[实用新型]一种基于PWM的单稳态真空断路器永磁操动机构的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电器自动化控制领域，尤其涉及一种基于PWM的单稳态真空断路器永磁操动机构控制装置。

背景技术

传统开关的动作相位是随机的，在接通和分断电力系统时容易产生很大的浪涌电流和很高的感应过电压，导致开关设备的使用寿命和电力系统的供电质量降低。因此，研究断路器的智能控制技术既能够保证供电可靠性，稳定性及提高电能质量，且对切实提高企业的生产效率和设备的使用寿命有着重要意义。

同步关合控制技术从原理上能有效地削弱断路器分合闸时所产生的涌流和过电压，其实质是断路器动、静触头在控制系统的控制下，在电力系统电压波形的指定相角处关合，使得空载变压器、电容器和空载线路等电力设备在对自身和系统冲击最小的情况下投入电力系统的一种智能控制技术。该技术优于合闸电阻、串联电抗器等传统的抑制暂态过程的方法。但是传统的操动机构通常是由复杂的传动机构组成的机械系统，运动时间分散性大，运动可控性差、响应速度慢，因而很难实现机械运动的精确控制。

真空断路器永磁操动机构的机械传动简单，零部件只有弹簧操动机构的40%左右，线圈励磁电流产生的磁场直接驱动动铁芯，动铁芯直接推动真空断路器的主轴作合分闸运动，无需传统的机械脱扣及锁扣装置，这种简单、直接的传动方式使得永磁操动机构的分合闸时间稳定且运动时间分散性小。因此真空断路器永磁操动机构在分合闸时间的精确度方面能够满足同步关合控制技术的要求。但是，由于环境条件不同将导致真空断路器的动作时间具有分散性，例如，在常温时永磁材料的矫顽磁力为850kA/m，而当温度为80℃时，矫顽磁力下降为750kA/m，产生的直接结果是永磁机构的保持力变小，合成磁场密度降低，进而造成断路器的合闸时间发生变化。而同步关合抑制涌流和过电压的效果主要取决于断路器关合相位的准确度，所以控制系统需对动作时间的分散性进行补偿。目前传统的动作时间补偿方法是控制系统通过对各种影响因素进行在线检测并计算出由它们引起的动作时间改变的数值，以确定发出动作信号的时刻，此种方法仅能够将分合闸时间误差控制在±2ms，分合闸相位误差达到±36o，但是，同步关合控制技术在智能电网中实用化的前提是关合时间的误差必需在±0.5ms以内，这样才有可能比较精确地控制合闸相位，所以目前的控制系统实际运行中对涌流和过电压的抑制能力较低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PWM的单稳态真空断路器永磁操动机构控制装置，具体有以下技术方案实现：

所述基于PWM的单稳态真空断路器永磁操动机构的控制装置，与断路器永磁操动机构通信连接，包括微处理器、储能电容、驱动电路、电流信号采样电路、触头位置检测电路、充放电控制回路以及相位检测电路，所述储能电容、驱动电路分别与永磁机构连接，所述电流信号采样电路与永磁机构通信连接，所述触头位置检测电路与永磁操动机构断路器的触头通信连接，所述驱动电路、电流信号采样电路、触头位置检测电路以及相位检测电路分别与微处理器通信连接，所述相位检测电路连接电源，所述充放电控制回路分别与储能电容以及微处理器通信连接。

所述控制装置的进一步设计在于，所述相位检测电路由电压互感器、运算放大器、电阻以及电容连接组成,所述电压互感器、电容以及一电阻依次串接于所述运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端接地。

所述控制装置的进一步设计在于，所述电流信号采样电路，由霍尔传感器、两运算放大器以及电阻连接组成，所述霍尔传感器连接一运算放大器的同相输入端，再与另一运算放大器的同相输入端连接。

所述控制装置的进一步设计在于，所述储能电容、驱动电路通过一整流电路与永磁机构连接。

所述控制装置的进一步设计在于，所述触头位置检测电路包括一传感器与总线收发器，所述传感器通过总线收发器与微处理器通信连接。

所述控制装置的进一步设计在于，所述充放电控制回路通过磁珠以及阻容与储能电容连接，包括电容电压检测电路与分合闸控制电路，所述电容电压检测电路包括运算放大器与线性光耦，所述线性光耦连接于运算放大器的同相端，所述分合闸控制电路包括绝缘栅双极型晶体管与线性光耦，所述线性光耦分别与储能电容以及绝缘栅双极型晶体管连接。

本实用新型的优点如下：