一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)制造技術(shù)

一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，由微處理器控制單元、投切執(zhí)行單元、電壓過零點檢測單元、CAN總線接口單元組成，用于搭建無功補償裝置系統(tǒng)時，可以接收CAN總線上的無功補償裝置主控模塊的控制命令并執(zhí)行投切動作，達到以下的有益效果：（1）通過兩個輸出端即可連接到外部CAN總線，減少引出線，方便電容模塊增減、安裝、檢修和維護。（2）采用多主數(shù)據(jù)傳輸方式，CAN總線的連接節(jié)點理論上不受限制，加入或撤銷節(jié)點設(shè)備都不影響CAN總線的工作，節(jié)點之間可實現(xiàn)自由通信，有利于無功補償裝置的主控模塊和電容投切模塊增減和分布式控制。（3）CAN總線的每幀數(shù)據(jù)都有CRC效驗及其他檢錯措施，容錯能力和抗干擾能力較強。

A Composite Switch Controlled by CAN Bus

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)
本技術(shù)涉及一種采用CAN（ControllerAreaNetwork）總線控制的復(fù)合開關(guān)，適用于配電網(wǎng)無功補償裝置的電容投入和切除，屬于配電網(wǎng)電氣開關(guān)控制領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
近年來，電力部門為了降低線損，提高電能質(zhì)量和節(jié)能效果，大量安裝使用無功功率補償裝置。而無功功率補償裝置的重要核心部件復(fù)合開關(guān)投入或切除電容時，常見的控制模式主要是直流電平和RS485總線控制模式。但這兩種控制模式均存在一定的缺陷，直流電平控制模式無法通過一條控制線路控制多個對象，控制方式不靈活，抗干擾能力差；RS485總線控制模式雖然實現(xiàn)了數(shù)字控制，但所采取的主從式結(jié)構(gòu)通信方式，無錯誤檢測機制，能掛接的復(fù)合開關(guān)數(shù)量有限，通信與控制方式不靈活，抗干擾能力較差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是設(shè)計一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，在采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)搭建無功補償裝置系統(tǒng)時，能利用CAN的接線簡單、多主總線結(jié)構(gòu)、錯誤檢測機制等特點，克服直流電平和RS485總線控制模式缺陷，簡化組網(wǎng)線路，方便增減電容模塊，提高通信效率，增加容錯檢測能力和抗干擾能力。本技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的：一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，作為無功補償裝置的核心部件，通過CAN總線接口單元連接到CAN總線上，接收連接在CAN總線上的無功補償裝置主控模塊發(fā)來的控制命令并執(zhí)行投切動作。其特征為：該復(fù)合開關(guān)包括微處理器控制單元、投切執(zhí)行單元、電壓過零點檢測單元、CAN總線接口單元。所述的微處理器控制單元采用內(nèi)嵌CAN控制器模塊的微處理器PIC18F46K8044-PinQFP，通過CAN總線接口單元接收連接在CAN總線上的無功補償裝置主控模塊發(fā)來的控制命令；通過電壓過零點檢測單元產(chǎn)生的電壓過零中斷信號，確定輸出投切驅(qū)動信號的電壓過零點時間；通過輸出投切驅(qū)動信號控制投切執(zhí)行單元執(zhí)行投切動作。所述的投切執(zhí)行單元，采用晶閘管與大功率磁保持繼電器并聯(lián)，連接在配電網(wǎng)一相線路上，分別設(shè)置晶閘管投切驅(qū)動信號放大電路、晶閘管投切電路以及繼電器投切驅(qū)動信號放大電路、繼電器投切電路，根據(jù)微處理器控制單元輸出的投切驅(qū)動信號，驅(qū)動并聯(lián)晶閘管與繼電器完成投切動作。所述的電壓過零點檢測單元，具有電壓信號采樣、放大、過零點檢測電路，相電壓經(jīng)電壓采樣電路和電壓信號放大電路按比例變換成標準低電壓信號，然后輸入電壓過零點檢測電路，當輸入相電壓信號為正電壓時，電壓過零點檢測電路輸出高電平，當輸入相電壓信號為低電壓時，電壓過零點檢測電路輸出低電平，電壓過零點為電平翻轉(zhuǎn)時間，輸出電平翻轉(zhuǎn)信號作為微處理器控制單元的電壓過零中斷信號，以此作為驅(qū)動復(fù)合開關(guān)投入的起始時間。所述的CAN總線接口單元，使用CAN收發(fā)器芯片TJA1040T，兩個輸出端連接到CAN總線上，兩個輸入端分別經(jīng)過數(shù)據(jù)接收端和發(fā)送端光電隔離電路，與微處理器控制單元的微處理器對應(yīng)引腳相連接，在接收數(shù)據(jù)時，通過TJA1040T將差分信號轉(zhuǎn)換為串行位數(shù)據(jù)流，傳送給微處理器控制單元的微處理器PIC18F46K8044-PinQFP，通過內(nèi)嵌CAN控制器模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀接收，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，微處理器控制單元的微處理器PIC18F46K8044-PinQFP通過內(nèi)嵌CAN控制器模塊將待發(fā)送數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成串行位數(shù)據(jù)流傳送給TJA1040T，再轉(zhuǎn)換為差分信號發(fā)送到CAN總線上。采取上述技術(shù)技術(shù)方案，當應(yīng)用所述的復(fù)合開關(guān)搭建無功補償裝置時，可以達到以下的有益效果：所述復(fù)合開關(guān)通過CAN總線控制接口單元兩個輸出端即可連接到外部CAN總線，減少了用于電容投切的復(fù)合開關(guān)引出線，方便電容模塊增減、安裝、檢修和維護。采用多主數(shù)據(jù)傳輸方式，CAN總線的連接節(jié)點個數(shù)理論上不受限制，加入或撤銷節(jié)點設(shè)備都不會影響CAN總線的工作，任意節(jié)點可在任意時刻主動地向其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間可實現(xiàn)自由通信，有利于無功補償裝置的主控模塊和電容投切模塊增減和分布式控制。CAN總線的每幀數(shù)據(jù)都有CRC效驗及其他檢錯措施，容錯能力和抗干擾能力較強，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適合在電網(wǎng)強干擾環(huán)境中使用。下面結(jié)合附圖和實施例對本技術(shù)作進一步詳述。附圖說明附圖1是本技術(shù)的總體功能圖；附圖2是本技術(shù)實施例的微處理器控制單元電路圖；附圖3是本技術(shù)實施例的投切執(zhí)行單元電路圖；附圖4是本技術(shù)實施例的電壓過零點檢測單元電路圖；附圖5是本技術(shù)實施例的CAN總線接口單元電路圖。具體實施方式附圖1是本技術(shù)的總體功能圖。一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)由微處理器控制單元、投切執(zhí)行單元、電壓過零點檢測單元、CAN總線接口單元組成。附圖2是本技術(shù)實施例的微處理器控制單元電路圖。采用內(nèi)嵌CAN控制器模塊的微處理器PIC18F46K8044-PinQFP，通過引腳POUT與投切執(zhí)行單元的對應(yīng)引腳相連，輸出信號驅(qū)動投切執(zhí)行單元的晶閘管元件投切；通過引腳K_ON1、K_ON2與投切執(zhí)行單元的對應(yīng)引腳相連，輸出信號驅(qū)動投切執(zhí)行單元的繼電器元件投切；通過引腳CAN_RX、CAN_TX與CAN總線接口單元對應(yīng)引腳相連，進行數(shù)據(jù)讀/寫操作。附圖3是本技術(shù)實施例的投切執(zhí)行單元電路圖。電阻R103、電阻R105，電容C105、電容C106，芯片CD4069的反相器1U2、反相器3U4構(gòu)成自激振蕩信號發(fā)生電路；芯片74HC00和電阻R16構(gòu)成與非邏輯門電路；復(fù)合晶體管陣列ULN2003的引腳1B、引腳1C和電阻R102、三極管N1(S8085)、三極管N2(S8550)、電容C104、脈沖變壓器TUB1、脈沖變壓器TUB2、電容C102、電容C103構(gòu)成晶閘管投切驅(qū)動信號放大電路；晶閘管QB1、晶閘管QB2、電感L1、電感L2、電感L3、電容C101、電阻R101構(gòu)成晶閘管投切電路；小功率繼電器K0、復(fù)合晶體管陣列ULN2003的引腳6B、引腳6C、引腳7B、引腳7C構(gòu)成繼電器投切驅(qū)動信號放大電路，大功率磁保持繼電器K1構(gòu)成繼電器投切電路；晶閘管QB1、晶閘管QB2和大功率磁保持繼電器K1并聯(lián)并連接在配電網(wǎng)一相線路上；當復(fù)合開關(guān)投入時，微處理器PIC18F46K8044-PinQFP引腳POUT發(fā)送晶閘管投入驅(qū)動信號，和自激振蕩信號經(jīng)與非門電路輸出到晶閘管投切驅(qū)動信號放大電路逐級放大，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，延時一段時間確保晶閘管導(dǎo)通后，微處理器PIC18F46K8044-PinQFP引腳K_ON1、引腳K_ON2發(fā)送繼電器投入驅(qū)動信號，經(jīng)復(fù)合晶體管陣列ULN2003引腳6B、引腳6C、引腳7B、引腳7C放大驅(qū)動小功率繼電器K0閉合，給大功率磁保持繼電器K1線圈施加繼電器投入驅(qū)動電壓使其觸點閉合，延時一段時間后微處理器PIC18F46K8044-PinQFP引腳POUT關(guān)停晶閘管投入驅(qū)動信號，使晶閘管在電流為零時自然關(guān)斷，然后微處理器PIC18F46K8044-PinQFP引腳K_ON1、引腳K_ON2關(guān)停繼電器投入驅(qū)動信號，磁保持繼電器K1維持閉合狀態(tài)。當復(fù)合開關(guān)切除時，微處理器PIC18F46K8044-PinQFP引腳POUT發(fā)送晶閘管切除驅(qū)動信號，和自激振蕩信號經(jīng)與非門電路輸出到晶閘管投切驅(qū)動信號放大電路逐級放大，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，延時一段時本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，作為無功補償裝置的核心部件，通過CAN總線接口單元連接到CAN總線上，接收連接在CAN總線上的無功補償裝置主控模塊發(fā)來的控制命令并執(zhí)行投切動作，其特征為：該復(fù)合開關(guān)包括微處理器控制單元、投切執(zhí)行單元、電壓過零點檢測單元、CAN總線接口單元。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，作為無功補償裝置的核心部件，通過CAN總線接口單元連接到CAN總線上，接收連接在CAN總線上的無功補償裝置主控模塊發(fā)來的控制命令并執(zhí)行投切動作，其特征為：該復(fù)合開關(guān)包括微處理器控制單元、投切執(zhí)行單元、電壓過零點檢測單元、CAN總線接口單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，其特征為：所述的微處理器控制單元采用內(nèi)嵌CAN控制器模塊的微處理器PIC18F46K8044-PinQFP，通過CAN總線接口單元接收連接在CAN總線上的無功補償裝置主控模塊發(fā)來的控制命令；通過電壓過零點檢測單元產(chǎn)生的電壓過零中斷信號，確定輸出投切驅(qū)動信號的電壓過零點時間；通過輸出投切驅(qū)動信號控制投切執(zhí)行單元執(zhí)行投切動作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)，其特征為：所述的投切執(zhí)行單元，采用晶閘管與大功率磁保持繼電器并聯(lián)，連接在配電網(wǎng)一相線路上，分別設(shè)置晶閘管投切驅(qū)動信號放大電路、晶閘管投切電路以及繼電器投切驅(qū)動信號放大電路、繼電器投切電路，根據(jù)微處理器控制單元輸出的投切驅(qū)動信號，驅(qū)動并聯(lián)晶閘管與繼電器完成投切動作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用CAN總線控制的復(fù)合開關(guān)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黎宇靖，林猷曦，勞承毅，曹剛，陳遵貴，譚竟鋒，
申請(專利權(quán))人：北海市深藍科技發(fā)展有限責任公司，廣西電網(wǎng)有限責任公司桂林陽朔供電局，
類型：新型
國別省市：廣西,45