同步开关的发展历史
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发布时间：2022-07-15 07:12
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时间：2023-11-24 15:51
同步开关（或选相开关 ）与现在常用的复合开关相比较，省略了与磁保持继电器接点并联的晶闸管组件，于是结构简化，成本降低，又避免了晶闸管组件所容易出现的故障，因此可靠性大大提高。
低压电容器投切开关的应用经历了一个由简单粗犷到理性精细的发展过程： 仔细分析研究交流接触器和可控硅开关的各自优缺点，我们发现如果把二者巧妙地结合起来、优势互补，即发挥接触器运行功耗小的优点，又可实现晶闸管开关过零投切的功能，便可以做出一个较为理想的投切元件，这就是复合开关研发的基本思路。这种投切开关同时具备了交流接触器和电力电子投切开关二者的优点，不但抑制了涌流、避免了拉弧，而且晶闸管功耗明显降低，不再需要配备笨重的散热器和冷却风扇。把二者结合起来的关键是两元件间的时序配合必须默契，可控硅开关负责控制电容器的投入和切除，交流接触器负责保持电容器投入后的接通，当接触器投入后可控硅开关就立即退出运行，这样就避免了晶闸管元件的损耗发热。这种看似很理想的复合开关在2002 年全国仅有几家企业可以研发生产，现在生产厂家已增加到数十家。目前的复合开关虽然外型结构和电路有所不同，但内在原理基本相同：用小型三端封装的可控硅作为电容器的投切单元，用大功率永磁式磁保持继电器代替交流接触器负责保持电容器投入后电路的导通，其过零检测元件是一粒电压过零型光耦双向晶闸管。从原理上看，复合开关是一种理想的投切元件，但实际上并非如此，它还存在着一些缺陷：
（1）小型三端（TOP）封装晶闸管由于结构性原因，目前其短时通流容量不能做得很低（低于60A ），反向耐压一般也只能达到1600V 左右，这就*了它的应用范围。经仿真和计算得到在38OV 的系统电压下，电容器理想开断时的稳态过电压就可能达到1600V ，当系统电压高于380V （这是常有的情况）或非理想开断时的暂态过电压就可能远大于晶闸管的反向耐压（1600V） ，众所周知晶闸管是一种对热和电冲击很敏感的半导体元件，一旦出现冲击电流或电压超过其容许值，就会立即造成损坏，而且这种损坏是永久性的。实际运行情况也已经表明复合开关的故障率相当高。
（2）由于采用了晶闸管等结构复杂的电子元器件，成本随之上升，与交流接触器低廉的价格难以相比。
（3）复合开关的过零是由电压过零型光耦检测控制的，从微观上看它并不是真正意义上的过零投切，而是在触发电压低于16V～40V 时（相当于2～5度电角度）导通，仍有一定的涌流。
（4）复合开关技术既使用可控硅又使用继电器，结构就变得相当复杂，而且由于晶闸管对dv/dt的敏感性也导致其比较容易损坏。
由上述分析比较可见，目前使用于低压补偿装中的各种投切开关都不是十分完美的，有必要进一步研究开发一种更为理想的电容器过零投切开关。 同步开关是近年来发展起来的一种新型专用无功补偿电容器投切开关，是传统的机械开关与现代微电子技术的完美结合产物。它吸收了交流接触器控制结构简单，复合开关零电压投入、零电流切除等优点，成功地将投入、切除产生的瞬间涌流控制在额定运行电流的3倍以内，完美地解决了在电容器投切过程中出现的高电压谐波和大涌流等问题。
同步开关不再使用晶闸管元件，而是以单片机为核心，辅以高精度的采样回路和合理的程序设计替换了复合开关中最易损坏的晶闸管元件，不仅避免了因晶闸管组件的存在所容易出现的故障，还将选相精度从原来复合开关的2～5电度角提高到1电度角，在一定意义上的做到了无涌流，实现了较为理想的过零投切；而且为了更进一步抑制电容器投切开关开断时的暂态过电压，同步开关还增设了有效的放电回路，将过电压限定在安全区以内，使其能安全可靠的频繁投切。
同步开关应用了单片机技术，不仅能通过RS485通讯控制方式对多至64路电容器进行控制，还具备通讯功能，可将基层单位的电气测量信息实时发送到上级电网，为发展智能化电网作好准备；同步开关还可以实现共补和分补，以适应用户的不同需求；同步开关的驱动功耗仅有1-3W，最大限度的做到了节约能源。
同步开关不仅可以广泛应用于低压无功补偿装置，或作为在特殊场合下的开关元件使用，还特别适用于南方户外夏天高温潮湿(+60℃以上)、北方户外低温寒冷(-40℃以下)的恶劣环境下长期运行。
综上所述，同步开关不仅大大提高了电容器投切开关的安全可靠性，还很节能环保、经济耐用，是交流接触器及复合开关理想的换代产品，专家普遍认为：同步开关必将替代复合开关和交流接触器成为无功补偿电容器投切开关的主流。
