本發明專利技術公開了一種復合開關步進式觸發的設計方法,其特征在于：在軟件上將反饋信號與CPU步進式脈沖互為配合，用以實現可控硅觸發過程的實時跟蹤從而保證磁保持繼電器閉合前可控硅可靠導通。而應用所述設計方法的核心單元，其硬件包括脈沖變壓器，可控硅、磁保持繼電器、電壓互感器，電壓比較器LM311，高速光耦6N137，PIC處理器。本發明專利技術的目的之一在于提供一種電壓過零點精準檢測方案，另一目的在于提供一種方法：在軟件上采取反饋信號與CPU步進式脈沖互為配合，實現可控硅觸發過程的實時跟蹤保護功能，防止可控硅不可靠導通時磁保持繼電器閉合造成的風險。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統及其自動化領域，尤其是一種運用于低壓復合開關安全可靠性的步進式脈沖可控硅觸發并具備即時保護功能的設計方法及其核心單元。
技術介紹
低壓復合開關的基本工作原理是將可控硅和磁保持繼電器并接，實現電壓過零導通和電流過零切斷，使復合開關在接通和斷開的瞬間具有可控硅過零投切的優點，而在接通后又具有觸點開關靜態性能優良的特性。復合開關在低壓無功補償系統運用日益廣泛，但復合開關的生產廠家水平參差有別，產品質量良莠不齊，低壓復合開關運行時的安全、可靠性問題沒有得到根本的解決，嚴重影響了電力系統的安全運行。復合開關動作時是中央處理單元協調可控硅與磁保持繼電器的動作配合，其設計最核心的難題就是可靠性和安全性設計。目前復合開關的設計主要有兩大難題沒有解決復合開關中的可控硅只在接通與斷開電容器的瞬間使用，損耗很小，無須散熱片。但是可控硅對電壓變化率(dv/dt)很敏感，對過電流的承受能力不強，因此可控硅部分是復合開關的薄弱環節。可控硅在電壓非過零點誤導通，會產生極大涌流，可能導致可控硅瞬間過流損壞或使復合開關整體炸裂。因此，投入可控硅前找準電壓過零點是問題的關鍵之一。另外，復合開關的長時間的工作，存在可控硅運行逐步失效的現象。可控硅與磁保持繼電器的配合動作過程是CPU投入前找到電壓過零點，隨即發脈沖信號將可控硅導通， 同時接通磁保持繼電器，最后取消可控硅脈沖信號，使磁保持繼電器擔任穩態導通任務。但是，可控硅沒有導通或沒有完全導通時，接通磁保持繼電器會產生強烈弧光和過流、過壓現象，從而引起燒毀設備、主開關跳閘等嚴重的后果。因此，投入磁保持繼電器前必須保證可控硅完全導通。確保磁保持繼電器投入時的可靠。
技術實現思路
為了克服目前低壓復合開關普遍存在的性能不穩定、投入電力電容器涌流大、動作風險高等弊病，本專利技術的目的之一在于提供一種電壓過零點精準檢測方案，另一目的在于提供一種方法在軟件上采取反饋信號與CPU步進式脈沖互為配合，實現可控硅觸發過程的實時跟蹤保護功能，防止可控硅不可靠導通時磁保持繼電器閉合造成的風險。為了實現所述目的一，本專利技術提供一種電壓過零點精確檢測硬件系統。如圖1，該系統硬件包括脈沖變壓器，可控硅、磁保持繼電器、電壓互感器，電壓比較器LM311，高速光耦 6N137，PIC處理器，以及它們間的連接關系。為了實現所述目的二，本專利技術的另一方案是提供一種方法，該方法的技術包括在軟件上將反饋信號與CPU步進式脈沖互為配合，實現可控硅觸發過程的實時同步跟蹤保護功能。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是一方面徹底解決低壓復合開關在投入電力電容器時涌流過大問題；另一方面確保磁保持繼電器閉合前可控硅已可靠導通，防止可控硅不可靠導通時磁保持繼電器閉合造成炸裂、損毀設備的嚴重后果。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是復合開關控制及反饋回路的核心部分示意圖。圖2軟件實現算法示意圖。具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1，核心單元硬件實現過程如下輸入部分。在復合開關沒有投入時，磁保持繼電器與可控硅均斷開，220V的壓降全部加在復合開關上下兩端，通過互感器SPT204A將復合開關上下兩端的電壓轉化為弱電信號， 電壓比較器LM311及相關電路將弱電信號轉換為標準方波(方波的跳變處即是電壓正弦波的過零處)，標準方波經高速光耦6N137隔離輸出，轉變為0-5V、跳變沿<0. 2us、占空比為 50%的方波并傳送至CPU的I/O 口作為過零方波反饋輸入。反饋標準方波過零投入誤差Uo<(0. 2us/1000us)*220V=0. 04V，在此誤差下，即使考慮變壓器的最小電抗，過零投入電容器時涌流沖擊不會超過額定值的5%。如圖2，軟件實現算法如下輸出部分。程序中首先設置好脈沖序列數和脈沖頻率，并將輸出置為推挽結構。CPU在檢測到方波上跳沿的同時，推挽結構的I/O 口采用程序步進的方式發送第一個脈沖，在發送下一個脈沖前對反饋波形進行分析，判斷可控硅導通情況如果輸入口線為低電平，說明當前時刻可控硅為導通狀態，則繼續發送下一個脈沖并進行導通判斷，直至整個過程可控硅均導通方可閉合磁保持繼電器。在整個發送脈沖與通斷判斷過程中，若發送某一個脈沖后CPU判斷口線為高電平，說明當前時刻可控硅沒有導通，則放棄后續的脈沖發送及閉合磁保持繼電器的動作，有效杜絕可控硅不可靠導通時磁保持繼電器盲目閉合造成的隱患。軟硬件的有效結合，輸入部分和輸出部分可靠配合，解決了電壓過零檢測不準確時可控硅涌流過大的問題，同時也解決了可控硅不可靠導通時磁保持繼電器閉合造成的燒毀設備的風險。低壓復合開關設計中的安全、可靠的核心問題從根本上予以解決，為電力系統安全可靠地運行奠定了堅實的基礎。本專利技術并不局限于前述的具體實施方式。本專利技術擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。權利要求1.復合開關步進式觸發的設計方法，其特征在于在軟件上將反饋信號與CPU步進式脈沖互為配合，用于實現可控硅觸發過程的實時跟蹤保護和用于磁保持繼電器閉合前可控硅可靠導通；其具體工作步驟是輸入部分在復合開關沒有投入時，磁保持繼電器與可控硅均斷開，220V的壓降全部加在復合開關上下兩端，通過電壓互感器將復合開關上下兩端的電壓轉化為弱電信號，電壓比較器LM311及相關電路將弱電信號轉換為標準方波，標準方波經高速光耦6W37隔離輸出，轉變為0-5V、跳變沿<0. 2us、占空比為50%的方波并傳送至CPU的I/O 口作為過零方波反饋輸入；輸出部分程序中首先設置好脈沖序列數和脈沖頻率，并將輸出置為推挽結構；CPU在檢測到方波上跳沿的同時，推挽結構的I/O 口采用程序步進的方式發送第一個脈沖，在發送下一個脈沖前對反饋波形進行分析，判斷可控硅導通情況如果輸入口線為低電平，判斷為當前時刻可控硅為導通狀態，則繼續發送下一個脈沖并進行導通判斷，直至整個過程可控硅均導通方可閉合磁保持繼電器。2.一種根據權利要求1所述的復合開關步進式觸發的設計方法，，其特征在于在整個發送脈沖與通斷判斷過程中，若發送某一個脈沖后CPU判斷口線為高電平，判斷為當前時刻可控硅沒有導通，則放棄后續的脈沖發送及閉合磁保持繼電器的動作，即可控硅觸發過程的實時跟蹤保護。3.一種應用如權利要求1所述的復合開關步進式觸發的設計方法的系統，其特征在于該系統硬件包括脈沖變壓器、可控硅、磁保持繼電器、電壓互感器，電壓比較器LM311， 高速光耦6N137，PIC處理器。全文摘要本專利技術公開了一種復合開關步進式觸發的設計方法,其特征在于在軟件上將反饋信號與CPU步進式脈沖互為配合，用以實現可控硅觸發過程的實時跟蹤從而保證磁保持繼電器閉合前可控硅可靠導通。而應用所述設計方法的核心單元，其硬件包括脈沖變壓器，可控硅、磁保持繼電器、電壓互感器，電壓比較器LM311，高速光耦6本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．復合開關步進式觸發的設計方法，其特征在于：在軟件上將反饋信號與ＣＰＵ步進式脈沖互為配合，用于實現可控硅觸發過程的實時跟蹤保護和用于磁保持繼電器閉合前可控硅可靠導通；其具體工作步驟是：輸入部分：在復合開關沒有投入時，磁保持繼電器與可控硅均斷開，２２０Ｖ的壓降全部加在復合開關上下兩端，通過電壓互感器將復合開關上下兩端的電壓轉化為弱電信號，電壓比較器ＬＭ３１１及相關電路將弱電信號轉換為標準方波，標準方波經高速光耦６Ｎ１３７隔離輸出，轉變為０－５Ｖ、跳變沿（０．２ｕｓ、占空比為５０％的方波并傳送至ＣＰＵ的Ｉ／Ｏ口作為過零方波反饋輸入；輸出部分：程序中首先設置好脈沖序列數和脈沖頻率，并將輸出置為推挽結構；ＣＰＵ在檢測到方波上跳沿的同時，推挽結構的Ｉ／Ｏ口采用程序步進的方式發送第一個脈沖，在發送下一個脈沖前對反饋波形進行分析，判斷可控硅導通情況：如果輸入口線為低電平，判斷為當前時刻可控硅為導通狀態，則繼續發送下一個脈沖并進行導通判斷，直至整個過程可控硅均導通方可閉合磁保持繼電器。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙剛，胡天祥，閻天圣，黎軍華，
申請(專利權)人：樂山一拉得電網自動化有限公司，
類型：發明
國別省市：51
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