技术领域
[0001] 本实用新型属于
电子电力技术领域，尤其涉及一种电力电容投切开关及电容补偿柜。
背景技术
[0002] 传统的电容补偿柜采用交流
接触器作为投切开关，接入电容的瞬间产生很大的涌流，造成接触器的触头处产生火花，容易烧毁触头，而在分断电容时可能粘住触头，造成触头拉不开。继传统机械触点投切开关之后，出现无触点的电子开关—双向晶闸管，可以实现过零触发，限制电容器合闸产生的涌流，但开关
电路运行时有较大的导通压降，带来
电能损耗和发热的问题。为了解决此类开关问题，产生了复合开关。它由双向晶闸管与交流接触器并联构成，具有过零触发、动作时间短、限制电容器合闸涌流、触点不
烧结的优点，但耐
电压、
电流冲击性较差。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种电力电容投切开关及电容补偿柜，旨在解决传统的电力电容投切开关耐电压、电流冲击性差，能耗高的问题。
[0004] 一种电力电容投切开关，包括：
[0005] 三个继电器，分别用于连接三相
母线和电力电容器；
[0006] 三个过零检测电路，分别与三个所述继电器的触点连接，用于检测电压过零
信号；
[0007]
控制器，与三个所述过零检测电路连接，接收所述电压过零信号并在驱动端口输出驱动信号；及
[0008] 驱动电路，与所述控制器和三个所述继电器的线圈连接，接收所述驱动信号，驱动三个所述继电器的触点闭合或断开。
[0009] 优选地，所述过零检测电路包括降压单元、电源单元、信号放大单元以及光电
耦合器，其中：
[0010] 所述降压单元的输入端与所述继电器的触点的一端连接，所述降压单元的输出端与所述电源单元的输入端和所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的电源端接所述电源单元的输出正极，所述光电耦合器的发
光源输入端接所述信号放大单元的输出端，所述光电耦合器的发光源输出端接所述电源单元的输出负极，所述电源单元的输出负极接所述继电器的触点的另一端，所述光电耦合器的受光器输入端接电源，所述光电耦合器的受光器输出端作为所述过零检测电路的输出端接所述控制器。
[0011] 优选地，所述电源单元包括一
整流桥、一稳压
二极管及一储能电容，所述整流桥接所述降压单元的输出端，所述稳压二极管的
阳极作为所述电源单元的输出正极接所述整流桥的输出正极，
阴极作为所述电源单元的输出负极接所述整流桥的输出负极，所述储能电容与所述稳压二极管并联。
[0012] 优选地，所述信号放大单元包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的控制端接所述降压单元的输出端，所述第一开关管的输入端接所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的输入端接所述电源单元的输出正极，所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输出端接所述光电耦合器的发光源输入端。
[0013] 优选地，所述第一开关管和所述第二开关管为PNP
三极管，所述第一开关管和所述第二开关管的控制端、输入端和输出端分别为PNP三极管的基极、发射极和集
电极。
[0014] 优选地，还包括：
[0015] 第一限流
电阻，连接在所述光电耦合器的发光源输入端和发光源输出端之间；及[0016] 第二限流电阻，连接在所述电源单元输出负极和所述光电耦合器的发光源输出端之间。
[0017] 优选地，还包括：
[0018] 第一分压电阻，所述光电耦合器的受光器输出端通过所述第一分压电阻接地；及[0019] 滤波电容，与所述第一分压电阻并联。
[0020] 优选地，所述驱动电路包括四个半桥驱动电路，四个所述半桥驱动电路的输入端与所述控制器的四个驱动端口连接，四个所述半桥驱动电路的输出端中相邻的两个分别与一个所述继电器的线圈的两端连接。
[0021] 优选地，所述半桥驱动电路包括第一NPN三极管、第二NPN三极管、第三NPN三极管、第一PNP三极管、第一
续流二极管、第二续流二极管及第三限流电阻，其中：
[0022] 所述第三限流电阻的一端、第一续流二极管的阴极、第一NPN三极管的集电极和第二NPN三极管的集电极接电源，所述第三限流电阻另一端接所述第一 NPN三极管的基极、第三NPN三极管的集电极和第一PNP三极管的基极，第三NPN三极管的发射极、第一PNP三极管的集电极和所述第二续流二极管的阳极接地，所述第一NPN三极管的发射极接所述第二NPN三极管的基极，所述第二NPN三极管的发射极和所述第一PNP三极管的发射极共接并作为所述半桥驱动电路的输出端，且与所述第一续流二极管的阳极和第二续流二极管阴极连接。
[0023] 此外，还提供了一种电容补偿柜，包括三相母线和电力电容器，包括上述的电力电容投切开关，所述电力电容投切开关连接在所述三相母线和所述电力电容器之间。
[0024] 上述的电力电容投切开关在复合开关的
基础上，取消了双向晶闸管，采用替换成了继电器，并通过电压过零检测，控制继电器在电压过零点闭合。解决了耐电压、电流冲击性差的问题，另外，由于只有继电器作为导通电力电容的器件，电能损耗非常低。
附图说明
[0025] 图1为本实用新型较佳
实施例提供的电力电容投切开关结构示意图；
[0026] 图2为图1所示的电力电容投切开关中过零检测电路的示例电路原理图；
[0027] 图3为图1所示的电力电容投切开关中驱动电路的示例电路原理图；
[0028] 图4为图1所示的电力电容投切开关中供电电路的示例电路原理图。
具体实施方式
[0029] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030] 请参阅图1，本实用新型较佳实施例中的电力电容投切开关包括进线
端子 UA、UB、UC接电力系统的三相母线A、B、C，出线端子VA、VB、VC接三相电力电容的三个端子。还包括三个继电器J1、J2、J3、三个过零检测电路100、控制器200、驱动电路300和用于提供个开关工作电源的供电电路400。
[0031] 三个继电器J1、J2、J3分别用于连接三相母线A、B、C和电力电容器C，实际是连接在进线端子UA、UB、UC和出线端子VA、VB、VC之间；三个过零检测电路100分别与三个所述继电器J1、J2、J3的触点连接，用于检测母线上的交流电压过零信号；控制器200与三个所述过零检测电路100连接，接收所述电压过零信号并在驱动端口输出驱动信号；驱动电路300与所述控制器200 和三个所述继电器J1、J2、J3的线圈连接，接收所述驱动信号，驱动三个所述继电器J1、J2、J3的触点闭合或断开。
[0032] 本实施例中，三个继电器J1、J2、J3采用行程时间短，触点低弹小，一致性好的磁保持继电器。
[0033] 请参阅图2，本实施例中，过零检测电路100包括降压单元101、电源单元102、信号放大单元103以及光电耦合器104，所述降压单元101的输入端与所述继电器J1、J2、J3的触点的一端VA连接，所述降压单元101的输出端与所述电源单元102的输入端和所述信号放大单元103的输入端连接，所述信号放大单元103的电源端接所述电源单元102的输出正极，所述光电耦合器104的发光源输入端接所述信号放大单元103的输出端，所述光电耦合器104的发光源输出端接所述电源单元102的输出负极，所述电源单元102的输出负极接所述继电器J1、J2、J3的触点的另一端UA，所述光电耦合器104的受光器输入端接电源，所述光电耦合器104的受光器输出端作为所述过零检测电路100的输出端CPA接所述控制器200。
[0034] 降压单元101包括
串联连接的分压电阻RJ1和分压电阻RJ2。电源单元102 包括一整流桥、一稳压二极管ZD1及一储能电容EC5。整流桥为全桥整流桥或半桥
整理桥，本实施例中为半桥整流桥，包括二极管Q31A和二极管Q31B，二极管Q31A的阴极和二极管Q31B的阳极接降压单元101的输出端，二极管 Q31A的阳极为整流桥的输出负极，二极管Q31B的阴极为整流桥的输出正极。所述稳压二极管ZD1的阳极作为所述电源单元102的输出正极接所述整流桥的输出正极，阴极作为所述电源单元102的输出负极接所述整流桥的输出负极，所述储能电容EC5与所述稳压二极管ZD1并联。
[0035] 所述信号放大单元103包括第一开关管Q10和第二开关管Q9，所述第一开关管Q10的控制端接所述降压单元101的输出端，所述第一开关管Q10的输入端接所述第二开关管Q9的控制端，所述第二开关管Q9的输入端接所述电源单元102的输出正极，所述第一开关管Q10的输出端和所述第二开关管Q9的输出端接所述光电耦合器104的发光源输入端。本实施例中，第一开关管Q10 和所述第二开关管Q9为PNP三极管，所述第一开关管Q10和所述第二开关管 Q9的控制端、输入端和输出端分别为PNP三极管的基极、发射极和集电极。
[0036] 过零检测电路100还包括：第一限流电阻R30、第二限流电阻R34、第一分压电阻RPID和一滤波电容C15。
[0037] 第一限流电阻R30连接在所述光电耦合器104的发光源输入端和发光源输出端之间；第二限流电阻R34，连接在所述电源单元102输出负极和所述光电耦合器104的发光源输出端之间。所述光电耦合器104的受光器输出端通过所述第一分压电阻RPID接地；滤波电容C15与所述第一分压电阻RPID并联。
[0038] 如图2所示，继电器J1的线圈未导通时，触电的两端UA和VA之间有380V 的交流电，通过分压电阻RJ1和RJ2降压。储能电容EC5是供电电源，当电压 VA>UA时，对储能电容EC5充电。稳压二极管ZD1，使储能电容EC5的电压最高是5V。开关管Q9、Q10是将电压过零信号放大，当VA>UA时，开关管 Q10和Q9不通，当VA
输出电压过零信号。[0039] 请参阅图3，本实施例中，驱动电路300包括四个相同的半桥驱动电路301、 302、303、304，四个所述半桥驱动电路301、302、303、304的输入端与所述控制器200的四个驱动端口i1、i2、i3、i4连接，四个所述半桥驱动电路301、 302、303、304的输出端中相邻的两个分别与一个所述继电器J1/J2/J3的线圈的两端连接。如图3所示，半桥驱动电路301的输出端#B+和半桥驱动电路302 的输出端#B-/A-接第一个继电器J1的线圈，半桥驱动电路302的输出端#B-/A- 和半桥驱动电路303的输出端#A+/C+接第二个继电器J2的线圈，半桥驱动电路303的输出端#A+/C+和半桥驱动电路304的输出端#C-接第二个继电器J3的线圈。
[0040] 以其中一个半桥驱动电路301为例说明电路原理，半桥驱动电路301包括第一NPN三极管Q8、第二NPN三极管Q26、第三NPN三极管Q7、第一PNP 三极管Q30、第一续流二极管、第二续流二极管及第三限流电阻R10，其中：
[0041] 第一续流二极管和第二续流二极管构成双二极管Q22，所述第三限流电阻 R10的一端、第一续流二极管的阴极、第一NPN三极管Q8的集电极和第二 NPN三极管Q26的集电极接电源，所述第三限流电阻R10另一端接所述第一 NPN三极管Q8的基极、第三NPN三极管Q7的集电极和第一PNP三极管Q30 的基极，第三NPN三极管Q7的发射极、第一PNP三极管Q30的集电极和所述第二续流二极管的阳极接地，所述第一NPN三极管Q8的发射极接所述第二 NPN三极管Q26的基极，所述第二NPN三极管Q26的发射极和所述第一PNP 三极管Q30的发射极共接并作为所述半桥驱动电路301的输出端，且与所述第一续流二极管的阳极和第二续流二极管阴极连接。
[0042] 以半桥驱动电路301为例，第二NPN三极管Q26和第一PNP三极管Q30 组成了其中的一个
驱动桥。双二极管Q22是用来续留用的双二极管，当继电器 J1断开时，放掉继电器J1的线圈的残余电流。第三NPN三极管Q7和限流电阻组成一个电平转换电路，把控制器200的输出的5V的TTL信号，转化为12V 的信号送到驱动桥。传统的技术方案中，说驱动3个继电器，需要3个全桥电路或者6个半桥电路。在本实施例中，我们用4个半桥控制3个继电器，节约了电路的成本，能够分别驱动3个继电器，也可以使3个继电器同时吸合或者断开。
[0043] 请参阅图4，本实施例中，供电电路包括保险丝F1，
变压器T1，整流桥 BG1，二极管D9，电容器EC1、EC2、EC10，三极管Q37、稳压二极管ZD6、和稳压芯片U3。保险丝F1防止电路异常时发生的
短路。变压器T1将220V交流电降压到12V。整流桥BG1把交流信号变成直流信号。电容器EC1、EC2是滤波电容，滤出电路的纹波。稳压二极管ZD6防止电压过高烧坏电路。三极管 Q37和稳压二极管ZD6组成了一个稳压电路，稳压芯片U3接收稳压电路输出的电压+V，变换成5V电压输出。
[0044] 此外，还提供了一种电容补偿柜，包括三相母线和电力电容器和上述的电力电容投切开关，所述电力电容投切开关连接在所述三相母线和所述电力电容器之间。
[0045] 上述的电力电容投切开关在复合开关的基础上，取消了双向晶闸管，采用替换成了继电器，并通过电压过零检测，控制继电器在电压过零点闭合。解决了耐电压、电流冲击性差的问题，另外，由于只有继电器作为导通电力电容的器件，电能损耗非常低。
[0046] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
