电磁铁驱动控制方法、装置及混合式自动转换开关制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁铁驱动控制方法。从接通所述电磁铁的直流驱动电源的t0时刻开始，根据直流驱动电源电压对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测；在达到预设时间t2前的任一t1时刻，实时计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值并预测t1～t2期间的磁链积分值，进而获得t0～t2期间的磁链积分估测值，如出现磁链积分估测值大于等于预设磁链积分阈值时，则立即关断所述电磁铁的直流驱动电源，否则，在t2时刻关断所述电磁铁的直流驱动电源。本发明专利技术还公开了一种电磁铁驱动控制装置及一种混合式自动转换开关。相比现有技术，本发明专利技术可在保证混合式自动转换开关性能的同时，有效降低硬件电路复杂程度及系统成本和体积。程度及系统成本和体积。程度及系统成本和体积。

【技术实现步骤摘要】
电磁铁驱动控制方法、装置及混合式自动转换开关


[0001]本专利技术涉及一种电磁铁驱动控制方法。

技术介绍

[0002]在一些紧急供电系统中，需要保障负载连续可靠运行，中断时间要求比较高，一般均小于10ms，而传统的机械式自动转换开关电器(ATSE)转换时间通常设计成30ms或更长，在工作电源异常时切换到备用电源期间会导致负载会中断，难以满足应用需求。
[0003]为此提出了静态转换开关(STS)及混合式自动转换开关等方案，实现工作电源与备用电源之间的无缝切换，其负载中断时间≤4ms，能够满足上述紧急供电系统应用需求，诸如医疗、金融、通讯、机场、银行、数据中心及军事设施等重要负荷。其中STS产品切换时间短，但是正常运行时导通损耗较高；而混合式自动转换开关(例如中国专利技术专利CN105024450B所公开的双电源自动转换装置)正常运行时通过机械式转换开关导通，导通损耗较低，在机械式转换开关进行电源转换期间通过电力电子装置组成的辅助供电回路向负载短时供电，弥补机械开关转换30ms及以上的中断缺口时间，兼备传统机械式导通损耗低、静态转换开关切换时间短的优点。
[0004]现有混合式自动转换开关的机械式转换开关通常采用电磁铁驱动，而要驱动电磁铁则需要配备一额定功率的驱动电源，一方面增加了硬件电路复杂程度，另一方面提高了系统成本和产品体积。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种电磁铁驱动控制方法及装置，可在保证混合式自动转换开关性能的同时，有效降低硬件电路复杂程度及系统成本和体积。
[0006]本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题；
[0007]一种电磁铁驱动控制方法，从接通所述电磁铁的直流驱动电源的t0时刻开始，根据直流驱动电源电压对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测；在达到预设时间t2前的任一t1时刻，实时计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值并预测t1～t2期间的磁链积分值，进而获得t0～t2期间的磁链积分估测值，如出现磁链积分估测值大于等于预设磁链积分阈值时，则立即关断所述电磁铁的直流驱动电源，否则，在t2时刻关断所述电磁铁的直流驱动电源。
[0008]优选地，根据下式对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测：
[0009]Ψ(n)＝Coef
LR
(U(n)Ts+Ψ(n
‑
1))
[0010]其中，Ψ(n)为当前时刻的磁链观测值，Ψ(n
‑
1)为上一中断时刻的磁链观测值，Ts为中断周期，U(n)为当前时刻采样的直流驱动电源电压值，系数L、R分别为所述电磁铁线圈的等效电感值和等效内阻。
[0011]进一步优选地，根据下式计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值
[0012][0013]为上一中断时刻的磁链积分值。
[0014]进一步优选地，根据下式预测t1～t2期间的磁链积分值
[0015][0016]其中m＝(t2‑
t1)/ΔT，ΔT为离散计算时剖分的时间片长度。
[0017]一种电磁铁驱动控制装置，包括：
[0018]开关模块，用于接通或关断所述电磁铁的直流驱动电源；
[0019]磁链观测器，用于从接通所述电磁铁的直流驱动电源的t0时刻开始，根据直流驱动电源电压对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测；
[0020]磁链积分估测模块，用于在达到预设时间t2前的任一t1时刻，实时计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值并预测t1～t2期间的磁链积分值，进而获得t0～t2期间的磁链积分估测值；
[0021]判断模块，用于判断是否出现磁链积分估测值大于等于预设磁链积分阈值的情形，如是，则立即控制开关模块关断，否则，在t2时刻控制开关模块关断。
[0022]优选地，磁链观测器根据下式对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测：
[0023]Ψ(n)＝Coef
LR
(U(n)Ts+Ψ(n
‑
1))
[0024]其中，Ψ(n)为当前时刻的磁链观测值，Ψ(n
‑
1)为上一中断时刻的磁链观测值，Ts为中断周期，U(n)为当前时刻采样的直流驱动电源电压值，系数L、R分别为所述电磁铁线圈的等效电感值和等效内阻。
[0025]进一步优选地，磁链积分估测模块根据下式计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值
[0026][0027]为上一中断时刻的磁链积分值。
[0028]进一步优选地，磁链积分估测模块根据下式预测t1～t2期间的磁链积分值
[0029][0030]其中m＝(t2‑
t1)/ΔT，ΔT为离散计算时剖分的时间片长度。
[0031]基于以上技术方案还可以得到：
[0032]一种混合式自动转换开关，包括由电磁铁驱动的机械式转换开关以及由电力电子装置组成的辅助供电回路，所述辅助供电回路用于在机械式转换开关的转换期间向负载短时供电，所述电磁铁以所述辅助供电回路中的直流母线作为直流驱动电源；所述电磁铁的驱动控制装置为以上任一技术方案所述电磁铁驱动控制装置。
[0033]相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0034]本专利技术所提出的电磁铁驱动控制方案基于电磁铁磁链模型，根据磁链关于时间的积分来对电磁铁进行驱动控制，相比传统的固定导通时间的控制方案，可有效解决驱动电源电压波动所带来的驱动效果变化大的问题；
[0035]本专利技术所提出的混合式自动转换开关以辅助供电回路中的直流母线作为机械式转换开关电磁铁的直流驱动电源，并采用上述电磁铁驱动控制方案，在有效降低硬件电路复杂程度及系统成本和体积的同时，还解决了负载变化导致驱动电源电压波动，进而影响负载在电源转换过程中的断电时间的问题。
附图说明
[0036]图1为本专利技术电磁铁驱动控制方法的控制原理框图；
[0037]图2为电磁铁驱动时间与磁链关系示意图。
具体实施方式
[0038]针对现有混合式自动转换开关需要专门的电磁铁控制电源所带来的硬件电路复杂程度及系统成本和体积问题，本专利技术的解决思路是取消额外的电磁铁驱动电源，直接以辅助供电回路中的直流母线作为机械式转换开关电磁铁的直流驱动电源，以降低硬件电路复杂程度及系统成本和体积。
[0039]然而在实践中发现采用该方案会导致随着负载的不同，辅助供电回路中的直流母线电压也会随之发生变化；如采用传统的电磁铁固定时间驱动方法，母线电压波动会导致电磁铁驱动效果变化较大，机械式转换开关动、静触头的斥开分离时间波动较大。由于在斥开前阶段，负载通过机械式转换开关保持与异常电源硬连接，从而导致负载电压钳位，辅助供电回路由于输出能力限幅无法实现快速灭弧后对负载进行短时供能，保障负载电压在正常范围内，故而负载供电中断时间受限于斥开时间，当母线电压过低时，斥开时间会延长，负载供电中断时间也会加长，从而导致难以满足紧急供电系统的应用需求。
[0040]为解决上述问题，本专利技术提出了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁铁驱动控制方法，其特征在于，从接通所述电磁铁的直流驱动电源的t0时刻开始，根据直流驱动电源电压对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测；在达到预设时间t2前的任一t1时刻，实时计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值并预测t1～t2期间的磁链积分值，进而获得t0～t2期间的磁链积分估测值，如出现磁链积分估测值大于等于预设磁链积分阈值时，则立即关断所述电磁铁的直流驱动电源，否则，在t2时刻关断所述电磁铁的直流驱动电源。2.如权利要求1所述电磁铁驱动控制方法，其特征在于，根据下式对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测：Ψ(n)＝Coef
LR
(U(n)Ts+Ψ(n
‑
1))其中，Ψ(n)为当前时刻的磁链观测值，Ψ(n
‑
1)为上一中断时刻的磁链观测值，Ts为中断周期，U(n)为当前时刻采样的直流驱动电源电压值，系数L、R分别为所述电磁铁线圈的等效电感值和等效内阻。3.如权利要求2所述电磁铁驱动控制方法，其特征在于，根据下式计算电磁铁在t0～t1期间的磁链积分值期间的磁链积分值期间的磁链积分值为上一中断时刻的磁链积分值。4.如权利要求2所述电磁铁驱动控制方法，其特征在于，根据下式预测t1～t2期间的磁链积分值链积分值其中m＝(t2‑
t1)/ΔT，ΔT为离散计算时剖分的时间片长度。5.一种电磁铁驱动控制装置，其特征在于，包括：开关模块，用于接通或关断所述电磁铁的直流驱动电源；磁链观测器，用于从接通所述电磁铁的直流驱动电源的t0时刻开始，根据直流驱动电源电压对该电磁铁的磁链Ψ进行实时观测；磁链积分估测模块，用于在达到...

【专利技术属性】
技术研发人员：章宽，李志鹏，陈利东，
申请(专利权)人：常熟开关制造有限公司原常熟开关厂，
类型：发明
国别省市：