基于无线控制技术的复合开关

李养民

摘要：文章制定出一种借助无线通讯技术复核开关实现方式与工作原理，这种硬件系统通常含有显示电路、控制单片机、无线通信模块、过零检测电路等部分。这种复合开关处理了交流接触器投切电容期间过电压以及涌流问题，还处理晶闸管电容投切出现功耗大以及谐波问题，十分适用在电容投切场合。此设计应用无线通信手段监管投切开关，提高设施可移动性，增加设施的灵活度。因此，这种复合开关的投切使用的寿命较长、没有涌流、没有谐波、功耗较小，在无功率补偿中存在较为广泛的使用以及使用价值前景。

关键词：无线控制；复合开关；通讯技术；无功补偿；分析

引言：伴随无功负荷逐渐提高，无功损耗同时也随之提高。因此，无功功率补偿重要性获得认可，应用于低压侧并联的电容器以增加功率因数受到广泛的使用。无功功率补偿装置通常是由投切电路、主控电路以及电容器构成的。其中，整个装置关键之处就是投切电路。早期的补偿装置应用的是交流接触器用作投切器件，投切时很容易出现涌流，还可能冲击电网，导致电网不稳定。伴随电子器件技术日趋成熟，作为晶闸管来说的投切器件，在电网的电压超过零点时进行投切，可以合理防止出现涌流。在实际的运行期间，晶闸管导通状态可能由于管压功耗，导致一定温升以及功率的损耗，还可能出现谐波电流，使电容器的正常运作受到干扰。晶闸管属于半控性的器件，长期受到反压可能会被烧毁。

1复合开关基本的原理

复合开关的工作原理是，在无功补偿控制器检测出功率因数较下限低时，应用无线技术作出投切的信号。单片机收到无功补偿控制器投入的命令之后，单片机检测电压通过零点时发出触发脉冲。然后，导通晶闸管并将电容器连入电网。在2-3个周期之后，发出信号将磁保持继电器导通。待磁保持继电器逐渐稳定过后，暂停触发信号将晶闸管断开。大多数的导通时间凭借磁保持继电器以承担，在单片机接受命令后，及时向晶闸管作出触发信号。与此同时，作出吸合磁保持继电器信号。由于晶闸管仅可以借助正门级电压与正压来导通。

在电源电压经由零点时，过零检测电路发出单片机信号，明确投切后率先将晶闸管触发完成电压过零的开通，等运行稳定后闭合磁保持继电器把磁保持继电器断开。一旦不需要进行补偿时，应先将晶闸管疏通后再将磁保持继电器断开。晶闸管在继电器断开后，完成电流在经由零点时断开。能够得出的是，处于复合开关投切期间，晶闸管仅仅为工作的一部分，降低了功耗，还能够过载运行，挑选晶闸管的容量时能够裕量较小，进一步减少成本。

由于能够准确的掌控晶闸管是否接通，可以实现相对理想的状态。确保磁保持继电器仅仅是在工作时需要电能。在不作业时依赖于磁场的保持状态，因此消耗的功率较低。对于复合开关主要的电流是由磁保持继电器接受的，晶闸管仅属于短期过渡。

低压无功率补偿控制器于三相电源中一线电流实施采样，再和其他两线电压相位做运算后借助计算，得出电网运行实时的功率因数。复合开关以及低压无功补偿控制器结合使用，有着显示并采集电测量的数据，显示与检测复合投切开关的运行状态以及投切情况，并按照无功功率和目标功率因素来控制投切电容能力。将低压无功补偿控制器经由复合开关和无线模块展开通信。在显示出复合开关运行的状态同时，能够直接的按照当前运行的数据，对电容组展开智能的投切监管，来实现无功补偿成效。

2设计复合开关硬件电路

复合开关设计选择磁保持继电器以及晶闸管并联，磁保持继电器处于断开或是闭合状态后就无需电压维持，可以保持状态。防止出现功率与电压谐波的损耗，同时晶闸管电压过零后开通，防止出现涌流。将二者实施并联，进行优势互补，获得十分理想的成效。借助无线通信技术复合开关主要的电路结构含有过零检测电路、驱动电路、运算电路、电源电路、显示电路以及无线通讯电路。

无线通信工作的原理是，在低压无功补偿控制器确定定控制信号后，无线发射模块连通信号，而后其数据端从低电平转至成高电平。单片机和数据端进行连接，而单片机仅需要判断端口是低电平还是高电平就可以知道是否应用投切电容器。

3设计复合开关软件电路

设计复合开关，含有软件部分以及硬件部分之间互相配合，存在无线控制技术以及仿真硬件电路等设计，控制好晶闸管以及磁保持继电器的通断。其中，最关键的就是怎样在电网电压经过零点时进行投切不会出现谐波与涌流。

投切指令仅有在低压无功补偿控制器以及电压过零点指定投切信号一起发生时才会做出动作。当做出指令后，单片机经由零点后将触发脉冲射出，将晶闸管疏通，等电路稳定运行后，将磁保持器处于闭合状态，断开触发脉冲，让可控硅在经由零点时断开。在电路中若想确保体系不受到干扰是难以实现的，由于干扰信号来源于不同因素，存在许多不确定的原因。一旦电路正常工作期间，磁保持器取代了晶闸管工作，就不再有导通电压损耗，降低了电能的消耗，同时还不会传谐波。在设计中应用变压器、整流二极管和功率开关管，在工作期间均有可能造成电磁干扰，避免干扰可以实施改良电路方式、输出输入滤波器以及接地处理等形式。文章选择滤波电路等方案以增加开关抗干扰的能力，在整体上增加开关电源兼容性，让其在复杂的环境中可以稳定的运行。

在电路中，系统无法实现完全不受干扰。在实际操作中，干扰因素的来源种类比较多，并且存在着不确定的因素。使用的复合开关不但能够降低投切的损耗，并且自身拥有着寿命长，无谐波和涌波的特点，但仍会存在电磁干扰现象，干扰的出现会直接影响到复合开关的使用，基于此问题的出现，在复合开关中加入软件滤波及看门狗能够有效的对系统程序进行监视，如果出现问题故障，软件会迅速的将单片机进行复位，保证单片机能够正常工作，若系统中出现高低电平交替的问题，也会进行复位操作。软件程序能够始终保持控制器的正常使用。

4复合开关的实验结果

借助投切开关以及低压无功补偿设施的结合使用可以完成过零投切性能，就是一旦线路的功率因数较低时，低压无功率控制会输出逻辑高电平，无线发射模块作出投切的信号，接受信号及模块，单片机检测出投切信号以及过零点后作出投切的指令，成功的投切电容，状态显示的电路能够显示出投切的次数。明显应用无线通讯技术降低了布线难度，导致软件电路以及硬件电路变得便捷，增加了可移动性。通过多次的实验后，复合开关可以常规运作。

5总结

文章就不同种类的投切开关出现的问题，参考大量的文献，完成复合开关的设计。借助实际操作以及理论分析，将应用无线通讯技术复合开关较传统投切开关存在更多优势得到证实。无功功率的补偿为电力体系运行最基本的需求，并联电容补偿为最经济可靠且简单的补偿形式。电网上并联的电容为借助检测自动投切的，因此投切开关具有十分重要意义。

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