[发明专利]基于脉宽调制技术的永磁机构控制器

说明书

技术领域

本发明属于输配电设备的中低压电器领域，涉及一种永磁机构控制器，特别涉及一种基于脉宽调制技术的永磁机构控制器。

背景技术

由于直流电网结构的特有优点，在船舶电力等领域具有由传统的低压交流辐射型网络向中压交流/直流环网过渡的趋势。因此开展中压直流电力系统及配套设备的研究已成为世界性的热点。对于中压直流电网而言，直流断路器的缺乏使其成为研究直流网络保护动作的重要环节之一。由于永磁机构所具有的独特优点及其在真空断路器和接触器领域的成功应用，永磁操动机构也逐渐应用于直流断路器领域。

近年来前人针对永磁机构做过各种有益的探索，这些探索主要基于如下思想，即将电磁操动机构或弹簧操动机构替换成永磁机构，利用永磁力使永磁机构保持在合闸位置，通过合闸控制和分闸控制实现永磁机构的合闸与分闸。虽然具备上述工作特性的传统永磁机构具有节能降噪，简化结构，提高吸合可靠性等诸多优点，然而这些研究还存在一些缺陷，主要表现为以下两种形式：一、永磁机构驱动控制器在电网系统供电电压偏低或不正常供电时，永磁机构无法可靠分断；二、当长期失电后，永磁机构因人为原因不慎闭合需要分断时，由于控制电路无储能而无法分断。

针对上述不足，申请人也进行了专题研究，并先后申请了专利号为CN200510041964.1，专利名为‘永磁机构接触器合闸失压保护和分闸提高刚分速度的方法’的专利和专利号为CN200610104936.4，专利名为‘一种具有并联磁路的永磁机构接触器’的专利，对传统永磁机构工作原理提出了改进，提高了永磁机构工作可靠性，也保留了传统永磁机构所具的节能降噪等优点，并在此基础上提出了工作原理有别于传统永磁机构的新型永磁机构，新型永磁机构的工作原理主要进行了以下改进：永磁机构在合闸位置处永久磁铁提供的磁吸力小于弹簧反力，给线圈通一较小电流，使永久磁铁和线圈的合成磁势产生吸力保持永磁机构闭合，当电网系统供电电压偏低或线圈两端不通电时永磁机构会在反力作用下自动分断。

目前，对于永磁机构控制器的研究大都集中在传统永磁机构控制器上，但是由于上述无需分闸控制能够自动分断的新型永磁机构其控制原理与传统永磁机构不同，故对于该新型永磁机构的控制器还少有研究。此外现有控制器普遍引入微处理器，虽然微处理器能够实现对传统永磁机构分、合闸的智能控制，但仍存在一些不足，主要表现在当开关电器运行于恶劣的工作环境中时，由于众多干扰源可能造成微处理器软硬件无法正常工作，例如：硬件部分，通常微处理器都有一个复位引脚，用于系统的复位，但复位电路易受电源波动的干扰，当微处理器电源受到干扰后，电压下降至低电平时，复位端电位也随之下降至低电平，使微处理器无法正常工作；软件部分，程序在运行过程中，有时由于某种噪声干扰的影响，会出现死循坏现象，或者出现程序“乱飞”现象，影响系统的正常工作。上述因素都会降低控制器的工作稳定性和可靠性。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提出一种基于脉宽调制技术(PWM)的永磁机构控制器，以实现对上述新型永磁机构的控制，该控制器以PWM控制芯片为核心元件采用电子电路控制，克服了上述现有控制器的不足，具有电路结构简单，体积小，控制过程稳定，抗干扰能力强及成本低廉等优点。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术方案：

一种基于脉宽调制技术的永磁机构控制器，包括线圈供电模块和脉宽调制控制模块，其特征在于，所述的线圈供电模块由整流滤波电路和相连接的降压斩波电路组成；所述的脉宽调制控制模块由延时电路、控制信号调节电路和PWM控制电路组成；在脉宽调制控制模块内部，延时电路、控制信号调节电路和PWM控制电路依次相连，辅助电源分别为延时电路、控制信号调节电路和PWM控制电路提供所需直流电压；脉宽调制控制模块的PWM控制电路与线圈供电模块的降压斩波电路连通；

交流输入电源经整流滤波电路整流滤波为降压斩波电路所需的平滑直流电压，该平滑直流电压通过降压斩波电路获得所需的可调直流斩波电压加在永磁机构操作线圈上；

脉宽调制控制模块的PWM控制电路将延时电路和控制信号调节电路提供的可变给定控制信号与PWM控制电路产生的锯齿波信号进行比较，确定输出控制脉冲的占空比，通过控制脉冲的通断调节线圈两端的直流斩波电压。

本发明提出的基于脉宽调制(PWM)技术的永磁机构控制器，具有如下的技术特点：