自動無功補償用復合開關電路

跟著電網供電的日趨嚴重，進一步發掘供電潛能，節能降耗，已是擺在供電部分和用電客戶面前的一個亟待處理的問題。對低壓配電變壓器來講，對其加裝主動無功補償設備是一種有用的節能降耗方法。在上一代的無功補償操控設備中，為防止在電壓峰值處投入電容，一般選用具有過零觸發的固態繼電器作為其功率開關器材，但固態繼電器卻有如下缺陷：1.固態繼電器導通時，其結壓降約為2.3V,但流過的電流卻為數十安，因而，一個固態繼電器導通時將發生幾十瓦的功耗，三相將發生近200W的功耗。無功補償一般要補償2~6組電容，故悉數固態繼電器的功耗將跨越1000W。為此，不但需求在主動無功補償設備中加足夠大的散熱器，還要加裝電扇進行散熱。不然，過高的溫度會使固態繼電器損壞。2.易受溫度及輻射的影響，參數穩定性較差，對瞬變干擾比較活絡，需求加裝維護器材。3.當被投切的電容發生短路缺陷時，固態繼電器一般因過流而損壞。4.當電網電壓因諧波而俄然升高時，固態繼電器也易損壞。

這樣導致的超卓問題是產品可靠性差，功率開關器材和補償電容簡略損壞，投資收益比高，直接影響了該產品的推廣。為打敗這一問題，咱們規劃了主動無功補償設備專用的復合開關，很好地處理了這一問題。

所謂復合開關，就是將固態繼電器和溝通接觸器按必定時序協作下有序作業的兩個功率開關。固態繼電器的利益是過零觸發，對補償電容的沖擊小，缺陷是其導通時功耗大;溝通接觸器的利益是其導通時功耗小，缺陷是不能確保過零導通。咱們取兩者之利益，躲避其缺陷，所制造的復合開關就能確保不但能過零觸發，對補償電容的沖擊小，而且導通時功耗小。省掉了無功補償設備中的粗笨的散熱器和電扇，降低了本錢。

具體作業進程如圖示，當需求投入補償電容C1時，主動無功補償設備宣告一個操控信號經電阻R1、D2、R12輸入到CPUU4P89LPC901的4腳，即管腳P1.5,該管腳的功用為：它可作為低有用復位輸入或數字輸進口。當UCFGl寄存器中的位RPE(復位管腳使能)置位時，使能P1.5的外部復位輸入功用。當清零時，P1.5可作為一個輸入管腳。在上電進程中，連接到該管腳的外部電路不應將其拉低，不然將使器材一向處于復位狀況。在上電完畢之后，該管腳可依據RPE位的狀況作為數字輸進口。只需上電復位會暫時使RPE的設定失效，其他復位源無法影響RPE位的設定。電阻R12大將有近4V的直流電壓作為一個輸入信號，通知CPU:主動無功補償設備宣告閉合復合開關的指令。CPU接收到這一信號后，令2、5腳輸出0,3腳輸出1,使U1導通，觸發雙向可控硅Q5在溝通電壓過零處導通，補償電容C1投入作業;延時1秒令腳輸出1,Q3導通，繼電器J得電，常開觸點閉合，因溝通接觸器線圈上加有溝通電而動作，其常開觸點閉合，也將補償電容C1投入作業;延時1秒后，U4的4腳變為零，U1截止，可控硅Q5也截止，這樣，復合開關導通時的大部分時刻內是溝通接觸器的常開觸點在導通，而可控硅只是在復合開關導通瞬間動作一下，時刻很短，功耗很小，故不需求散熱。當主動無功補償設備撤消操控信號時，U4的4腳變為低電平，CPU將令U1導通，可控硅Q5導通，延時1秒后，2腳由高變低，Q3截止，繼電器J失電，溝通接觸器與補償電容C1斷開，但此刻補償電容C1經過可控硅Q5繼續作業。

延時1秒后，CPU令3.5腳輸出0,U1截止，Q5將在電流過零處與補償電容C1斷開。補償電容C1退作業。

因為主動無功補償設備與CPU(U4)共地，D2是為防止因操控信號接反而損壞復合開關的內部電路。可控硅對外界觸發非常活絡，為行進操控的可靠性，特別是防止開機沖擊，在選用平衡驅動技術，即光耦的導通需求CPU的3.5腳一同輸出有用信號才能使光耦U1和可控硅Q5導通。不然任何一腳上的干擾信號都不能使其導通。當線路溝通電壓過高時，U4的#腳電壓就會高于7腳電壓，U4的內部電壓比較器動作，它將經過軟件迫使2.3.5!腳輸出0,使可控硅和溝通接觸器都與補償電容C1斷開，然后起到過壓維護的效果。不然，過高的電壓會損壞可控硅Q5和電容C1。U4的直流作業電壓為3~6V,二極管D5、D6起降壓效果。在上電復位時，U4的各口的鎖存器裝備為無內部上拉的的輸入方式，故在開機時，U4的腳一般不會瞬時輸出一個脈沖使Q3導通，為了保險，加下拉電阻R10。

補償電容C1的單位為kVAR,它是依據高壓電容在額外工頻、額外電壓下發生的無功功率來標定的。kVAR=314U2C(U為電容C上的額外電壓，單位為V,C為電容容量，單位為F)。