零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)，包括觸頭回路交流電源和控制回路交直流電源，其特征在于：所述觸頭回路交流電源經(jīng)觸頭回路保護(hù)模塊連接至負(fù)載的一端，所述觸頭回路交流電源還經(jīng)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊、開(kāi)關(guān)主觸頭、電流檢測(cè)模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊連接至負(fù)載的另一端；所述電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電流的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述開(kāi)關(guān)主觸頭兩端并聯(lián)連接觸頭電壓檢測(cè)模塊，所述觸頭電壓檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電壓的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊。本發(fā)明可防止開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，解決了機(jī)構(gòu)分散性和電磨損帶來(lái)的動(dòng)作時(shí)間差異，完成零電壓吸合、零電流分?jǐn)唷⒐?jié)能無(wú)聲運(yùn)行閉環(huán)實(shí)時(shí)控制，提高了開(kāi)關(guān)性能。
【專利說(shuō)明】零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及器械智能控制領(lǐng)域，特別是一種零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]交流供電系統(tǒng)是目前最普及的一種供電系統(tǒng)，交流開(kāi)關(guān)的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流開(kāi)關(guān)。近年來(lái)低壓電器的智能化控制技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種控制方案。但是，大多數(shù)控制方案均是針對(duì)電磁系統(tǒng)展開(kāi)研究的。從高壓直流吸合、低壓直流吸持，到采用數(shù)字控制技術(shù)的吸合閉環(huán)、吸持閉環(huán)控制方案，都是直接控制交流開(kāi)關(guān)的電磁系統(tǒng)而采取的智能化控制策略和控制方案。交流開(kāi)關(guān)在應(yīng)用過(guò)程中，控制主電路的直接體現(xiàn)是觸頭系統(tǒng)的工作狀態(tài)和對(duì)外所呈現(xiàn)的控制模式。
[0003]對(duì)交流開(kāi)關(guān)電器來(lái)說(shuō)，由于其吸合過(guò)程中的觸頭彈跳現(xiàn)象和分?jǐn)噙^(guò)程中的觸頭之間所產(chǎn)生的電弧現(xiàn)象，直接影響整個(gè)電路是否能夠可靠地工作。零電壓吸合零電流分?jǐn)?，是開(kāi)關(guān)工作的理想狀態(tài)?？刂崎_(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)零電壓吸合，就能夠極大減小其吸合彈跳引起的觸頭系統(tǒng)燒損，抑制吸合過(guò)程可能產(chǎn)生的涌流現(xiàn)象，而分?jǐn)噙^(guò)程實(shí)現(xiàn)零電流分?jǐn)?，可以將分?jǐn)噙^(guò)程觸頭系統(tǒng)的磨損降到最低限度。
[0004]隨著電器技術(shù)的不斷進(jìn)步，組合式開(kāi)關(guān)電器得到越來(lái)越多的應(yīng)用。因此，交流單極開(kāi)關(guān)成為發(fā)展的一個(gè)方向。對(duì)于單相交流開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，通過(guò)引入智能化的控制技術(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)零電壓吸合、零電流分?jǐn)嗫刂乒δ堋?br> [0005]本專利發(fā)明一種具有零電壓吸合、零電流分?jǐn)?、?jié)能無(wú)聲運(yùn)行的交流單極智能開(kāi)關(guān)。采用數(shù)字化動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，通過(guò)觸頭電壓檢測(cè)模塊、觸頭電流檢測(cè)模塊、電力載波通信模塊將觸頭系統(tǒng)的信號(hào)引入智能控制模塊中，在吸合過(guò)程對(duì)電磁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，直接控制觸頭的撞擊能量，并調(diào)整動(dòng)作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)零電壓吸合的控制模式；吸持過(guò)程電磁系統(tǒng)工作于電流閉環(huán)斬波模式，自動(dòng)調(diào)整斬波頻率，在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)維持吸持電流的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)節(jié)能無(wú)聲閉環(huán)運(yùn)行；分?jǐn)噙^(guò)程通過(guò)觸頭系統(tǒng)電流檢測(cè)模塊，檢測(cè)觸頭系統(tǒng)的電流，同時(shí)對(duì)電磁系統(tǒng)施加負(fù)壓控制，實(shí)現(xiàn)零電流分?jǐn)嗫刂?。尤其是將電力載波通信技術(shù)引入控制系統(tǒng)中，利用電力載波通信模塊，檢測(cè)觸頭系統(tǒng)的吸合時(shí)間、分?jǐn)鄷r(shí)間、吸合彈跳和彈跳時(shí)間等參數(shù)，并加入閉環(huán)控制中，可以方便的調(diào)整控制參數(shù)，克服機(jī)械結(jié)構(gòu)分散性和電磨損造成的動(dòng)作時(shí)間差異，形成真正意義上的閉環(huán)實(shí)時(shí)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有零電壓吸合、零電流分?jǐn)?、?jié)能無(wú)聲運(yùn)行的零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)，包括觸頭回路交流電源和控制回路交直流電源，所述觸頭回路交流電源經(jīng)觸頭回路保護(hù)模塊連接至負(fù)載的一端，所述觸頭回路交流電源還經(jīng)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊、開(kāi)關(guān)主觸頭、電流檢測(cè)模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊連接至負(fù)載的另一端；所述電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電流的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述開(kāi)關(guān)主觸頭兩端并聯(lián)連接觸頭電壓檢測(cè)模塊，所述觸頭電壓檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)相電壓的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊通過(guò)電力線向電力載波通信信號(hào)接收模塊發(fā)出信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)主觸頭打開(kāi)時(shí)，信號(hào)無(wú)法傳輸，當(dāng)觸頭吸合時(shí)，信號(hào)得以傳輸；通過(guò)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)主觸頭的動(dòng)作時(shí)間與彈跳情況測(cè)試；所述數(shù)字控制模塊通過(guò)第一信號(hào)處理模塊向電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)出動(dòng)作指令，一旦電力載波通信信號(hào)接收模塊接收到指令，通過(guò)第二信號(hào)處理模塊向數(shù)字控制模塊輸送數(shù)據(jù)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別，并通過(guò)對(duì)比發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的異同，判斷開(kāi)關(guān)主觸頭的實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而在線測(cè)量開(kāi)關(guān)主觸頭的固有分合閘時(shí)間和彈跳情況；所述控制回路交直流電壓經(jīng)整流模塊和濾波模塊后，輸出平穩(wěn)直流；電壓采樣模塊并聯(lián)于控制回路交直流電源兩端，用于檢測(cè)輸入電壓有效值，并傳輸給數(shù)字控制模塊；外界輸入信號(hào)模塊連接至所述數(shù)字控制模塊，所述外界輸入信號(hào)模塊，用于接收外界反饋信號(hào)，控制電磁系統(tǒng)的激磁狀態(tài)，或用于接收PLC的過(guò)程控制信號(hào)，對(duì)電磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；所述數(shù)字控制模塊通過(guò)第一隔離驅(qū)動(dòng)電路和第二隔離驅(qū)動(dòng)電路控制第一電力電子開(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)；所述數(shù)字控制模塊還經(jīng)電流傳感器、電磁系統(tǒng)線圈和開(kāi)關(guān)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至開(kāi)關(guān)主觸頭；所述第一電力電子開(kāi)關(guān)經(jīng)第二快恢復(fù)二極管、第二電力電子開(kāi)關(guān)和第一塊恢復(fù)二極管形成回路；所述第一電力電子開(kāi)關(guān)和第二快恢復(fù)二極管相連接至電磁系統(tǒng)線圈；所述第二電力電子開(kāi)關(guān)和第一快恢復(fù)二極管相連接至電流傳感器；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，直流正向電壓施加于電磁系統(tǒng)線圈的兩端；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)同時(shí)截止且電磁系統(tǒng)線圈電流不為零時(shí)，直流負(fù)向電壓施加于電磁系統(tǒng)線圈的兩端；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)只有一個(gè)導(dǎo)通，電磁系統(tǒng)線圈通過(guò)第一電力電子開(kāi)關(guān)和第一快恢復(fù)二極管續(xù)流，或者通過(guò)第二電力電子開(kāi)關(guān)和第二快恢復(fù)二極管續(xù)流時(shí)，電磁系統(tǒng)線圈端電壓為負(fù)的續(xù)流管壓降；所述電流傳感器用于檢測(cè)電磁系統(tǒng)線圈電流。
[0008]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)將數(shù)控技術(shù)引入交流單極開(kāi)關(guān)的智能控制中，具有速度快、體積小、控制方便的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了吸合過(guò)程的零電壓吸合，分?jǐn)噙^(guò)程的零電流分?jǐn)?，以及吸持階段的節(jié)能無(wú)聲運(yùn)行。采用電力載波通信模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控交流單極智能開(kāi)關(guān)的觸頭狀態(tài)，判斷當(dāng)前開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否與所需的控制狀態(tài)一致，進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)閉環(huán)監(jiān)測(cè)，可防止開(kāi)關(guān)誤分?jǐn)嗉罢`導(dǎo)通；
(2)吸合過(guò)程采用了觸頭電壓信號(hào)檢測(cè)、電力載波通信模塊，判斷相電壓的零點(diǎn)、頻率，觸頭彈跳和動(dòng)作時(shí)間，配合電磁系統(tǒng)的閉環(huán)吸合控制，通過(guò)控制動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)速度來(lái)調(diào)整吸合運(yùn)動(dòng)過(guò)程，大幅度減少了吸合過(guò)程的鐵心與觸頭的彈跳，實(shí)現(xiàn)零電壓吸合控制。尤其將電力載波通信技術(shù)引入吸合過(guò)程控制中，設(shè)置吸持過(guò)程中的給定斜率，根據(jù)電力載波通信模塊的實(shí)時(shí)輸出信號(hào)，在閉環(huán)變流控制模式下，靈活控制開(kāi)關(guān)激磁狀態(tài)，可以解決機(jī)械結(jié)構(gòu)分散性和電磨損所帶來(lái)的動(dòng)作時(shí)間差異，完成零電壓吸合控制；
(3)分?jǐn)噙^(guò)程采用了觸頭電流信號(hào)檢測(cè)、電力載波通信模塊，通過(guò)判斷觸頭系統(tǒng)的電流零點(diǎn)、分?jǐn)鄷r(shí)間，控制開(kāi)關(guān)的觸頭在電流零點(diǎn)之前的一個(gè)極小區(qū)域分?jǐn)唷Ｍㄟ^(guò)電力載波通信模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控開(kāi)關(guān)觸頭的狀態(tài)，將分?jǐn)噙^(guò)程分為超程階段和開(kāi)距階段，在超程階段施加負(fù)壓，使觸頭具有較高的剛分速度，提高分?jǐn)嗄芰Γ谟|頭剛分的一段極短時(shí)間后，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行弱磁控制，施加一個(gè)較小的激磁電流，減緩動(dòng)鐵心的分?jǐn)嗨俣?，防止?duì)開(kāi)關(guān)框架造成較大的沖擊及觸頭的回彈，提高開(kāi)關(guān)機(jī)械壽命及分?jǐn)嗫煽啃浴?br> 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)控制原理框圖。
[0010]圖2為本發(fā)明零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)吸合階段的控制原理圖。
[0011]圖3為本發(fā)明零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯A段的控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0013]本發(fā)明一種零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)，包括觸頭回路交流電源和控制回路交直流電源，所述觸頭回路交流電源經(jīng)觸頭回路保護(hù)模塊連接至負(fù)載的一端，所述觸頭回路交流電源還經(jīng)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊、開(kāi)關(guān)主觸頭、電流檢測(cè)模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊連接至負(fù)載的另一端；所述電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電流的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述開(kāi)關(guān)主觸頭兩端并聯(lián)連接觸頭電壓檢測(cè)模塊，所述觸頭電壓檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)相電壓的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊通過(guò)電力線向電力載波通信信號(hào)接收模塊發(fā)出信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)主觸頭打開(kāi)時(shí)，信號(hào)無(wú)法傳輸，當(dāng)觸頭吸合時(shí)，信號(hào)得以傳輸；通過(guò)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)主觸頭的動(dòng)作時(shí)間與彈跳情況測(cè)試；所述數(shù)字控制模塊通過(guò)第一信號(hào)處理模塊向電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)出動(dòng)作指令，一旦電力載波通信信號(hào)接收模塊接收到指令，通過(guò)第二信號(hào)處理模塊向數(shù)字控制模塊輸送數(shù)據(jù)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)另IJ，并通過(guò)對(duì)比發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的異同，判斷開(kāi)關(guān)主觸頭的實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而在線測(cè)量開(kāi)關(guān)主觸頭的固有分合閘時(shí)間和彈跳情況；所述控制回路交直流電壓經(jīng)整流模塊和濾波模塊后，輸出平穩(wěn)直流；電壓采樣模塊并聯(lián)于控制回路交直流電源兩端，用于檢測(cè)輸入電壓有效值，并傳輸給數(shù)字控制模塊；外界輸入信號(hào)模塊連接至所述數(shù)字控制模塊，所述外界輸入信號(hào)模塊，用于接收外界反饋信號(hào)，控制電磁系統(tǒng)的激磁狀態(tài)，或用于接收PLC的過(guò)程控制信號(hào)，對(duì)電磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；所述數(shù)字控制模塊通過(guò)第一隔離驅(qū)動(dòng)電路和第二隔離驅(qū)動(dòng)電路控制第一電力電子開(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)；所述數(shù)字控制模塊還經(jīng)電流傳感器、電磁系統(tǒng)線圈和開(kāi)關(guān)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至開(kāi)關(guān)主觸頭；所述第一電力電子開(kāi)關(guān)經(jīng)第二快恢復(fù)二極管、第二電力電子開(kāi)關(guān)和第一塊恢復(fù)二極管形成回路；所述第一電力電子開(kāi)關(guān)和第二快恢復(fù)二極管相連接至電磁系統(tǒng)線圈；所述第二電力電子開(kāi)關(guān)和第一快恢復(fù)二極管相連接至電流傳感器；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，直流正向電壓施加于電磁系統(tǒng)線圈的兩端；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)同時(shí)截止且電磁系統(tǒng)線圈電流不為零時(shí)，直流負(fù)向電壓施加于電磁系統(tǒng)線圈的兩端；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)只有一個(gè)導(dǎo)通，電磁系統(tǒng)線圈通過(guò)第一電力電子開(kāi)關(guān)和第一快恢復(fù)二極管續(xù)流，或者通過(guò)第二電力電子開(kāi)關(guān)和第二快恢復(fù)二極管續(xù)流時(shí)，電磁系統(tǒng)線圈端電壓為負(fù)的續(xù)流管壓降；所述電流傳感器用于檢測(cè)電磁系統(tǒng)線圈電流。
[0014]以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例。[0015]如圖1所示，圖中Pl為觸頭回路交流電源，B為觸頭回路保護(hù)模塊，Z為負(fù)載，El為電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊，F(xiàn)l為信號(hào)處理模塊1，C為開(kāi)關(guān)主觸頭，Ul為觸頭電壓檢測(cè)模塊，Il為觸頭電流檢測(cè)模塊，E2為電力載波通信接收模塊，F(xiàn)2為信號(hào)處理模塊2，L為開(kāi)關(guān)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，P2為控制回路交直流電源，R為電壓采樣模塊，A為整流模塊，D為濾波模塊，
S1、S4為電力電子開(kāi)關(guān)，D2、D3為快恢復(fù)二極管，X為電磁系統(tǒng)線圈，12為電流傳感器，W為外界輸入信號(hào)模塊，M為數(shù)字控制模塊，Ql為隔離驅(qū)動(dòng)電路1，Q2為隔離驅(qū)動(dòng)電路2。
[0016]觸頭回路交流電源Pl經(jīng)過(guò)觸頭回路保護(hù)模塊B和主觸頭C與負(fù)載Z相連，觸頭電壓檢測(cè)模塊Ul并接在主觸頭C兩端，用于檢測(cè)相電壓的零點(diǎn)和頻率，為零電壓吸合提供控制依據(jù)，電流檢測(cè)模塊Ii與主觸頭C串聯(lián)，用于檢測(cè)相電流的零點(diǎn)和頻率，為零電流分?jǐn)嗵峁┛刂埔罁?jù)；電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊El通過(guò)電力線向電力載波通信信號(hào)接收模塊E2發(fā)出信號(hào)，當(dāng)觸頭打開(kāi)時(shí)，信號(hào)無(wú)法傳輸，當(dāng)觸頭吸合時(shí)，信號(hào)得以傳輸，通過(guò)這兩個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)觸頭的動(dòng)作時(shí)間與彈跳情況測(cè)試，為閉環(huán)控制提供調(diào)整參量；數(shù)字控制模塊M通過(guò)信號(hào)處理模塊Fl向電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊El發(fā)出動(dòng)作指令，一旦電力載波通信信號(hào)接收模塊E2收到指令，通過(guò)信號(hào)處理模塊F2向數(shù)字控制模塊M輸送相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別，通過(guò)對(duì)比發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的異同，即可判斷觸頭實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而在線測(cè)量觸頭的固有分合閘時(shí)間和彈跳情況，為零電壓吸合零電流分?jǐn)嗵峁┛刂菩盘?hào)。
[0017]控制回路交直流電源P2經(jīng)整流模塊A和濾波模塊D后，輸出平穩(wěn)直流，電壓采樣模塊R用于檢測(cè)輸入電壓有效值；外界輸入信號(hào)模塊W用于接收外界反饋信號(hào)，合理控制電磁系統(tǒng)的激磁狀態(tài)；或用于接收PLC的過(guò)程控制信號(hào)，對(duì)電磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；通過(guò)控制電力電子開(kāi)關(guān)S1、S4的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)來(lái)決定電磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)，S1、S4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，直流正向電壓施加在線圈X兩端，S1、S4同時(shí)截止且線圈電流不為零時(shí)，線圈電流通過(guò)二極管D2、D3續(xù)流，線圈X兩端承受直流負(fù)向電壓，S1、S4只有一個(gè)導(dǎo)通且線圈電流不為零時(shí)，線圈X通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)管和一個(gè)續(xù)流二極管續(xù)流(假設(shè)為S1、D2)，線圈X端電壓為負(fù)的續(xù)流管壓降，幅值較?。浑娏鱾鞲衅?2用于檢測(cè)電磁系統(tǒng)線圈X電流；隔離驅(qū)動(dòng)電路Ql及隔離驅(qū)動(dòng)電路Q2分別用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管S1、S4 ;整個(gè)控制系統(tǒng)的核心為數(shù)字控制模塊M，根據(jù)線圈電流值及觸頭電壓、電流、時(shí)間值進(jìn)行靈活的零電壓吸合、零電流分?jǐn)?、?jié)能無(wú)聲運(yùn)行閉環(huán)實(shí)時(shí)控制。
[0018]本發(fā)明的智能開(kāi)關(guān)工作過(guò)程如下:
1、吸合階段:通過(guò)判斷電壓采樣模塊R檢測(cè)的輸入電壓有效值，決定是否進(jìn)入吸合程序；接到吸合指令后，數(shù)字控制系統(tǒng)M開(kāi)始通過(guò)觸頭電壓檢測(cè)模塊Ul檢測(cè)相電壓的零點(diǎn)和頻率，檢測(cè)到電壓零點(diǎn)以后，延時(shí)時(shí)間h控制交流單極智能開(kāi)關(guān)的電磁系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)吸合控制程序，通過(guò)控制電磁系統(tǒng)動(dòng)鐵心速度來(lái)調(diào)整吸合運(yùn)動(dòng)過(guò)程，減少吸合過(guò)程的鐵心與觸頭的彈跳，并控制吸合運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，在電壓另一個(gè)零點(diǎn)之前t3完成吸合過(guò)程，t3為觸頭電壓零點(diǎn)前一個(gè)時(shí)間區(qū)域(這個(gè)時(shí)間區(qū)域與觸頭在吸合過(guò)程中的彈跳有關(guān))，為了克服觸頭彈跳和機(jī)械結(jié)構(gòu)分散性，所設(shè)定的合閘區(qū)域，其控制原理如圖2所示。
[0019]時(shí)間t2與開(kāi)關(guān)的固有吸合運(yùn)動(dòng)時(shí)間有關(guān)，由于機(jī)構(gòu)的分散性和開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中的觸頭磨損，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的超程和開(kāi)距發(fā)生變化，將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)固有吸合時(shí)間發(fā)生變化；在吸合運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)字控制模塊M將讀取電力載波通信模塊中存儲(chǔ)的前次吸合過(guò)程觸頭的彈跳數(shù)據(jù)與吸合時(shí)間，該數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)對(duì)比，用來(lái)設(shè)置吸持過(guò)程中的給定斜率；根據(jù)電力載波通信模塊的實(shí)時(shí)輸出信號(hào)，將吸合過(guò)程分為觸頭的開(kāi)距階段及超程階段，在開(kāi)距階段設(shè)置較小的給定斜率值及較小的給定最大電流值，在超程階段設(shè)置較大的給定斜率值和較大的給定最大電流值，然后在閉環(huán)變流控制模式下，靈活控制開(kāi)關(guān)激磁狀態(tài)，完成吸合過(guò)程；在吸和過(guò)程中，電力載波通信模塊檢測(cè)觸頭彈跳次數(shù)、彈跳時(shí)間、吸合時(shí)間，得出觸頭吸合時(shí)間數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)下次合閘動(dòng)作過(guò)程。
2、吸持階段:吸合過(guò)程結(jié)束后，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)入吸持控制程序，通過(guò)設(shè)定PWM工作頻率和占空t匕，維持線圈電流的動(dòng)態(tài)恒定，將開(kāi)關(guān)的線圈電流維持在一個(gè)較低的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)電磁系統(tǒng)的閉環(huán)恒流保持，實(shí)現(xiàn)節(jié)能無(wú)聲運(yùn)行；同時(shí)，電力載波通信模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控交流單極智能開(kāi)關(guān)的觸頭狀態(tài)，判斷當(dāng)前開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否與所需的控制狀態(tài)一致，進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)閉環(huán)監(jiān)測(cè)，可防止開(kāi)關(guān)誤分?jǐn)嗉罢`導(dǎo)通。
[0020]3、分?jǐn)嚯A段:通過(guò)判斷電壓采樣模塊R檢測(cè)的輸入電壓有效值，決定是否進(jìn)入分?jǐn)喑绦?；接到分?jǐn)嘀噶詈螅瑪?shù)字控制系統(tǒng)M開(kāi)始通過(guò)觸頭電流檢測(cè)模塊Il檢測(cè)相電流的零點(diǎn)和頻率，檢測(cè)到電流零點(diǎn)以后，延時(shí)時(shí)間14控制交流單極智能開(kāi)關(guān)的電磁系統(tǒng)進(jìn)入分?jǐn)嗫刂瞥绦?，通過(guò)對(duì)電磁系統(tǒng)施加負(fù)壓的方式控制開(kāi)關(guān)快速分?jǐn)啵謹(jǐn)噙\(yùn)動(dòng)時(shí)間為t5，在電流的另一個(gè)零點(diǎn)之前t6 (時(shí)間極短)完成分?jǐn)噙^(guò)程，減小(甚至消除)分?jǐn)嚯娀。籺6為觸頭電流零前一個(gè)微小的時(shí)間區(qū)域，其控制原理如圖3所示。
[0021]時(shí)間t5與開(kāi)關(guān)的固有分?jǐn)噙\(yùn)動(dòng)時(shí)間有關(guān)，由于機(jī)構(gòu)的分散性和開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中的觸頭磨損，也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的固有分?jǐn)鄷r(shí)間發(fā)生變化；在分?jǐn)噙\(yùn)行過(guò)程中，數(shù)字控制模塊M將讀取電力載波通信模塊中存儲(chǔ)的前次觸頭分?jǐn)鄷r(shí)間，根據(jù)該時(shí)間來(lái)設(shè)定分?jǐn)噙^(guò)程的控制模式；通過(guò)電力載波通信模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控開(kāi)關(guān)觸頭的狀態(tài)，將分?jǐn)噙^(guò)程也分為超程階段和開(kāi)距階段，在超程階段施加負(fù)壓，使觸頭具有較高的剛分速度，提高分?jǐn)嗄芰Γ谟|頭剛分的一段極短時(shí)間后，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行弱磁控制，施加一個(gè)較小的激磁電流，減緩動(dòng)鐵心的分?jǐn)嗨俣龋乐箤?duì)開(kāi)關(guān)框架造成較大的沖擊及觸頭的回彈，提高開(kāi)關(guān)機(jī)械壽命及分?jǐn)嗫煽啃浴?br> [0022]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種零電壓吸合零電流分?jǐn)嘟涣鲉螛O智能開(kāi)關(guān)，包括觸頭回路交流電源和控制回路交直流電源，其特征在于:所述觸頭回路交流電源經(jīng)觸頭回路保護(hù)模塊連接至負(fù)載的一端，所述觸頭回路交流電源還經(jīng)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊、開(kāi)關(guān)主觸頭、電流檢測(cè)模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊連接至負(fù)載的另一端；所述電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電流的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述開(kāi)關(guān)主觸頭兩端并聯(lián)連接觸頭電壓檢測(cè)模塊，所述觸頭電壓檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)相電壓的零點(diǎn)和頻率，并傳輸給數(shù)字控制模塊；所述電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊通過(guò)電力線向電力載波通信信號(hào)接收模塊發(fā)出信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)主觸頭打開(kāi)時(shí)，信號(hào)無(wú)法傳輸，當(dāng)觸頭吸合時(shí)，信號(hào)得以傳輸；通過(guò)電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波通信信號(hào)接收模塊，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)主觸頭的動(dòng)作時(shí)間與彈跳情況測(cè)試；所述數(shù)字控制模塊通過(guò)第一信號(hào)處理模塊向電力載波通信信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)出動(dòng)作指令，一旦電力載波通信信號(hào)接收模塊接收到指令，通過(guò)第二信號(hào)處理模塊向數(shù)字控制模塊輸送數(shù)據(jù)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別，并通過(guò)對(duì)比發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的異同，判斷開(kāi)關(guān)主觸頭的實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而在線測(cè)量開(kāi)關(guān)主觸頭的固有分合閘時(shí)間和彈跳情況；所述控制回路交直流電壓經(jīng)整流模塊和濾波模塊后，輸出平穩(wěn)直流；電壓采樣模塊并聯(lián)于控制回路交直流電源兩端，用于檢測(cè)輸入電壓有效值，并傳輸給數(shù)字控制模塊；外界輸入信號(hào)模塊連接至所述數(shù)字控制模塊，所述外界輸入信號(hào)模塊，用于接收外界反饋信號(hào)，控制電磁系統(tǒng)的激磁狀態(tài)，或用于接收PLC的過(guò)程控制信號(hào)，對(duì)電磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；所述數(shù)字控制模塊通過(guò)第一隔離驅(qū)動(dòng)電路和第二隔離驅(qū)動(dòng)電路控制第一電力電子開(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)；所述數(shù)字控制模塊還經(jīng)電流傳感器、電磁系統(tǒng)線圈和開(kāi)關(guān)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接至開(kāi)關(guān)主觸頭；所述第一電力電子開(kāi)關(guān)經(jīng)第二快恢復(fù)二極管、第二電力電子開(kāi)關(guān)和第一塊恢復(fù)二極管形成回路；所述第一電力電子開(kāi)關(guān)和第二快恢復(fù)二極管相連接至電磁系統(tǒng)線圈；所述第二電力電子開(kāi)關(guān)和第一快恢復(fù)二極管相連接至電流傳感器；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，直流正向電壓施加于電磁系統(tǒng)線圈的兩端；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)同時(shí)截止且電磁系統(tǒng)線圈電流不為零時(shí)，直流負(fù)向電壓施加于電磁系統(tǒng)線圈的兩端；當(dāng)?shù)谝浑娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)和第二電力電子開(kāi)關(guān)只有一個(gè)導(dǎo)通，電磁系統(tǒng)線圈通過(guò)第一電力電子開(kāi)關(guān)和第一快恢復(fù)二極管續(xù)流，或者通過(guò)第二電力電子開(kāi)關(guān)和第二快恢復(fù)二極管續(xù)流時(shí)，電磁系統(tǒng)線圈端電壓為負(fù)的續(xù)流管壓降；所述電流傳感器用于檢測(cè)電磁系統(tǒng)線圈電流。
【文檔編號(hào)】H01H9/56GK103779119SQ201410051016
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】許志紅, 湯龍飛, 莊杰榕, 羅海海 申請(qǐng)人:福州大學(xué)