，识别出电网的负半波（为辅助回路的二极管串截止的半波），延时3ms，输出控制单向可控硅导通的信号，所有单向可控硅会在这个半波内全部导通，等到下一个半波，二极管组自然导通，辅助回路导通。单片机在识别出负半波后，从零点开时延时7.5ms，发出指令让交流真空接触器导通，因为交流真空接触器闭合时为7.5ms,所以其闭合点会落在辅助回路导通的那个半波的中心点，这样解决真空接触器触点闭合时间有一定分散性问题，给出的无涌流误差范围为±5ms。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关，主回路用真空接触器，其特征在于：用N组单向可控硅阀串联N组二极管来取代原来N组串联的双向可控硅阀，交流电通过降压电路将其电压波形信号输入给光耦，光耦的输出接单片机的I/O接口，单片机在接受到外部导通信号后，识别出电网辅助回路的二极管串截止的半波，延时3ms，输出控制单向可控硅导通的信号，所有单向可控硅会在这个半波内全部导通，等到下一个半波，二极管组自然导通，辅助回路导通，单片机在识别出负半波后，从零点开时延时7.5ms，发出指令让交流真空接触器导通，因为交流真空接触器闭合时为7.5ms,所以其闭合点会落在辅助回路导通的那个半波的中心点，辅助导通回路为能满足该电压级别的多串可控硅阀组和同样多串的二极管串联组。/n

【技术特征摘要】
1.一种完全零电压闭合导通及关断的高压交流投切复合开关，主回路用真空接触器，其特征在于：用N组单向可控硅阀串联N组二极管来取代原来N组串联的双向可控硅阀，交流电通过降压电路将其电压波形信号输入给光耦，光耦的输出接单片机的I/O接口，单片机在接受到外部导通信号后，识别出电网辅助回路的二极管串截止的半波，延时3ms，输出控制单向可控硅导通的信号，所有单向可控硅会在这个半波内全部导通，等到下一个半波，二极管组自然导通，辅助回路导通，单片机在识别出负半波后，从零点开时延时7.5ms，发出指令让交流真空接触器导通，因为交流真空接触器闭合时为7.5ms,所以其闭合点会落在辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子义，于丰华，许童羽，王定康，
申请(专利权)人：沈阳益峰电器有限责任公司，沈阳农业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21