基于MATLAB仿真的矿用复合开关投切电容器
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2020-06-05
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基
于
MATLAB
仿真的矿用复合开关
投切电容器
王
彦文
，
王淮海
，
刘家宁
，
史金春
（
中
国矿业大学
（
北京
）
机电与信息工程学院
，
北京
100083）
摘 要
：
复合开关在无功功率补偿系统中作为执行机构
一直是一个重要的环节
，
适用于对
660 V
矿井电网无功补偿电容器的通断控制
，
描述了复合开关的基本工作原理及其主电路接线方式
，
详
细阐述了复合开关投切电容器的整个工作过程
，
通过
MATLAB
软件建立系统仿真模型
，
对不同
投切方式和不同投切时刻进行对比仿真研究
，
实现了无功补偿的动态仿真
。
关键词
：
无功补偿
；
复合开关
；
投切电容器
；
过零触发
； MATLAB
仿真
中图分类号
： TD611
文献标志码
： B
文章编号
： 1003 － 496X（ 2012） 04 － 0062 － 03
Switching Capacitor of Mining Composite Switch Based on MATLAB Simulation
WANG Yan － wen，WANG Huai － hai，LIU Jia － ning，SHI Jin － chun
（ School of Mechanical Electronic and Information Engineering，China University of Mining and Technology（ Beijing）
，
Beijing 100083，China）
Abstract： As an execution organ，the composite switch always plays an important role in the reactive power compensation system，
which is suitable for the on － off control of the reactive power compensation capacitor of the 660 V mine electrified wire fence． This pa-
per described the working principle and the connecting ways of the main circuit and elaborated the switching capacitor entire work
process of composite switching in detail． Finally，the simulation model of the whole system is set up by comparing different switching
modes and times based on the simulation of MATLAB，achieving a dynamic simulation of reactive power compensation．
Key words： reactive power compensation； composite switch； switching capacitor； zero － crossing trigger； MATLAB simulation
目
前
，
由于电网中大量无功功率的存在
，
严重影
响着电网电压质量
，
从而使无功补偿技术在电网中
应用越来越广泛
。
通过并联电容器的方式提高电路
功率因数
，
是无功补偿通常采取的补偿方法
。
但何
时投切电容器
，
是需要考虑的一个关键问题
，
如果投
切时刻选取的不合理
，
会产生很大的冲击电流
（
即
涌流
）
，
对
电网造成影响并极容易使晶闸管或是电
容器损坏
，
复合开关采用晶闸管和有触点开关并联
的结构
，
通过单片机进行控制
，
很好的解决了冲击电
流的问题
［1 － 2］
。
1
复合开关基本原理及其主电路接线方式
1． 1 660 V
复合开关基本结构及其优势
660 V
复合开关是低
压无功功率自动补偿装置
中电容器的投切开关
，
基本工作原理是将晶闸管与
有触点开关并接
，
使复合开关在接通和断开的瞬间
具有晶闸管过零投切的优点
，
而在正常接通期间又
具有接触器无功耗的优点
；
与交流接触器
、
可控硅或
固态继电器等开关元件相比较有很大的技术优势
；
复合开关克服了机械开关触点易烧结
、
不能过零投
切的缺点
，
同时也克服了晶闸管投切电容器时
，
功耗
大
、
散热问题突出
、
易产生谐波等不足之处
。
1． 2
复合开关投切电容器的过程分析
1）
电容的投入过程
。
接到来至无功补偿控制
器的投入命令后
，
单片机开始接收过零检验电路的
过零信号
，
而后控制触发电路使晶闸管触发导通
，
延
时闭合接触器
，
延时撤去触发脉冲
。
这个过程中
，
晶
闸管过零触发导通
，
实现了抑制涌流
，
避免了只由交
流接触器完成闭合动作时触头震动所造成触头蚀
损
、
电磁干扰等使其电气寿命低于机械寿命
，
而且需
要经常更换交流接触器的问题
，
这样一来
，
也提高了
无功补偿装置运行的可靠性
。
与此同时
，
交流接触
器的延时接通也摒弃了单以电力电子器件为主构成
的固态开关
，
导通损耗大
，
耐电
、
热应力差
，
大功率时
还要考虑使用散热片而造成的体积大等缺点
［3］
。
电容器的投入过程集中了机械开关与无触点开
·26·
（
第
43
卷
第
4
期
）
设
计
·
开发
DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.2012.04.020
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