带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构用控制电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构用控制电路及方法，其中，所述控制电路包括电源电路、控制信号模块和驱动电路，所述驱动电路包括两个并联的第一储能电容C1和第二储能电容C2，以及分闸回路S1和合闸回路S2；其中，分闸回路S1和合闸回路S2之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2相互连接，第一储能电容C1和第二储能电容C2分别通过第五开关管Q5和第六开关管Q6给合闸回路和分闸回路放电。本发明专利技术简化电路结构，节省控制器开支，同时可以合理利用线圈中的残余能量，提高电能的利用效率，减小储能电容放电压降，缩短储能电容充电时间。

【技术实现步骤摘要】
带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构用控制电路及方法
本专利技术属于高压真空断路器领域，尤其是一种控制带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构的电路和方法。
技术介绍
永磁真空断路器由于机构动作时间分散性小、结构简单、故障率低等特点，近年来在中压断路器领域得到了广泛的应用，并进一步向高压领域发展。高压真空断路器对开距的要求较大，一般126kV高压真空断路器的开距通常在60mm左右，加上超程距离，动铁心的行程通常达到80mm，这就要求操动机构有更高的分合闸速度。现有用于低压永磁真空断路器的控制电路和控制方法，分合闸速度往往会达不到高压真空断路器的要求，甚至造成难以完成分合闸操作的现象。同时，由于线圈驱动回路中续流回路的存在，使得线圈上的残余能量会直接消耗掉，导致电能的浪费，使得储能电容放电电压降较大，电容充电时间延长。
技术实现思路
专利技术目的：一个目的是提供一种用于五线圈高压永磁操动机构的控制电路以及控制方法，以解决现有技术存在的至少一个问题，提高分合闸的速度，并进一步提供电能利用率。技术方案：一种五线圈高压永磁操动机构，包括辅助起动机构，与辅助起动机构同轴设置的主体操动机构，位于辅助起动机构和主动操动机构之间非磁性垫片，以及贯穿上述三者的导杆；所述辅助起动机构包括一级静铁芯、位于一级静铁芯内部的辅助动铁芯和推盘，以及绕制于辅助动铁芯外侧的启动合闸线圈和起动分闸线圈；所述主体操动机构包括二级静铁芯，位于二级静铁芯内部并随导杆转动的主动铁芯，绕制于主动铁芯外周的辅助分闸线圈、主动合闸线圈和主动分闸线圈，以及位于主动合闸线圈和主动分闸线圈之间的内导磁环和永磁体。一种带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构用控制电路，包括电源电路、控制信号模块和驱动电路，所述电源电路用于给储能电容充电以及为整个控制电路提供工作电压；所述控制信号模块用于接收分合闸动作指令并为驱动电路的开关管提供驱动信号；所述驱动电路包括两个并联的第一储能电容C1和第二储能电容C2，以及分闸回路S1和合闸回路S2；其中，分闸回路S1和合闸回路S2之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2相互连接，第一储能电容C1和第二储能电容C2分别通过第五开关管Q5和第六开关管Q6给合闸回路和分闸回路放电。所述分闸回路S1包括起动分闸线圈L1、与起动分闸线圈L1并联的辅助分闸线圈L2、与上述启动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2串联的第一驱动开关管Q1，以及主分闸线圈L4和第三驱动开关管Q3；所述合闸回路S2包括起动合闸线圈L5、第四驱动开关管Q4，以及主合闸线圈L3和第二驱动开关管Q2。上述机构及电路的控制方法为：分闸操作时，分闸回路S1中开关管导通与关断顺序为：首先导通第五开关管Q5和第一开关管Q1，第一储能电容C1通过第一开关管Q1向起动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2通电，然后关断第五开关管Q5，同时导通第六开关管Q6和第三开关管Q3，使得起动分闸线圈L1、辅助分闸线圈L2中残余能量和储能第二储能电容C2通过第三开关管Q3向主分闸线圈L4通电，最后依次关断第六开关管Q6、第一开关管Q1和第三开关管Q3，完成分闸动作。合闸操作时，合闸回路S2中开关管导通与关断顺序为：首先导通第六开关管Q6和第四开关管Q4，第二储能电容C2通过第四开关管Q4向起动合闸线圈L5通电，然后关断第六开关管Q6，同时导通第五开关管Q5和第二开关管Q2，使得起动合闸线圈L5中的残余能量和第一储能电容C1通过第二开关管Q2向主合闸线圈L3通电，最后依次关断第五开关管Q5、第二开关管Q2和第四开关管Q4，完成合闸动作。有益效果：本专利技术实现了操动机构动作的两级加速，提高刚分速度和机构分合闸平均速度。通过控制电路的设计避免了单独设置线圈续流回路，本专利技术简化电路结构，节省控制器开支，同时可以合理利用线圈中的残余能量，提高电能的利用效率，减小储能电容放电压降，缩短储能电容充电时间。附图说明图1是本专利技术的原理图。图2是本专利技术带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操作机构示意图；图中，1导杆、2辅助起动机构、3主体操动机构、4一级静铁心、5起动合闸线圈、6起动分闸线圈、7辅助动铁心、8推盘、9二级静铁心、10辅助分闸线圈、11主合闸线圈、12主分闸线圈、13内导磁环、14永磁体、15主动铁心、16非磁性材料垫片。具体实施方式如图1和图2所示，本专利技术五线圈高压永磁操动机构，其特征在于，包括辅助起动机构2，与辅助起动机构同轴设置的主体操动机构3，位于辅助起动机构和主动操动机构之间非磁性垫片16，以及贯穿上述三者的导杆1；所述辅助起动机构包括一级静铁芯4、位于一级静铁芯内部的辅助动铁芯7和推盘8，以及绕制于辅助动铁芯外侧的启动合闸线圈5和起动分闸线圈6；所述主体操动机构包括二级静铁芯9，位于二级静铁芯内部并随导杆转动的主动铁芯15，绕制于主动铁芯外周的辅助分闸线圈10、主动合闸线圈11和主动分闸线圈12，以及位于主动合闸线圈和主动分闸线圈之间的内导磁环13和永磁体14。对于上述操动机构，构建一种带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构用控制电路，包括电源电路、控制信号模块和驱动电路，电源电路为储能电容提供充电以及为整个控制电路提供工作电压；控制信号模块用以接收分合闸动作指令并为驱动电路的开关管提供驱动信号；驱动电路包括两个储能电容C1和C2、分闸回路S1和合闸回路S2，其中分闸回路S1和合闸回路S2之间通过续流二极管D1和D2相互连接，储能电容C1和C2分别通过开关管Q5和Q6给合闸回路和分闸回路放电。如图1所示，分闸回路S1由两条支路组成：第一开关管Q1、起动分闸线圈L1、辅助分闸线圈L2构成了第一条支路，第三开关管Q3和主分闸线圈L4构成了第二条支路。两条支路之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2相互连接，使得起动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2中的续流可以流入主分闸线圈L4中，减少第二储能电容C2所需要提供给主分闸线圈L4的能量，降低电容放电压降，同时，主分闸线圈L4也可以通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2完成续流。合闸回路S2由两条支路组成：所述合闸回路S2由两条支路组成：第四开关管Q4和起动合闸线圈L5构成了第一条支路；第二开关管Q2和主合闸线圈L3构成了第二条支路。与分闸回路S1类似，合闸回路S2的两条支路也通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2进行能量交互，使得起动合闸线圈L5中的残余能量可以转移到主合闸线圈L3中，减小第一储能电容C1放电压降。分闸回路的电路连接关系如下：起动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2并联后与第一开关管Q1的发射极串联构成第一条支路，主分闸线圈L4与第三开关管Q3的发射极串联构成第二条支路，第一条支路和第二条支路之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2串联。合闸回路的电路连接关系如下：起动合闸线圈L5和第四开关管Q4的发射极串联构成第一条支路，主合闸线圈L3和第二开关管Q2串联构成第二条支路，第一条支路和第二条支路之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2串联。如图1所示，分闸操作时，分闸回路S1中开关管导通与关断顺序为：首先导通第五开关管Q5和第一开关管Q1，第一储能电容C1通过第一开关管Q1向起动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2通电，然后关断第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构的控制电路，其特征在于：包括电源电路、控制信号模块和驱动电路，所述电源电路用于给储能电容充电以及为整个控制电路提供工作电压；所述控制信号模块用于接收分合闸动作指令并为驱动电路的开关管提供驱动信号；所述驱动电路包括两个并联的第一储能电容C1和第二储能电容C2，以及分闸回路S1和合闸回路S2；其中，分闸回路S1和合闸回路S2之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2相互连接，第一储能电容C1和第二储能电容C2分别通过第五开关管Q5和第六开关管Q6给合闸回路和分闸回路放电。

【技术特征摘要】
1.一种用于带辅助分闸线圈的五线圈高压永磁操动机构的控制电路，其特征在于：包括电源电路、控制信号模块和驱动电路，所述电源电路用于给储能电容充电以及为整个控制电路提供工作电压；所述控制信号模块用于接收分合闸动作指令并为驱动电路的开关管提供驱动信号；所述驱动电路包括两个并联的第一储能电容C1和第二储能电容C2，以及分闸回路S1和合闸回路S2；其中，分闸回路S1和合闸回路S2之间通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2相互连接，第一储能电容C1和第二储能电容C2分别通过第五开关管Q5和第六开关管Q6给合闸回路和分闸回路放电；所述分闸回路S1包括起动分闸线圈L1、与起动分闸线圈L1并联的辅助分闸线圈L2、与上述起动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2串联的第一驱动开关管Q1，以及主分闸线圈L4和第三驱动开关管Q3；所述合闸回路S2包括起动合闸线圈L5、第四驱动开关管Q4，以及主合闸线圈L3和第二驱动开关管Q2；所述第一驱动开关管Q1的发射极与起动分闸线圈L1和辅助分闸线圈L2的一端连接，其集电极与第五开关管Q5的发射极连接，所述第五开关管Q5的集电极与第一储能电容C1的一端连接；所述第二驱动开关管Q2的发射极与主合闸线圈L3的一端连接，其集电极与第五开关管Q5的发射极连接；所述第五开关管Q5的发射极与第一续流二极管D1的阴极连接；所述起动分闸线圈L1、辅助分闸线圈L2、主合闸线圈L3和第一储能电容C1的另一端与第二续流二极管D2的阳极连接；所述第三驱动开关管Q3的发射极与主分闸线圈L4的一端连接，其集电极与第二续流二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹤云，陈亚彬，柳庆东，徐喆明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32