真空断路器永磁机构的双线圈变电流控制电路制造技术

真空断路器永磁机构的双线圈变电流控制电路，在合闸过程中，分闸线圈反向通电，抵消部分永磁保持力，降低合闸动作电流，同时调节合闸线圈的电流，在保证刚合速度的前提下，降低铁芯动能和碰撞速度；分闸过程中，分闸线圈正向通电，合闸线圈反向通电或分闸线圈正向通电，合闸线圈正向通电，通过线圈电流测量模块对分、合闸线圈的电压、电流进行采样，并将采集到的数据反馈给中央控制模块，中央处理模块计算当前线圈的中的电流变化率，并以计算结果为依据调整线圈分闸线圈中的电流值；本发明专利技术通过对永磁机构分、合闸线圈的电压、电流的采样反馈，从而调整线圈中的电流幅度，使永磁机构的动作特性与断路器的反力特性达到理想配合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子应用领域，具体涉及一种真空断路器永磁机构的双线圈 变电流控制电路。技术背景双稳态永磁机构是针对真空断路器设计的一种新型操动机构，因其高可 靠性及分、合闸时间分散性小而受到广泛关注，并且大量应用于中压领域。 其主要动作特征为当分间或合闸信号发出后，电源给分闸线圈或合闸线圈 供电，由线圈产生的电磁力克服反力和永磁保持力，带动铁芯进而驱动断路 器触头完成分、合闸操作。当动作完成后，由7乂磁体提供保持力，使触头处 于闭合或者关断的状态。永磁机构的工作状态可以分为合闸、分闸和保持。在合闸操作过程中， 需要给线圈通上足够的电流提供电磁力，克服永磁体的保持力，驱动铁芯动 作。如果将现有双稳态7JC磁机构用于更高电压等级的断路器，因为行程的增 大，磁阻增大，需要更大的驱动电流满足断路器的速度特性要求，现有电容 供电方式，无、 ^供如此大的电流，从而限制了永磁机构在高电压等级断路 器上的应用。而分闸过程与合闸过程不同，由于断路器反力和超程的存在， 会造成启动电流不够，铁芯驱动力突变的问题，使速度特性曲线呈现马鞍型, 影响刚，度。如果突变严重，还有分闸失败的可能性。分、合闸过程中存在的另一个重要问题是动作时间过长。高电压等级的 断路器要求更快的动作速度，在安匝数一定的条件下，为了适当降低电流， 只能增大匝数，线圈匝数越多，电感越大，电流上升到动作要求电流的时间 也会越长，导致动作时间过长，将会导致分、合闸时间分散性增大，无法满足同步关合的要求。现有的机构设计， 一般关注于结构的合理性，使永磁机构的特性与真空 断路器的特性良好配合，但依照传统的单线圈控制策略显然无法克服电流过 大，动作时间过长，刚舰度不够的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种能够提高7乂磁机构运动行程，实现双稳态7lC磁机构开断高电压等级断路器；优化刚分、刚^I度；减少闭合过程中触头 弹跳;'降低工作电流及动作时间，实现双线圈供电、可变电流控制的智能型 真空断路器永磁机构的双线圈变电流控帝魄路。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括与交流电源相连接的 整流iiM模块，该整流滤波模块的输出端与充电模块的电流输入端相连接， 充电模块的输出端与控制电容的输入端相连接，控制电容的电压反馈端与控 制电容检测模块的输入端相连接，'电容检测模块的信号输出端与充电模块的 信号输入端相连，电容检测模块的另一输出端与用于监控控制电容检测模块 状态的中央处理模块的信号输入端相连，控制电容的电流输出端通过功率开 关管及电流切换模块与分闸线圈和合闸线圈相连接，分闸线圈和合闸线圈的 电流反馈信号通过线圈电流测量模:t，供给中央处理模块，中央处理模±央9 通过驱动模块与功率开关管相连接，用于调节功率开关管的PWM占空比，中 央处理模±央还与为其提供电源的控制电源相连，用于输入分、合闸操作信号 的开关量经过光电隔离输入到中央处理模块。本专利技术的中央处理模块的输入端还与用于断路器智能操作的MS传, 相连接；中央处理模块的输入端还与用于判断分、合闸操作是否到位的位置 开关相连接；交流电源输入到变压器T的初级，变压器T的次级连接到整流 滤波模块的电桥的l， 3输入端，整流^)t波模块的电桥的2端通过P艮流电阻 Rl连接到充电模块的晶闸管BT151的1端，晶闸管BT151的2端连接到控制 电容Cl的1端，控制电容Cl的输入端2连接到电桥的输出端3，控制电容C1上的电压通过采样电阻R2， R3提供给控制电容检测模块的U1比较器 CJ339A的5端，Ul比较器CJ339A的4端与9V电源相连，Ul比较器CJ339A 的2端通过电阻R5输出给控制电容检测模i央U2比较器CJ339B的8端，U2 比较器CJ339B的9端经过分压电阻R6， R7与9V电源相连，控制电容Cl还 通过采样电阻R2， R3与电压U3比较器CJ339C的7端，U3电压比较器CJ339C 的6端连接到一个经过电阻R9， R10分压的9V电源上，U3电压比较器CJ339C 的1端输出给U4光耦4N25A的2端，U4光耦4N25A的4端送一个信号给中 央处理模块的I/0端口92，用于控制电容C1的故障报警；中央处理模块的 P丽端口 45连接到U5光耦4N25B的2端口 ， U5光耦4N25B的3端连接到驱 动模块的第一兰极管T1的B端，第一三极管T1的C端与第二三极管T2，第 三三极管T3的B端相连，第二三极管T2的C端与12V电源相连，第HH极 管T3的C端连接至帳拟地，第一三极管Tl ，第HH极管T3的E端与功率开 关管IGBT1的1端相连，功率开关管IGBT1的3端与控制电容的Cl的1端相 连；功率开关管IGBT1的2端与电流切换模块的Ull继电器RELAY的7端相 连，继电器RELAY的8端与模拟地相连，继电器RELAY的9， 12端口与U10 线圈C0IL的1端相连，继电器RELAY的10， 11端口与U10线圈COIL的2 端连接，中央处理模块的P丽端口 46与U9光耦4N25C的2端相连，U9光耦 4N25C的3端与电流切换模块的U10继电器RELAY的6端相连，U9光耦4N25C 的4端与模拟地相连;功率开关管IGBT1的2端和功率开关管IGBT3的3端、 线圈COIL的1端相连，功率开关管IGBT2的2端和IGBT4的3端、U12线圈 COIL的2端相连，功率开关管IGBT的1端分别与中央处理模±央的1/093， 94， 95， 98端口相连；线圈COIL的2端分别连接到电流互感器CT的4， 3端， 电流互感器CT的1， 2端接入U13放大器LM358的2， 3端，其一端输入到中 央处理模块的A/D174端口 ，用于线圈电流的测量。-本专利技术通M永磁机构分、合闸线圈的电压、电流的采样反馈，计算当 前线圈的中的电流变化率，从而调整线圈中的电流幅度，使永磁机构的动作特性与断路器的反力餘性达到理想配合；在合闸过程中，分闸线圈反向通电， 抵消部分永磁保持力，降低合闸动作电流，同时不断调节合闸线圈的电流， 在保证刚魏度的鹏下，降低了铁芯动能和碰撞速度以减少或者消除操动 机构在闭合瞬间产生的振动、弹跳，提高断路器的电寿命；在分闸操作有两 种不同的方案1、分闸线圈正向通电，合闸线圈反向通电，分、合闸线圈所 加的电压不同，电流也就不同，这样一方面保证了断路器所要求的刚^I度， 另一方面由于抵消了永磁力，避免了由于超程的存在而导致的力特性的突变， 避免了铁芯速度特性曲线呈现马鞍型；2、分、合闸线圈都正向通电，分、合 闸线圈所加的电压不同，通电时间也不同，这样由于提高了合闸位置的保持 力，相应的提高了分闸动作电流，也可以实现提高刚分速度的目的。本专利技术 动作过程中两个线圈相互配合作用，所需分、合闸线圈的匝数减小。线圈匝 数减少，电感降低，线圈电流上升速率加大，电流达到工作电流所需时间减 少，进而减少分、合闸动作总时间。 附图说明图1是本专利技术永磁力^tf程关系图，其中横坐标为行程，纵坐标为电磁力；图2是本专利技术线圈电流变化图，其中横坐标为时间，纵坐标为电流； 图3是本专利技术PWM波占空比变化图，其中横坐标为时间，纵坐标为电压; 图4是本专利技术控制电路框图；图5是本专利技术控制电容监测模±央4和充电模±央3的电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
真空断路器永磁机构的双线圈变电流控制电路，包括与交流电源（１）相连接的整流滤波模块（２），其特征在于：该整流滤波模块（２）的输出端与充电模块（３）的电流输入端相连接，充电模块（３）的输出端与控制电容（５）的输入端相连接，控制电容（５）的电压反馈端与控制电容检测模块（４）的输入端相连接，电容检测模块（４）的信号输出端与充电模块（３）的信号输入端相连，电容检测模块（４）的另一输出端与用于监控控制电容检测模块（４）状态的中央处理模块（９）的信号输入端相连，控制电容（５）的电流输出端通过功率开关管（１３、１５）及电流切换模块（１６）与分闸线圈（１９）和合闸线圈（２０）相连接，分闸线圈（１９）和合闸线圈（２０）的电流反馈信号通过线圈电流测量模块（２３）提供给中央处理模块（９），中央处理模块（９）通过驱动模块（１２、１４）与功率开关管（１３、１５）相连接，用于调节功率开关管（１３、１５）的ＰＷＭ占空比，中央处理模块（９）还与为其提供电源的控制电源（６）相连，用于输入分、合闸操作信号的开关量（７）经过光电隔离（８）输入到中央处理模块（９）。

【技术特征摘要】
1、真空断路器永磁机构的双线圈变电流控制电路，包括与交流电源(1)相连接的整流滤波模块(2)，其特征在于该整流滤波模块(2)的输出端与充电模块(3)的电流输入端相连接，充电模块(3)的输出端与控制电容(5)的输入端相连接，控制电容(5)的电压反馈端与控制电容检测模块(4)的输入端相连接，电容检测模块(4)的信号输出端与充电模块(3)的信号输入端相连，电容检测模块(4)的另一输出端与用于监控控制电容检测模块(4)状态的中央处理模块(9)的信号输入端相连，控制电容(5)的电流输出端通过功率开关管(13、15)及电流切换模块(16)与分闸线圈(19)和合闸线圈(20)相连接，分闸线圈(19)和合闸线圈(20)的电流反馈信号通过线圈电流测量模块(23)提供给中央处理模块(9)，中央处理模块(9)通过驱动模块(12、14)与功率开关管(13、15)相连接，用于调节功率开关管(13、15)的PWM占空比，中央处理模块(9)还与为其提供电源的控制电源(6)相连，用于输入分、合闸操作信号的开关量(7)经过光电隔离(8)输入到中央处理模块(9)。2、根据权利要求1所述的真空断路器永磁机构的双线圈变电流控制电 路，其特征在于所说的中央处理模±央(9)的输入端还与用于断路器智能操 作的》，传感器(10)相连接。3、 根据权利要求1所述的真空断路器7乂磁机构的双线圈变电流控制电 路，其特征在于所说的中央处理模块(9)的输入端还与用于判断分、合闸 操作是否到位的位置开关(11)相连接。4、 根据权利要求1所述的真空断路器永磁机构的双线圈变电流控制电 路，其特征在于所说的交流电源(1)输入到变压器T的初级，变压器T 的次级连接到整流熗波模决(2)的电桥的l， 3输入端，整流滄波模决(2) 的电桥的2端通过限流电阻R1连接到充电模±央(3)的晶闸管BT151的1端，晶闸管BT151的2端连接到控制电容Cl的1端，控制电容Cl的输入端2连 接到电桥的输出端3，控制电容C1上的电压通过采样电阻R2， R3提供给控 制电容检测模块(4)的U1比较器CJ339A的5端，Ul比较器CJ339A的4 端与9V电源相连，Ul比较器CJ339A的2端通过电阻R5输出给控制电容检 测模块U2比较器CJ339B的'8端，.U2比较器CJ339B的9端经过分压电阻R6， R7与9V电源相连，控制电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿英三，王振兴，王建华，姚建军，刘志远，
申请(专利权)人：西安交通大学，陕西工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：87[]