CN101452755B - 适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源。该大电流脉冲电源包括：电容充电装置，由整流桥和MOS管串联实现，用于实现储能电容的充电；电容放电装置，由晶闸管和线圈实现，用于实现储能电容的放电；电容控制装置，由模拟滞回电路和模拟分压检测电路实现，用于实现储能电容的恒压控制；以及充放电控制装置，由模拟逻辑电路实现，用于控制电容充电装置和/或电容放电装置对储能电容进行充电和/或放电。本发明实现了储能电容的快速充放电和高精度的恒压控制，从而实现了快速机械开关的快速动作。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，更具体地涉及一种适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源。
背景技术
保护敏感性的重要工业负荷免受来自电力系统的短时扰动(例如，电压跌落和电压突升现象的影响)，以及提高电力系统的电能质量，需要高压断路器具有很高速度的合、分闸特性。目前的高压断路器普遍采用的弹簧操动机构、电磁操动机构、永磁操动机构和液压操动机构的合闸速度范围为0.4m/s～0.6m/s，分闸速度范围为0.8m/s～1.0m/s，合闸时间范围为40ms～60ms，分闸时间范围为20ms～40ms，难以达到快速合、分闸的要求。
一种新型的以电磁斥力为驱动力的高速操动机构的高压快速真空断路器，其合闸速度为1.6m/s～2.0m/s，分闸速度为2.8m/s～3.0m/s，合闸时间小于等于6ms，分闸时间小于等于2ms，实现了断路器的快速合、分闸。
该新型的高压快速真空断路器不同于普通断路器的最突出特点是速度极快，这就需要其储能部分响应速度快，瞬时释放能量大。普通断路器的分合时间较长，对储能部分要求较低，采用弹簧等机械储能即可满足要求；采用永磁体电磁驱动的断路器对储能部分的 响应时间和瞬时释放能量要求相对较高，这就需要一种适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源。
发明内容
本发明提供了一种适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源，以实现电磁斥力推斥机构的快速合、分闸。
根据本发明实施例的适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源包括：电容充电装置，由整流桥和MOS管串联实现，用于实现储能电容的充电；电容放电装置，由晶闸管和线圈实现，用于实现储能电容的放电；电容控制装置，由模拟滞回电路和模拟分压检测电路实现，用于实现储能电容的恒压控制；以及充放电控制装置，由模拟逻辑电路实现，用于控制电容充电装置和/或电容放电装置对储能电容进行充电和/或放电。
其中，根据本发明实施例的大电流脉冲电源还可以包括：光电转换单元，由光电转换电路实现，用于实现大电流脉冲电源的开关状态的回报。其中，根据本发明实施例的大电流脉冲电源采用模拟串行编码的通讯模式进行通讯。
其中，晶闸管、线圈、以及储能电容串联形成了谐振回路。模拟逻辑电路包括与非电路、比较电路、以及RC延时电路。
本发明实现了储能电容的快速充放电和高精度的恒压控制，从而实现了快速机械开关的快速动作。本发明的储能电容的充放电控制电路极易实现，从而减少了开发成本。另外，本发明的电容控制装置由模拟控制电路实现，所以响应速度快，抗干扰能力强，可靠性高。而且，本发明将电光转换技术应用于脉冲电源，实现了开关状态的快速回报。本发明采用模拟控制编码串行通讯，针对性强、简单可靠，易实现。本发明的功能强大，不仅可以实现能量的快速 储能、集中释放，还能实现开关的五防电气联锁、快速通讯、电容欠压闭锁操作等功能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源的框图。
具体实施方式
本发明结合电力电子技术和模拟控制技术，提出了适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源。在本发明中，通过整流桥和MOS管实现对电容器组的快速充电控制；通过晶闸管实现能量脉冲释放的控制，释放速度快，能量大，瞬时电流可达8000A；利用模拟分压检测技术实现储能电容电压的自动检测，利用滞回控制电路实现储能电容电压的恒压控制，利用模拟控制技术实现五防电气联锁、快速通讯、储能电容欠压闭锁操作等智能化功能。
本发明充分利用了MOS管的高频全控特性和晶闸管的可控性，以及模拟控制的灵活、可靠的技术特点。全面考虑并解决了测量控制方面高电位隔离、电磁干扰、控制精度及与响应速度等问题。
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，说明根据本发明实施例的适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源。如图1所示，该大电流脉冲电源包括：电容充电单元102，用于实现储能电容的充电；电容放电装置104，用于实现储能电容的放电；电容控制装置106，用于实现储能电容的恒压 控制；以及充放电控制装置108，用于控制电容充电装置和/或电容放电装置对储能电容进行充电和/或放电。
其中，电容充电单元由整流桥与MOS管串联实现，用于对储能电容充电进行控制。电容放电装置由晶闸管和线圈实现，晶闸管和线圈组成了脉冲释放电路，用于实现储能电容的放电。这些电力电子的控制电路极易实现，从而减少了开发成本，提高了大电流脉冲电源的可靠性。
其中，通过最基本的模拟电路控制根据本发明实施例的大电流脉冲电源的自动检测、自动储能和智能动作。模拟电路抗干扰能力强、速度快。其中，电容控制装置由模拟滞回电路(其滞回功能起作用)和模拟分压检测电路实现，用于对储能电容的恒压控制，同时，用于降低MOS管的动作频率，提高根据本发明实施例的大电流脉冲电源的可靠性。充放电控制装置由模拟逻辑电路实现，用于实现冲放电控制逻辑。另外，本发明采用电光转换电路实现了根据本发明实施例的大电流脉冲电源的开关状态的快速回报，并采用模拟串行编码通讯模式，通过依据实际需求而专门制定的通讯协议实现了通讯方式的针对性、高效性和可靠性。
其中，快速机械开关要求储能电容瞬间释放能量，瞬间电流高达8000A，因此针对这一需求，本发明采用储能电容、晶闸管和线圈串联谐振回路，合理配合各参数，来实现能量快速释放。
另外，本发明利用模拟逻辑电路的与非电路、比较电路和RC延时电路实现了快速开关的五防电气联锁、快速通讯、电容欠压闭锁操作等功能。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种适用于电磁斥力推斥机构的大电流脉冲电源，其特征在于，包括：
电容充电装置，由整流桥和MOS管串联实现，用于实现储能电容的充电；
电容放电装置，由晶闸管和线圈实现，用于实现所述储能电容的放电；
电容控制装置，模拟滞回电路和模拟分压检测电路实现，用于实现所述储能电容的恒压控制；以及
充放电控制装置，由模拟逻辑电路实现，用于控制所述电容充电装置和/或所述电容放电装置对所述储能电容进行充电和/或放电。
2.根据权利要求1所述的大电流脉冲电源，其特征在于，还包括：
光电转换单元，有光电转换电路时限，用于实现所述大电流脉冲电源的开关状态的回报。
3.根据权利要求2所述的大电流脉冲电源，其特征在于，所述大电流脉冲电源采用模拟串行编码的通讯模式进行通讯。
4.根据权利要求3所述的大电流脉冲电源，其特征在于，所述晶闸管、所述线圈、以及所述储能电容串联形成了谐振回路。
5.根据权利要求4所述的大电流脉冲电源，其特征在于，所述模拟逻辑电路包括与非电路、比较电路、以及RC延时电路。
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