[发明专利]一种批量电磁开关的混联控制方法

说明书

本发明涉及一种批量电磁开关的混联控制方法，将批量电磁开关的触头系统串并联，利用智能控制技术使批量开关协同动作，实现单触头结构的电磁开关难以完成的大容量线路的频繁通断。方案包括电磁开关混联结构、线圈驱动拓扑和无传感器伺服控制部分。电磁开关混联结构部分实现电磁开关的扩容运行；各单台开关配有独立的线圈驱动拓扑，线圈驱动拓扑部分用于控制开关电磁操动机构的励磁能量；无传感器伺服控制部分用于估计开关的运动位置和运动状态，并根据批量开关运动状态协同优化结果，控制线圈驱动拓扑。在批量开关动作过程中，运动状态协同优化结果使开关逼近最优运动状态运行，兼容各单台开关间动作的差异，并适应不同的用电系统。

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，特别是一种批量电磁开关的混联控制方法。

背景技术

发展新能源已经成为优化能源结构的重要举措，在未来很长一段时间内，新能源仍将持续快速发展。新基建背景下，光伏发电、风力发电等新能源发电装机量不断增长，大型加工设备的应用需求持续增长，矿业、化工、船舶港口、冶金等行业也呈现出快速发展的趋势。随着加工设备的大型化，重型机器在冶金、矿山等地的大量使用，发电机组、各类电动机、变电设备和配电系统的负载显著增加。在实际运行过程中，负载投切、电机正反转控制时，线路中出现的涌流、过载电流的幅值逐渐增加，且二次侧控制回路固有的供电线路较短，导致故障情况下的过载和短路电流水平较高，用于二次侧控制回路的交流电磁开关容量难以满足需求。例如，在龙门刨床中，用于电机正反转控制的电磁开关，由于分断能力不足，出现熔焊。然而，在大功率用电系统中，扩大各相单触头结构的单台电磁开关的容量存在诸多技术瓶颈：触点接触面积有限，大电流下单极触头结构热容量难以继续提升，触头发热严重；开关尺寸受限，导致灭弧室尺寸小，可采用的灭弧调控手段相对较少，难以频繁分断高电压、大电流线路并保持较高的电寿命；灭弧介质和触头材料主要依赖材料特性，增强磁吹，提高分断速度存在上限。

将多台开关的触头以串、并联方式连接使用，是常见的一种扩容思路。例如，为满足矿山、冶金等行业用于起重机的控制需求将2台1250A交流电磁开关的触头两两并联扩容成1台2000A的交流电磁开关，为满足±550kV直流高压线路开断的速动性要求将6台110kV高速开关串联使用。然而在电磁开关串、并联使用过程中，时常存在利用率低的问题，扩容系数通常小于串并联触头数量，特别是随着主回路线路的容量增大，扩容系数快速下降。在电磁开关触头串、并联使用过程中，触头的分布参数、开关动作过程的协同性、各触头间均压和均流效果、燃弧特性等多种因素限制了开关混联后的通断能力、使用寿命的提升，也限制了其应用场合。在多触头串、并联使用的通断过程中，各触头动作过程的同步性对并联时的电流转移现象、串联时的动态均压效果有直接的影响，因此保证各触头动作过程的同步性和运动状态轨迹是提高混联后通断能力的重要环节。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种批量电磁开关的混联控制方法，不涉及机械参数，批量开关中存在的机械参数的差异不影响各台开关的运动位置观测，为批量开关的控制奠定基础。

本发明采用以下方案实现：一种批量电磁开关的混联控制方法，提供一批量电磁开关的混联控制电路；所述批量电磁开关的混联控制电路包括电磁开关混联结构单元、多个线圈驱动拓扑单元和多个无传感器伺服控制单元；所述电磁开关混联结构单元用于实现电磁开关的扩容运行；所述电磁开关混联结构单元中各单台开关配有独立的线圈驱动拓扑单元，线圈驱动拓扑单元用于控制所述电磁开关混联结构单元中各开关电磁操动机构的励磁能量；所述无传感器伺服控制单元用于估计所述电磁开关混联结构单元中开关的运动位置和运动状态，并根据批量开关运动状态协同优化结果，控制线圈驱动拓扑；在批量开关动作过程中，运动状态协同优化结果使所述电磁开关混联结构单元逼近最优运动状态运行。