用于开关设备的线圈的控制模块和开关设备制造技术

本公开涉及一种用于开关设备的线圈的控制模块和开关设备。控制模块(20)可以包括开关单元(210)，其与线圈(10)串联连接在供电模块(30)与接地之间。控制模块(20)还包括检测单元(220)，其具有的输入端连接至开关单元(210)，被配置为检测开关单元(210)所在的线路上在开关单元(210)与接地之间的位置处的电平以输出电平信号。控制模块(20)还包括调节单元(230)，其连接至检测单元(220)以及开关单元(210)的控制极，并且被配置为基于从检测单元(220)接收到的电平信号控制开关单元(210)的接通或关断。根据本公开实施例的控制模块，能够通过线圈的电流的实时调节使得开关设备的吸合以及吸持操作更加稳定。吸持操作更加稳定。吸持操作更加稳定。

【技术实现步骤摘要】
用于开关设备的线圈的控制模块和开关设备


[0001]本公开的实施例总体上涉及电力领域，特别地涉及用于开关设备的线圈的控制模块和开关设备。

技术介绍

[0002]在电力网络中，开关设备用于切断和接通负载电路以及在事故状态下切断故障电路，从而对电力系统起到控制和保护作用，保证了电力网络以及用电设备的安全运行。在开关设备的操作机构中有一个叫电磁铁的重要部件，它的工作原理是利用电磁力的作用，使接触器或断路器中的脱扣机构拉动操作机构动作，从而实现开关的分闸或合闸。对于开关设备的分闸和合闸操作，目前已经运用了微控制器控制技术。然而，需要一种基于硬件的控制模块来实现对开关设备的分闸和合闸的稳定控制。此外，目前的开关设备的控制技术存在开关设备的吸合和吸持功率较高等问题。如何避免这些问题，对于安全供电有着十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]本公开的实施例提供了一种用于开关设备的线圈的控制模块和开关设备，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。
[0004]根据本公开的第一方面，提供了一种用于开关设备的线圈的控制模块，所述线圈与供电模块连接，所述控制模块可以包括：开关单元，与所述线圈串联连接在所述供电模块与接地之间；检测单元，其具有的输入端连接至所述开关单元，被配置为检测所述开关单元所在的线路上在所述开关单元与所述接地之间的位置处的电平以输出电平信号；以及调节单元，连接至所述检测单元以及所述开关单元的控制极，并且被配置为基于从所述检测单元接收到的所述电平信号控制所述开关单元的接通或关断。根据本公开实施例的控制模块，能够实现通过线圈的电流的实时调节，从而使得开关设备的吸合以及吸持操作更加稳定，从而提高了开关设备的安全性。
[0005]在一些实施例中，所述控制模块还包括：定时单元，连接至所述调节单元，所述控制模块连接到所述供电模块，并且被配置为：在从所述供电模块接收到电力后的、所述定时单元确定的第一预定时段，所述调节单元比较所述电平信号与第一阈值电平，并且响应于所述电平信号高于所述第一阈值电平而生成用于关断所述开关单元的控制信号，以及响应于所述电平信号低于或等于所述第一阈值电平而生成用于接通所述开关单元的控制信号。
[0006]在一些实施例中，所述第一阈值电平是与所述开关设备的吸合电流相关联的电平，并且所述吸合电流是适于改变所述开关设备的接触状态的电流。
[0007]在一些实施例中，所述第一预定时段在100ms到200ms之间。
[0008]在一些实施例中，所述调节单元进一步被配置为在所述第一预定时段之后的、所述定时单元确定的第二预定时段比较所述电平信号与第二阈值电平，并且响应于所述电平信号高于所述第二阈值电平而生成用于关断所述开关单元的控制信号，以及响应于所述电
平信号低于或等于所述第二阈值电平而生成用于接通所述开关单元的控制信号。
[0009]在一些实施例中，所述第二阈值电平是与所述开关设备的吸持电流相关联的电平，并且所述吸持电流是适于保持所述开关设备的接触状态的电流。
[0010]在一些实施例中，控制模块还包括测量电阻，所述测量电阻位于所述开关单元与所述接地之间，其中所述第一阈值电平是基于所述测量电阻与所述开关设备的吸合电流确定的，并且所述第二阈值电平是基于所述测量电阻与所述开关设备的吸持电流确定的。
[0011]在一些实施例中，所述开关单元是三极管，其具有的源极被电连接至所述线圈，其具有的漏极接地，并且其具有的栅极被连接至所述调节单元。
[0012]根据本公开的第二方面，提供一种开关设备，包括线圈；根据第一方面所述的控制模块；以及供电模块，与线圈连接，其中开关设备是接触器或断路器。
[0013]在一些实施例中，开关设备还包括续流单元，所述续流单元与所述线圈并联连接。
附图说明
[0014]通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出本公开的若干实施例。
[0015]图1示出根据本公开的实施例的用于控制开关设备的线圈的控制模块的示意性框图。
[0016]图2示出根据本公开的实施例的用于控制开关设备的线圈的控制模块的电路原理图。
[0017]在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
[0018]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0019]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方位或者位置关系，仅为了便于描述本公开的原理，而不是指示或者暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本公开的限制。
[0020]如前所述，诸如接触器、断路器等的开关设备的线圈通常被设置为在微控制单元的控制下实现开关设备的合闸和分闸。作为示例，在正常接通电源时，微控制单元可以对经过线圈的电流进行控制，从而改变线圈中的电磁铁的状态，进而实现开关设备的合闸，并且在断开电源时，微控制单元可以对经过线圈的电流进行控制，从而实现开关设备的分闸。然而，微控制单元本身存在输入电压范围小以及随时可能发生的供应链短缺的问题，因此，需要基于硬件电路对线圈的控制模块进行优化设计，以使开关设备的吸合以及吸持操作更加稳定。
[0021]进一步地，应理解，由于电磁铁及其相连的操作机构具有可观的质量，故改变开关设备的接触状态所需的电流通常远大于保持开关设备的接触状态所需的电流。因此，传统的开关设备通常会耗费过量的功率来保持开关设备的接触状态。这些过量的功率造成了电力的浪费并且产生了不需要的热量，增加了开关设备的危险性。
[0022]针对此，根据本公开实施例，提供一种用于开关设备的线圈的控制模块，以在基于硬件电路的基础上，通过优化的电路设计使得开关设备的吸合以及吸持操作更加稳定，进而提高开关设备的安全性。下面结合附图来详细说明根据本公开实施例的用于开关设备的线圈的控制模块的原理。
[0023]图1示出根据本公开的实施例的用于控制开关设备的线圈的控制模块20的示意性框图。如图1所示，供电模块30将电力传输至线圈10，在线圈10通电时，其中的电磁铁将会产生电磁力，从而拉动开关设备中的操作机构动作。控制模块20以与线圈10串联的方式连接在供电模块30与接地之间。具体地，控制模块20主要可以包含开关单元210、检测单元220、和调节单元230三个部分。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于开关设备的线圈(10)的控制模块(20)，所述线圈(10)与供电模块(30)连接，其特征在于，所述控制模块(20)包括：开关单元(210)，与所述线圈(10)串联连接在所述供电模块(30)与接地之间；检测单元(220)，其具有的输入端连接至所述开关单元(210)，被配置为检测所述开关单元(210)所在的线路上在所述开关单元(210)与所述接地之间的位置处的电平以输出电平信号；以及调节单元(230)，连接至所述检测单元(220)以及所述开关单元(210)的控制极，并且被配置为基于从所述检测单元(220)接收到的所述电平信号控制所述开关单元(210)的接通或关断。2.根据权利要求1所述的控制模块(20)，其特征在于，还包括：定时单元，连接至所述调节单元，其中所述控制模块(20)连接到所述供电模块(30)并且被配置为：在从所述供电模块(30)接收到电力后的、所述定时单元确定的第一预定时段，所述调节单元(230)比较所述电平信号与第一阈值电平，并且响应于所述电平信号高于所述第一阈值电平而生成用于关断所述开关单元(210)的控制信号，以及响应于所述电平信号低于或等于所述第一阈值电平而生成用于接通所述开关单元(210)的控制信号。3.根据权利要求2所述的控制模块(20)，其特征在于，所述第一阈值电平是与所述开关设备的吸合电流相关联的电平，并且所述吸合电流是适于改变所述开关设备的接触状态的电流。4.根据权利要求3所述的控制模块(20)，其特征在于，所述第一预定时段在100ms到200ms之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌清，刘佳威，阮晓波，
申请(专利权)人：施耐德电气工业公司，
类型：新型
国别省市：