CN105788915A - 用于控制开关装置的方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制开关装置的方法和控制系统，该开关装置具有包括至少一个触头对的至少一个相，用于在闭合状态与断开状态之间进行切换，该方法包括：提供用于控制至少一个触头对的致动的控制装置，该控制装置适于使用时间周期来操作；以预定时长设置时间周期；检测关联于相的参数的值相对于预设值的差值；如果参数的值等于预设值，则通过控制装置使用具有预定时长的时间周期来控制触头对的致动，以便触头对的切换被控制成在关联于相的电信号的波形的预定电角度处发生，当检测到差值时，根据差值来修改预定时长；以及通过该控制装置使用具有修改时长的时间周期来控制触头对的致动，其中，修改使得触头对的切换被控制成在预定电角度处发生。

Description

用于控制开关装置的方法和控制系统

技术领域

本发明涉及用于控制开关装置的方法，特别是用于使开关装置的致动与参考电信号同步的方法；本发明还涉及适于执行这样的方法的控制系统。

背景技术

如已知的，开关装置是下述装置，该装置被构思用于连接/断开安装该装置的电路的两个部分。

具体地，开关装置包括一个或更多个电相，每个电相具有至少一个触头对，所述至少一个触头对能够在触头彼此耦接的闭合状态与触头彼此分开的断开状态之间进行切换。

可以提供一种控制系统，该控制系统用于采用以下这样的方式来控制开关装置的操作：使触头的切换与电信号的参考波形同步，该电信号的参考波形关联于安装开关装置本身的电路。

如已知的，控制系统包括适于通过使用一系列时间周期来操作的控制装置。以预定时长来设置时间周期。

控制装置适于通过使用具有预定时长的时间周期来控制触头对的致动。该控制的目的是使触头在参考波形的相应预定电角度处进行切换。

可以适当地选择该预定电角度，以避免或者至少减小在开关装置操作期间电弧、浪涌电流和瞬变电压的生成。

然而，控制装置适于在假定相关电参数和/或机械参数的标称值的同时执行以上提到的控制，所述相关电参数和/或机械参数关联于相，并且能够调节触头切换与参考波形的期望同步。

如果这样的电参数和/或机械参数的实际值与假定的标称值不对应，则控制装置将无法保持期望同步，如参照示例性已知的开关装置更好地进行说明的。

针对每个电相，示例性已知的开关装置包括在操作上关联于至少一个半导体器件的两个触头对。

两个触头对必须在参考波形的预定电角度处顺序地进行切换，以这样的方式将半导体器件正确地用于切换任务。

两个触头对由公共可移动触头和在空间上彼此分开的两个相应的固定触头来实现。

可移动触头可以在完全断开位置与闭合位置之间进行致动，其中，在完全断开位置处，可移动触头与第一固定触头和第二固定触头二者分开，在闭合位置处，可移动触头耦接至第一固定触头。在完全断开位置处，第二固定触头被布置在第一固定触头与可移动触头之间，以便在可移动触头的在第一固定触头与第二固定触头之间的行进路径的一部分期间与可移动触头连接。

在以本申请的同一申请人的名义提交的专利申请EP2523203中公开了这样的开关装置的示例。

控制装置被设置成采用以下这样的方式使用具有预定时长的时间周期来控制可移动触头的致动：

可移动触头与第二固定触头的耦接在参考波形的第一预定点处开始，并且可移动触头至第一固定触头的耦接在参考波形的第二后续预定点处发生；

可移动触头与第一固定触头的分开在参考波形的第三预定点处发生，并且可移动触头与第二固定点的分开在参考波形的第四后续预定点处发生。

然而，控制装置被设置成在假定参考波形的频率值等于电路的标称频率值的同时执行上述控制。

具体地，控制装置适于在检测到波形的预定参考点与致动可移动触头的预定开始点之间施加时间延迟。

该时间延迟根据标称频率值来设置，因此，如果实际频率值与这样的标称值不对应，则开始致动可移动触头相对于预定开始点将会过早或过晚发生。

时间延迟包括的参考波形的时段越长，则开始致动将距预定开始点越远。

除了这样的不期望效果，控制装置被设置成：在假定第一预定点与第二预定点之间存在第一预设时间间隔并且第三预定点与第四预定点之间存在第二预设时间间隔的同时，控制可移动触头的致动。

这些第一预设时间间隔和第二预设时间间隔基于标称频率值。

因而，实际频率值与标称频率值之间的差值意味着以下：第一预定点与第二预定点之间的实际时间间隔相对于第一预设时间间隔延长或缩短，并且第三预定点与第四预定点之间的实际时间间隔相对于第二预设时间间隔延长或缩短。

这导致可移动触头与第一固定触头之间的受控耦接相对于参考波形的第二预定点过早或过晚发生，并且导致可移动触头与第二固定点的受控分开相对于参考波形的第四预定点过早或过晚发生。

此外，控制装置被设置成：在假定第一固定触头与第二固定触头之间的距离具有与在开关装置的设计中设计的标称值对应的值的同时，执行对可移动触头的控制。

然而，由于例如机械公差，所以在每个单个实现开关装置中，这样的距离的实际值相对于标称设计值可能会变化。

由于控制装置在假定标称距离值条件下工作，所以实际距离与标称距离之间的差值导致以下：

可移动触头与第一固定触头的耦接相对于参考波形的第二预定点过早或过晚发生；以及

可移动触头与第二固定触头的分开相对于参考波形的第四预定点过早或过晚发生。

因而，所有上述示例性不期望的影响彼此组合，从而导致可移动触头的受控致动与参考波形之间失去同步。

发明内容

鉴于以上，在本领域的当前水平下，尽管已知的方案以相当令人满意的方式执行，但仍存在进一步改进的理由和期望。

这样的期望通过根据本发明的方法和根据本发明的控制系统来实现。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制开关装置的方法。所述开关装置具有包括至少一个触头对的至少一个相，所述至少一个触头对能够被致动，用于在触头彼此耦接的闭合状态与所述触头彼此分开的断开状态之间进行切换，所述方法包括：a)提供用于控制所述至少一个触头对的致动的控制装置，所述控制装置适于使用时间周期来操作；b)以预定时长设置所述时间周期；c)检测与所述相关联的参数的值相对于预设值的差值；d)如果所述参数的值等于所述预设值，则通过所述控制装置使用具有所述预定时长的所述时间周期来控制所述至少一个触头对的致动，以便所述断开状态与所述闭合状态之间的切换被控制成在与所述相关联的电信号的波形的预定电角度处发生；其特征在于，所述方法包括：e)当检测到所述差值时，根据所检测到的差值来修改所述预定时长；以及f)通过所述控制装置使用具有修改时长的所述时间周期来控制所述至少一个触头对的致动，其中，对所述预定时长的所述修改使得所述断开状态与所述闭合状态之间的切换被控制成在所述波形的所述预定电角度处发生。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制开关装置的控制系统。所述开关装置具有包括至少一个触头对的至少一个相，所述至少一个触头对能够被致动，用于在触头彼此耦接的闭合状态与触头彼此分开的断开状态之间进行切换，所述控制系统包括：控制装置，用于控制所述至少一个触头对的致动，所述控制装置适于通过使用时间周期来操作，并且以预定时长来设置所述时间周期；装置，用于检测与所述相关联的参数的值相对于预设值的差值；其中，如果所述参数的值等于所述预设值，则所述控制装置适于使用具有所述预定时长的所述时间周期来控制所述至少一个触头对的致动，以便所述闭合状态与所述断开状态之间的切换被控制成在与所述相关联的电信号的波形的预定电角度处发生；其特征在于，所述控制装置适于：当检测到所述参数的值与所述预设值之间的差值时，根据所检测到的差值来修改所述预定时长；以及使用具有修改时长的所述时间周期来控制所述至少一个触头对的致动，其中，对所述预定时长的所述修改使得所述控制装置将所述闭合状态与断开状态之间的切换控制成在所述波形的所述预定电角度处发生。

本发明的另一方面是提供一种包括根据本发明的控制系统的开关装置。

本发明的另一方面是提供一种包括根据本发明的控制系统和/或开关装置的开关设备。

附图说明

根据对借助于附图仅通过非限制示例的方式说明的根据本发明的控制系统、控制方法和相关开关装置的一些优选的但非排它性的实施方式的描述，进一步的特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本说明书的开关装置的透视图；

图2、图4和图6是图1所示的开关装置的一个电相的截面图，其中该开关装置具有被示出在不同位置处的可移动触头；

图3、图5和图7分别示出了图2、图4和图6所示的相的电气示意图；

图8示出了示意性图示根据本发明的方法的框图；

图9示出了示意性图示根据本发明的控制系统的框图；

图10至图14示出了用于图示根据本发明的控制方法的示例性应用的波形和控制数据图表。

具体实施方式

应当指出的是，在下面详细的描述中，从结构和/或功能的角度来看的相同部件或相似部件具有相同的附图标记，而不管它们是否被示出在本公开内容的不同实施方式中；还应当指出的是，为了清楚且简明地描述本公开内容，附图可能未必按比例绘制，并且本公开内容的某些特征可以在某种程度上以示意图的形式来示出。

此外，当本文在涉及任何整个部件或部件的任何一部分或整个部件组合或甚至部件组合的任何一部分的同时使用术语“适于”或“被布置成”或“被配置成”时，必须理解的是，它相应地是指并且包含这样的术语所涉及的相关部件或其一部分或者部件的组合或其一部分的结构和/或配置和/或形式和/或定位。

参照图8和图9，本公开内容涉及用于控制开关装置1的方法和用于执行这样的方法的控制系统；该控制方法和系统在下文中分别用附图标记100和200来总体表示。

参照图1至图7，方法100适于控制开关装置1，以用于将可以安装开关装置1本身的电路的两个部分5、6彼此连接/断开。

开关装置1具有包括至少一个触头对3、4的至少一个相2。该至少一个触头对3、4可以被致动，以用于在其触头10-12、10-11彼此耦接的闭合状态与其触头10-12、10-11彼此分开的断开状态之间进行切换。

例如，图2至图4示出了示例性开关装置1的一个相2。

该相2包括端子20、21，该端子端子20、21用于将相2连接至电源5并连接至电路的关联负载6。

此外，相2包括：

至少一个半导体器件30，其适于阻挡电流沿第一方向从中流过并允许电流沿与第一方向相反的第二方向从中流过；

第一触头对3，其适于通过其从断开状态切换至闭合状态来使至少一个半导体器件30串联连接在电源与负载5、6之间；以及

第二触头对4，其适于通过其从断开状态切换至闭合状态来使所述至少一个半导体器件30短路。

在图2至图4所示的示例性实施方式中，两个触头对3、4通过公共可移动触头10和在空间上彼此隔开距离X的两个相应的固定触头11、12来实现。

可以例如通过旋转电机13来使可移动触头10在完全断开位置(图2所示)与闭合位置(图6所示)之间致动，其中，在完全断开位置处，可移动触头10与固定触头11和固定触头12二者分开，在闭合位置处，可移动触头10耦接至固定触头11。

在完全断开位置处，第二固定触头12被布置在固定触头11与可移动触头10之间，以便在可移动触头10的在固定触头11与固定触头12之间的行进路径期间与可移动触头10连接。

实际上，可移动触头10在其完全断开位置与闭合位置之间的致动对应于触头对3、4的致动，从而导致这些触头对3、4按顺序进行切换。

由于所公开的控制原理可应用于其它相2中的触头对3、4，所以为了简单起见，在下面的描述中将仅参照一个相2中的触头对3、4的受控致动。

参照图8，根据本发明的方法100包括步骤101，该步骤101提供了控制装置201，用于控制相2中的触头对3、4的致动。

如图9所示，控制系统200包括这样的控制装置201，该控制装置201适于使用时间周期300来操作；实际上，控制装置201适于在每个时间周期300处执行操作。

根据方法步骤102，初始地以预定时长T_p来设置时间周期300。

方法100还包括步骤103，该步骤103用于检测与相2关联的至少一个参数150的值相对于预设值500的差值。

为了执行该步骤103，控制系统200包括装置202，该装置202用于检测参数150的值与预设值500之间的差值。

方法100包括步骤104，即：

如果参数150的值对应于预设值500，则通过控制装置201使用具有预定时长T_p的时间周期300来控制相2的至少一个触头对3、4的致动。

该控制使得至少一个触头对3、4的断开位置与闭合位置之间的切换被控制成在与相2关联的电信号的波形350的预定电角度351至354处发生。

控制装置201适于执行这样的方法步骤104。

如果装置202检测到参数150的值与预设值500之间的差值，则控制装置201有利地适于：

根据所检测到的差值来修改时间周期300的预定时长T_p(方法步骤105)；以及

通过控制装置201使用具有修改时长T_M的时间周期300来控制该至少一个触头对3、4的致动(方法步骤106)。

对预定时长T_p的修改使得至少一个触头对3、4的切换被控制成在波形350的预定电角度351至354处发生，该预定电角度351至354与通过方法步骤104来控制这样的切换发生的电角度351至354相同。

实际上，控制装置201被设置成：在参数150的值与预设值500对应的情况下，通过使用具有初始设置时长T_p的时间周期300来控制至少一个触头对3、4的切换与波形350之间的预定同步。

参数150相对于预设值500的差值可能影响这样的预定同步；例如，参数150可以是波形350的电参数或者是与触头对3、4关联的机械参数。

有利地，控制装置201适于修改时间周期300的初始设置时长T_p，以便即使在参数150的实际值不等于假定预设值500的情况下，也保持至少一个触头对3、4的切换与波形350之间的期望预定同步。

优选地，方法步骤103包括以下步骤107和步骤108：

测量参数150的值；以及

将所测量的值与预设值500进行比较；

并且方法步骤105包括：

使用预设值500和所测量的参数150的值来计算校正因子(方法步骤109)；以及

将校正因子施加于预定时长T_p(方法步骤110)。

根据方法步骤107和方法步骤108，检测装置202适于接收参数150的测量值或测量参数150的值，并且将所测量的值与预设值500进行比较。控制装置201适于执行方法步骤109和方法步骤110。

执行方法100的优选但非限制方式以及控制系统200的相应优选但非限制的实施方式在下文中通过参照其在图2至图7所示的示例性相2中的应用来进行说明。

参照图10和图11，控制装置201适于执行方法步骤104或方法步骤105至方法步骤106，用于采用以下这样的方式来控制可移动触头10从闭合位置至完全断开位置的断开致动：

可移动触头10在波形350的预定电角度151处与固定触头11分开(触头对4的断开切换)；

可移动触头10在波形350的继预定电角度151之后的预定电角度152处与固定触头12分开(触头对3的断开切换)。

例如，如图10和图11所示，预定电角度151对应于流过相2的电流的波形350的正过零点151。以此方式，电流在可移动触头10与固定触头11分开时开始流过至少一个半导体器件30，并且在分开的情况下，触头10与触头11之间没有电弧产生。

预定角152对应于电流波形350的接下来的负过零点152。以此方式，可移动触头10与固定触头12分开有利地被控制成在至少一个半导体器件30开始阻挡从中流过的电流时发生，因而避免了在分开的情况下触头10与触头12之间的电弧产生。

参照图12和图13，控制装置201还适于执行方法步骤104或方法步骤105至106，用于采用以下这样的方式来控制可移动触头10从完全断开位置至闭合位置的闭合致动：

可移动触头10在波形350的预定电角度153处开始接触固定触头12(触头对3的闭合切换)；

可移动触头10在波形350的继预定电角度153之后的预定电角度154处开始接触固定触头11(触头对4的闭合切换)。

例如，如图12和图13所示，预定电角度153对应于与相2关联的电压信号的波形350的负瞬时峰值153。以此方式，当电压幅值变为正时，所述至少一个半导体器件30可以开始传导流过相2的电流，而无需触头10与触头12之间的电弧并无需浪涌效应。

预定电角度154对应于电压波形350的接下来的正瞬时峰值154；以此方式，相2的电流可以在所述至少一个半导体器件30阻挡它之前开始流过耦接的触头10和11。

根据方法步骤104，如果所检测到的参数150的值与预设值500对应，则控制装置102适于在保持时间周期300的初始设置时长T_p的同时，执行对可移动触头10的断开致动或闭合致动的上述控制。

根据方法步骤105和106，如果所检测到的参数150的值与预设值500不对应，则控制装置102适于通过使用时间周期300的修改时长T_M来执行对可移动触头10的断开致动或闭合致动的上述控制。

以此方式，即使参数150的有效值不同于预设值500，也保持了触头对3、4的切换与相应的预定电角度151至154之间的期望同步。

优选地，方法步骤104和方法步骤106均包括检测波形350的参考点155的方法步骤111；相应地，控制系统200包括适于检测参考点155的检测装置203。

根据图10至图14所示的示例，优选地，方法步骤104和方法步骤106还分别包括：

从检测到参考点155开始，针对控制装置201设置第一预定数目N₁、N₃的具有预定时长T_P的时间周期300(方法步骤112)；

从检测到参考点155开始，针对控制装置201设置第二预定数目N₂、N₄的具有修改时长T_M的时间周期300(方法步骤113)。

根据方法步骤112和方法步骤113，控制装置201适于：

当所检测到的参数150的值等于预设值500时，使用第一预定数目N₁、N₃的时间周期300；以及

当所检测到的参数150的值不同于预设值500时，使用第二预定数目N₂、N₄的时间周期300。

具有预定时长T_P的时间周期300的第一预定数目N₁、N₃等于具有修改时长T_M的时间周期300的第二预定数目N₂、N₄。

优选地，第一预定数目N₁、N₃的时间周期300包括预定数目N₁₁、N₃₁的第一时间周期300，该预定数目N₁₁、N₃₁的第一时间周期300被计数，以限定检测到参考点155与以下操作之间的时间延迟T_D1、T_D3，该操作为开始使可移动触头10在其完全断开位置与闭合位置之间致动。

同样，第二预定数目N₂、N₄的时间周期300包括预定数目N₂₁、N₄₁的第二时间周期300，该预定数目N₂₁、N₄₁的第二时间周期300被计数，以限定检测到参考点155与以下操作之间的修改时间延迟T_D2、T_D4、T_D5，该操作为开始使可移动触头10在其完全断开位置与闭合位置之间致动。

第一预定数目N₁、N₃的时间周期300还包括预定数目N₁₂、N₃₂的第三时间周期300，该预定数目N₁₂、N₃₂的第三时间周期300限定了用于使可移动触头10在其完全断开位置与闭合位置之间致动的时长T_open1、T_close1。

此外，第二预定数目N₂、N₄的时间周期300包括预定数目N₂₂、N₄₂的第四时间周期300，该预定数目N₂₂、N₄₂的第四时间周期300限定了用于使可移动触头10在其完全断开位置与闭合位置之间致动的修改时长T_open2、T_open3、T_close1。

优选地，由控制装置201执行的方法步骤112和113分别包括：

在每个第三时间周期300期间，通过使用闭环控制来控制可移动触头10在其闭合位置与完全断开位置之间的致动；以及

在每个第四时间周期300期间，通过使用闭合控制来控制可移动触头10在其闭合位置与完全断开位置之间的修改的致动。

例如，参照图10至图14，控制装置201适于通过以闭环的方式控制电机13的角位置θ来使可移动触头10致动。

为此，控制系统200适于在可移动触头10的致动期间，使用要由电机13采用的角位置θ的一系列设置点值θ'。由控制装置201执行的控制算法包括至少一个闭环；在每个第三时间周期300处和在每个第四时间周期300处，该闭环被设置成：

接收与电机13的实际角位置θ有关的反馈测量值；

将该反馈测量值和与相应的设置点角位置θ’有关的值进行比较，以计算误差；以及

基于所计算的误差生成至电机13的输出控制信号，例如以使误差本身最小化。

例如，在方法步骤103处考虑的至少一个参数150可以包括参考波形350的频率。在该情况下，相应预设频率值f_P可以是安装开关装置1的电路的标称频率值，例如50Hz或60Hz。

图10与可移动触头10的受控断开致动有关，并且图10示出了流到相2中的电流的波形350；这样的电流波形350具有与预设频率值f_P对应的频率值。

还假设相2的固定触头11与固定触头12之间的距离X对应于在开关装置1的设计中设计的标称值X_N。

因此，控制装置201适于通过以下来执行方法步骤104：

检测电流波形150的参考正峰值155(方法步骤111)；以及

从检测到正峰值155开始，使用第一预定数目N₁的具有预定初始设置时长T_P的时间周期(方法步骤112)。

特别地，首先，控制装置201适于对预定数目N₁₁的时间周期300进行计数，以限定检测到正峰值155与开始可移动触头10的受控断开致动之间的时间延迟T_D1。

实际上，时间延迟T_D1的持续时间在控制装置102中被初始地设置成对应于乘积T_P×N₁₁。

然后，控制装置201适于使用后续预定数目N₁₂的时间周期300来执行对可移动触头10的断开致动的控制。实际上，可移动触头10的断开致动的时长T_open1在控制装置102中被初始设置成对应于乘积T_P×N₁₂。

在预定数目N₁₂的每个时间周期300处，控制装置201适于使用相应的设置点值θ’，其与由电机13执行的可移动触头10的断开致动关联。

设置点值θ’至预定数目N₁₂的每个相应时间周期300的分配产生图10所示的角位置θ的控制数据图表352。例如，在图10中，示出了控制数据图表352的三个第一设置点值θ'₁、θ'₂、θ'₃如何用于在预定数目N₁₂的相应三个时间周期300中执行的控制任务。

电机13使可移动触头10与固定触头11分开的角位置θ的设置点值以及电机13使可移动触头10与固定触头12分开的角位置θ的设置点值分别被表示为θ'_S1和θ'_S2。

如图10所示，预定时长T_P、时间周期的数目N₁₁和时间周期的数目N₂₁在控制装置102中以下面这样的方式来预先设置：如果电流波形350的实际频率值与预设频率值f_P相对应，则：

设置点值θ’_S1被控制成出现在电流波形350的正过零点151处；以及

设置点值θ’_S2被控制成出现在接下来的负过零点152处。

如果电流波形350的实际频率值与预设频率值f_P不对应，则保持这些初始设置的控制装置102将无法达到可移动触头10与固定触头11、12的分开与电流波形350之间的期望同步。

特别地，在该频率条件下，期望同步将失败，原因是：

过零点151相对于图10所示的电流波形350中的过零点151较早或较晚出现，而时间延迟T_D1保持不变；以及

过零点151与过零点152之间的时间间隔T_I2相对于图10所示的电流波形350中的相同间隔T_I1被延长或缩短，而控制数据图表352的时间间隔T_open1保持不变。

例如，图11示出了流到相2中的电流的波形350，在图11中这样的电流波形350的频率值低于预设频率值f_P。

实际频率值与预设频率值f_P之间的差值由检测装置202在方法步骤103处进行检测。

作为该检测的结果，控制装置201有利地适于作为所检测到的频率差值的函数来延长时间周期300的预定时长T_P(方法步骤105)。

例如，控制装置201适于：

测量波形350的实际频率值或接收波形350的实际频率值的测量值(方法步骤107)；

将频率校正因子K_f计算为预设频率值f_P与所测量的频率值之比(方法步骤109)；以及

将频率校正因子K_f与预定时长T_P相乘(方法步骤110)。

此外，控制装置201有利地适于：

检测电流波形150的参考正峰值155(方法步骤111)；以及

从检测到参考正峰值155开始，使用第二预定数目N₂的具有延长的时长T_M的时间周期(方法步骤113)。

特别地，首先，控制装置201适于对预定数目N₂₁的时间周期进行计数，以限定检测到参考点155与开始可移动触头10的受控断开致动之间的修改时间延迟T_D2。

优选地，用于设置修改时间延迟T_D2的时间周期300的数目N₂₁等于用于设置预设时间延迟T_D1的时间周期300的数目N₁₁。

然后，控制装置201适于使用后续预定数目N₂₂的时间周期300来执行对可移动触头10的断开致动的控制。

优选地，时间周期300的数目N₂₂等于时间周期300的数目N₁₂。

在预定数目N₂₂的每个时间周期300处，控制装置201适于使用相应的设置点值θ’，其与由电机13执行的可移动触头10的断开致动关联。

设置点值θ’至预定数目N₂₂的每个相应时间周期300的分配产生图11所示的角位置θ的延长的控制数据图表352。

实际上，修改的时间延迟T_D2的持续时间等于乘积T_M×N₂₁，而修改的控制数据图表352的时长T_open2等于乘积T_M×N₂₂。

延长的时长T_M使得：

设置点值θ’_S1被控制成出现在图11所示的电流波形350的正过零点151处，即使该点151相对于图10所示的波形350的正过零点151较晚出现；以及

设置点值θ’_S2被控制成出现在接下来的负过零点152处，即使图11所示的电流波形350中的点151与点152之间的时间间隔T_I2长于图10中所示的电流波形350中的这样的点151、点152之间的时间间隔T_I1。

上述第一控制情况可能发生，原因是时长T_M的延长导致时间延迟T_D2的延长，该时间延迟T_D2适于使用于达到设置点值θ’_S1的时间周期300的执行与实际正过零点151同步。

上述第二控制情况可能发生，原因是时长T_M的延长导致用于达到设置点值θ’_S1和设置点值θ’_S2的控制执行之间的时间间隔T_I2延长。实际上，控制数据图表352被减慢，以使用于达到设置点值θ’_S1和设置点值θ’_S2的控制执行与相应的实际正过零点151和后续负过零点152同步。

图12与可移动触头10的受控闭合执行有关，并且图12示出了与相2关联的电压(例如安装开关装置1本身的电路的电压)的波形350。

所示的电压波形350具有与预设频率值f_P对应的频率值。

还假设固定触头11与固定触头12之间的实际距离X等于标称距离值X_N。

因此，控制装置201适于通过以下来执行方法步骤104：

检测电压波形150的参考负过零点155(方法步骤111)；以及

从检测到参考点155开始，使用第一预定数目N₃的具有预定初始设置时长T_P的时间周期300(方法步骤112)，以控制可移动触头10的闭合致动。

特别地，首先，控制装置201适于对预定数目N₃₁的时间周期进行计数，以限定检测到参考点155与开始可移动触头10的受控闭合致动之间的时间延迟T_D3。

实际上，时间延迟T_D3的持续时间在控制装置102中被初始地设置成对应于乘积T_P×N₃₁。

然后，控制装置201适于使用后续预定数目N₃₂的时间周期300来执行对可移动触头10的闭合致动的控制。

实际上，可移动触头10的闭合致动的时长T_close1在控制装置102中被初始地设置成对应于乘积T_P×N₃₂。

在每个预定数目N₃₂的时间周期300处，控制装置201适于使用相应的设置点值θ’，其与由电机13执行的可移动触头10的闭合致动关联。

设置值θ’至预定数目N₃₂的每个相应时间周期300的分配产生图12所示的角位置θ的控制数据图表353。

电机13使可移动触头10与固定触头12接触的角位置θ的设置点值以及电机13使可移动触头10与固定触头11接触的角位置θ的设置点值分别被表示为θ’_S3和θ’_S4。

如图12所示，预定时长T_P、时间周期的数目N₃₁和时间周期的数目N₃₂在控制装置102中采用以下这样的方式预先设置：如果电压波形350的实际频率值与预设频率值相对应，则：

设置点值θ’_S3被控制成出现在电压波形150的负瞬时峰值153处；以及

设置点值θ’_S4被控制成出现在电压波形350的接下来的正瞬时峰值154处。

当电流波形350的实际频率值与预设频率值f_P不对应时，保持这些初始设置的控制装置202将无法达到可移动触头10与固定触头11、12的耦接和电压波形350之间的期望同步。

具体地，在频率条件下，期望同步将失败，原因是：

负瞬时峰值153相对于图12所示的电压波形350中的负瞬时峰值153较早或较晚出现，而时间延迟T_D3保持不变；以及

负瞬时峰值153与后续正瞬时峰值154之间的时间间隔T_I4相对于图12所示的电压波形350的相同间隔T_I3被延长或缩短，而控制数据图表352的时长T_close1保持不变。

例如，图13示出了频率值低于预设频率值f_P的电压波形350。

该频率情况由检测装置202在方法步骤103处检测。

作为检测的结果，控制装置201有利地适于：

根据电压波形350的实际频率值与预设频率值f_P之间的差值来延长时间周期300的预定时长T_P(方法步骤105)；

检测电压波形150的参考负过零点155(方法步骤111)；以及

从检测到参考点155开始，使用第二预定数目N₄的具有延长的时长T_M的时间周期(方法步骤113)。

具体地，首先，控制装置201适于对预定数目N₄₁的时间周期300进行计数，以限定检测到参考点155与开始可移动触头10的受控闭合致动之间的修改时间延迟T_D4。

然后，控制装置201适于使用后续预定数目N₄₂的时间周期300来执行对可移动触头10的闭合致动的控制。

在每个预定数目N₄₂的时间周期300处，控制装置201适于使用相应的设置点值θ’，其与由电机13执行的可移动触头10的闭合致动关联。

设置点值θ’至预定数目N₄₂的每个相应时间周期300的分配产生图13所示的角位置θ的延长的控制数据图表353。

实际上，修改的时间延迟T_D4的持续时间等于乘积T_M×N₄₁，并且修改的控制数据图表353的时长T_close2等于乘积T_M×N₄₂。

延长的时长T_M使得：

设置点值θ’_S3被控制成出现在图13所示的电压波形350的负瞬时峰值153处，即使该瞬时值153相对于图12所示的波形350的负瞬时峰值153较晚出现；以及

设置点值θ’_S4被控制成出现在电压波形350的接下来的正瞬时峰值154处，即使图13所示的电压波形350中的瞬时值153与瞬时值154之间的时间间隔T_I4长于图12所示的电压波形350中的瞬时值153与瞬时值154之间的时间间隔T_I3。

上述第一控制情况可能发生，原因是时长T_M的延长导致时间延迟T_D4延长，该时间延迟T_D4适于使用于达到设置点值θ’_S3的时间周期300的执行与实际负瞬时峰值153同步。

上述第二控制情况可能发生，原因是时长T_M的延长导致用于达到设置点值θ’_S3和设置点值θ’_S4的控制执行之间的时间间隔T_I4延长。实际上，控制数据图表353被减慢，以使用于达到设置点值θ’_S3和设置点值θ’_S4的控制执行与电压波形350的相应负瞬时峰值153和后续的正瞬时峰值154同步。

下面公开了控制系统200如何适于在固定触头11和固定触头12之间的实际距离值X与标称距离值X_N之间存在差值的情况下执行方法100的示例。

具体地，为了简单起见，仅参照可移动触头10的受控断开致动，其中假设实际距离X小于其标称值，并且参考波形350的实际频率值等于预设频率值f_P。

如以上所公开的，控制装置201通过使用预定数目N₁₂的具有预定时长T_P的时间周期300来执行图10所示的控制数据图表352。

在假定实际距离X与预设距离值X_P对应的同时，使用控制数据图表352。

因而，根据这些设置，假设电机13的这样的受控角位置θ’_S2是用于使可移动触头10与固定触头12分开的正确的角位置θ，则控制装置201将控制设置点值θ’_S2出现在相应的负过零点152处。

然而，可移动触头10与固定触头12分开可能已经在负过零点152处发生，原因是实际距离X小于标称距离值X_N。

检测装置202适于检测实际距离X与其标称距离X_N之间的差值。

例如，检测装置202适于：

测量在可移动触头10与固定触头11分开与后续可移动触头10与固定触头12分开之间经过的时间T_lapse或接收所述时间T_lapse的测量值(方法步骤107)；以及

将所测量的经过时间T_lapse与预设时间间隔T_IP进行比较(方法步骤108)。

优选地，在开关装置1的常规测试期间测量经过的时间T_lapse。

图14示出了与图10所示的电流波形相同的电流波形350，即具有与预设频率值f_P对应的实际频率值。

当所测量的经过时间T_lapse不等于预设时间间隔T_IP时，控制装置201有利地适于基于所检测到的经过时间T_lapse与预设时间间隔T_IP之间的差值来延长时间周期300的预定时长T_D(方法步骤105)。

例如，控制装置201适于：

将机械校正因子K_M计算为根据预设时间间隔T_IP与所测量的经过时间T_lapse之间的比率(方法步骤109)；以及

将机械校正因子K_M与预定时长T_P相乘(方法步骤110)。

参照图14，控制装置201还适于：

检测电流波形150的参考正峰值155(方法步骤111)；以及

从检测参考点155开始，使用第二预定数目N₂的具有延长的时长T_M的时间周期300(方法步骤113)。

具体地，首先，控制装置201适于对预定数目N₂₁的时间周期300进行计数，以限定检测到参考点155与开始可移动触头10的受控断开致动之间的修改的时间延迟T_D5。

然后，控制装置201适于使用时间周期300的后续预定数目N₂₂来执行对可移动触头10的断开致动的控制。

具体地，控制装置201适于在每个预定数目N₂₂的时间周期300处使用与可移动触头10的断开致动关联的相应设置点值θ’。

设置点值θ’至预定数目N₂₂的每个相应时间周期300的这种分配产生图14所示的延长的控制数据图表327。

实际上，修改的时间延迟T_D5的持续时间等于乘积T_M×N₂₁，延长的控制数据图表327的时长T_open3等于乘积T_M×N₂₂。

在不延长周期300的预定时长T_P的情况下，可移动触头10与固定触头12的实际分开可以被控制成早于过零参考点152，即出现在角设置点位置θ’_S6处。这是因为固定触头11与固定触头12之间的实际距离X小于标称距离X_N。

延长的时长T_M使得：

设置点值θ’_S5(而非设置点值θ’_S1)被控制成出现在电流波形350的正过零点151处；以及

设置点值θ’_S6(而非设置点值θ’_S2)被控制成出现在接下来的正过零点152处。

实际上，控制数据图表327被延长，使得设置点值θ’_S6(而非设置点值θ’_S2)被正确地控制在负过零点152处。

以上公开的控制方法100和相关的控制系统200的示例性应用包括以下情况：波形350的实际频率值与预设频率值f_P不对应的情况或者固定触头11与固定触头12之间的实际距离X与标称距离X_N不对应的情况。

在装置202检测到上面提到的差值条件的情况下，控制装置201适于通过根据两个所检测到的差值而修改时间周期300的预设时长T_P来执行方法步骤105和方法步骤106。

例如，如果在对开关装置1的常规测试之后检测到固定触头11与固定触头12之间的实际距离值X与标称距离值X_N不对应，则通过使用机械校正因子K_M来修改时间周期300的初始设置预定时长T_P。

当进一步检测到参考波形350的实际频率值与预设频率值f_P之间的差值时，还通过使用频率校正因子K_f来修改初始设置预定时长T_P。

实际上，时间周期300的修改时长T_M等于T_P×K_M×K_f。

已经看出的是，控制方法100和控制系统200如何允许实现提供对已知方案的一些改进的意在目的。

具体地，方法100和控制系统200允许以下：即使在与相2关联且可能会影响同步的至少一个参数150与预设值500不对应的情况下，也能够保持触头对3、4的切换与参考波形350之间的期望同步。

事实上，方法100和控制系统200适于根据所检测到的参数150的实际值与预设值500之间的差值来修改控制周期300的预定时长T_P。以此方式，控制速度被适当地减慢或加快，以保持期望的同步。

例如，已经看到，控制系统200对控制方法100的执行如何在即使参考波形350的实际频率值不等于预设频率值f_P的情况下，也保持期望的同步。

实际上，根据参考波形350的实际频率值相对于预设频率值f_P的变化(例如通过利用校正频率因子K_f来修改预定时长T_P)而动态地改变控制速度。

例如，已经看到，控制系统200对控制方法100的执行如何在即使固定触头11与固定触头12之间的实际距离X不等于标称距离值X_N的情况下，也保持期望的同步。

实际上，在开关装置1的常规测试之后，根据所检测到的实际距离X与其标称值X_N之间的差值(例如通过利用校正因子K_M来修改周期300的预定时长T_P)来设置控制速度。

由此构思的控制方法100和控制系统200还易于修改和变化，所有这些修改和变化处于如所附权利要求具体限定的发明性构思的范围内。

具体地，控制方法100可以适于与图1至图7所示的开关装置1具有不同类型的开关装置。

例如，方法100可以适于断路器，其针对每个相具有一个触头对。在该情况下，执行方法100至少针对以下将是有用的：在即使参考波形的实际频率值不等于标称预设值的情况下，也保持该触头对的断开切换与关联于该相的参考信号波形的预定电角度之间的期望同步。

控制装置201可以包括：微控制器、微计算机、小型计算机、数字信号处理器(DSP)、光学计算机、复杂指令集计算机、专用集成电路、精简指令集计算机、模拟计算机、数字计算机、固态计算机、单片机或这些中的任意组合。

检测装置202可以是适于测量参数150的实际值或接收对参数150的实际值的测量并将该实际值与预设值500进行比较的任何电子装置或单元；检测装置202可以与控制装置201分开但在操作上连接至控制装置201，或者它们本身可以被实现在控制装置201中。

该检测装置203可以是适于检测波形350的参考点155的出现的任何电子装置，检测装置203可以与控制装置201分开但在操作上连接至控制装置201，或者它们本身可以被实现在控制装置201中。

具体地，所有零件/部件可以用其它技术等价元件来代替；实际上，尺寸和材料类型可以是根据需要和本领域水平的任何尺寸和材料类型。

Claims (16)

1.一种用于控制开关装置(1)的方法(100)，所述开关装置(1)具有包括至少一个触头对(3，4)的至少一个相(2)，所述至少一个触头对(3，4)能够被致动，用于在触头(10-12，10-11)彼此耦接的闭合状态与所述触头(10-11，10-12)彼此分开的断开状态之间进行切换，所述方法(100)包括：

a)提供(101)用于控制所述至少一个触头对(3，4)的致动的控制装置(201)，所述控制装置(201)适于使用时间周期(300)来操作；

b)以预定时长(T_p)设置(102)所述时间周期(300)；

c)检测(103)与所述相(2)关联的参数(150)的值相对于预设值(500)的差值；

d)如果所述参数(150)的值等于所述预设值(500)，则通过所述控制装置(201)使用具有所述预定时长(T_p)的所述时间周期(300)来控制(104)所述至少一个触头对(3，4)的致动，以便所述断开状态与所述闭合状态之间的切换被控制成在与所述相(2)关联的电信号的波形(350)的预定电角度(151，152，153，154)处发生；

其特征在于，所述方法包括：

e)当检测到所述差值时，根据所检测到的差值来修改(105)所述预定时长(T_p)；以及

f)通过所述控制装置(201)使用具有修改时长(T_M)的所述时间周期(300)来控制(106)所述至少一个触头对(3，4)的致动，其中，对所述预定时长(T_p)的所述修改使得所述断开状态与所述闭合状态之间的切换被控制成在所述波形(350)的所述预定电角度(151，152，153，154)处发生。

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述步骤c)包括：

测量(107)所述参数(150)的值；以及

将所测量的值与所述预设值(500)进行比较(108)；

并且其中，所述步骤e)包括：

使用所述预设值(500)与所述参数(150)的测量值来计算(109)校正因子(K_f，K_M)；以及

将所述校正因子(K_f，K_M)施加(110)于所述预定时长(T_P)。

3.根据权利要求1所述的方法(100)，其中：

所述步骤d)和所述步骤f)包括检测(111)所述波形(350)的参考点(155)；

所述步骤d)包括从检测到所述至少一个参考点(155)开始，针对所述控制装置(201)设置(112)第一预定数目(N₁，N₃)的具有所述预定时长(T_P)的时间周期(300)；

所述步骤f)包括从检测到所述至少一个参考点(155)开始，针对所述控制装置(201)设置(113)第二预定数目(N₂，N₄)的具有所述修改时长(T_M)的时间周期(300)；

所述第二预定数目(N₂，N₄)等于所述第一预定数目(N₁，N₃)。

4.根据权利要求3所述的方法(100)，其中：

所述第一预定数目(N₁，N₃)的时间周期(300)包括预定义数目(N₁₁，N₃₁)的时间周期(300)，所述预定义数目(N₁₁，N₃₁)的时间周期(300)限定检测到所述至少一个参考点(155)与开始致动所述至少一个触头对(3，4)之间的时间延迟(T_D1，T_D3)；

所述第二预定数目(N₂，N₄)的时间周期(300)包括预定义数目(N₂₁,N₄₁)的时间周期(300)，所述预定义数目(N₂₁,N₄₁)的时间周期(300)限定检测到所述至少一个参考点(155)与开始致动所述至少一个触头对(3，4)之间的时间延迟(T_D2，T_D5，T_D4)。

5.根据权利要求3或4所述的方法(100)，其中，

所述第一预定数目(N₁，N₃)的时间周期(300)包括预定数目(N₁₂，N₃₂)的时间周期(300)，所述预定数目(N₁₂，N₃₂)的时间周期(300)限定用于致动所述至少一个触头对(3，4)的第一时长(T_open1，T_close1)；以及

所述第二预定数目(N₂，N₄)的时间周期(300)包括预定数目(N₂₂，N₄₂)的时间周期(300)，所述预定数目(N₂₂，N₄₂)的时间周期(300)限定用于致动所述至少一个触头对(3，4)的第二时长(T_open2，T_open3，T_close2)；

所述步骤d)包括：在限定所述第一时长的时间周期(300)中的每一个期间，通过使用闭环控制来控制(112)所述至少一个触头对(3，4)的致动；以及

所述步骤f)包括：在限定所述第二时长的时间周期(300)中的每一个期间，通过使用闭环控制来控制(113)所述至少一个触头对(3，4)的致动。

6.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述参数(150)是所述电信号的波形(350)的频率。

7.一种用于控制开关装置(1)的控制系统(200)，所述开关装置(1)具有包括至少一个触头对(3，4)的至少一个相(2)，所述至少一个触头对(3，4)能够被致动，用于在触头(10-12，10-11)彼此耦接的闭合状态与触头(10-12，10-11)彼此分开的断开状态之间进行切换，所述控制系统(200)包括：

控制装置(201)，用于控制所述至少一个触头对(3，4)的致动，所述控制装置适于通过使用时间周期(300)来操作，并且以预定时长(T_P)来设置所述时间周期；

装置(201)，用于检测与所述相(2)关联的参数(150)的值相对于预设值(500)的差值；

其中，如果所述参数(150)的值等于所述预设值(500)，则所述控制装置适于使用具有所述预定时长(T_P)的所述时间周期(300)来控制所述至少一个触头对(3,4)的致动，以便所述闭合状态与所述断开状态之间的切换被控制成在与所述相(2)关联的电信号的波形(350)的预定电角度(151,152,153,154)处发生；

其特征在于，所述控制装置(201)适于：

当检测到所述参数(150)的值与所述预设值(500)之间的差值时，根据所检测到的差值来修改所述预定时长(T_P)；以及

使用具有修改时长(T_M)的所述时间周期(300)来控制所述至少一个触头对(3,4)的致动，其中，对所述预定时长(T_P)的所述修改使得所述控制装置(201)将所述闭合状态与断开状态之间的切换控制成在所述波形(350)的所述预定电角度(151，152，153，154)处发生。

8.根据权利要求7所述的控制系统(200)，其中，所述检测装置(202)适于：

测量所述参数(150)的值或接收所述参数(150)的测量值；以及

将所述参数(150)的测量值与所述预设值(500)进行比较；

并且其中，所述控制装置(201)适于：

使用所述预设值(500)和所述参数(150)的测量值来计算校正因子(K_f，K_M)；以及

将所述校正因子(K_f，K_M)施加于所述预定时长(T_P)。

9.根据权利要求7所述的控制系统(200)，包括用于检测所述电信号的波形(350)的参考点(155)的装置(203)，并且其中，所述控制装置(201)适于：

如果所述参数(150)的值等于所述预设值(500)，则从检测到所述至少一个参考点(155)开始，使用第一预定数目(N₁，N₃)的具有所述预定时长(T_P)的时间周期(300)；以及

如果检测到所述参数(150)的值与所述预设值(500)之间的差值，则从检测到所述至少一个参考点开始，使用第二预定数目(N₂，N₄)的具有所述修改时长(T_M)的时间周期(300)；

所述第二预定数目(N₂，N₄)等于所述第一预定数目(N₁，N₃)。

10.根据权利要求9所述的控制系统(200)，其中：

所述第一预定数目(N₁,N₃)的时间周期(300)包括预定数目(N₁₁,N₃₁)的时间周期(300)，所述预定数目(N₁₁，N₃₁)的时间周期(300)限定检测到所述至少一个参考点(155)与开始致动所述至少一个触头对(3，4)之间的时间延迟(T_D1，T_D3)；

所述第二预定数目(N₂，N₄)的时间周期(300)包括预定数目(N₂₁，N₄₁)的时间周期，所述预定数目(N₂₁，N₄₁)的时间周期限定检测到所述至少一个参考点(155)与开始致动所述至少一个触头对(3，4)之间的时间延迟(T_D2，T_D4，T_D5)。

11.根据权利要求9或10所述的控制系统(200)，其中：

所述第一预定数目(N₁，N₃)的时间周期(300)包括预定数目(N₁₂，N₃₂)的时间周期(300)，所述预定数目(N₁₂，N₃₂)的时间周期(300)限定致动所述至少一个触头对(3，4)的第一时长(T_open1，T_open2，T_close1)；以及

所述第二预定数目(N₂，N₄)的时间周期(300)包括预定数目(N₂₂，N₄₂)的时间周期(300)，所述预定数目(N₂₂，N₄₂)的时间周期(300)限定致动所述至少一个触头对(3，4)的第二时长(T_open2，T_open3，T_close2)；

并且其中，所述控制装置(201)适于：

在限定所述第一时长的时间周期(300)中的每一个期间，通过使用闭环控制来控制所述至少一个触头对(3，4)的致动；

在限定所述第二时长的时间周期(300)中的每一个期间，通过使用闭环控制来控制所述至少一个触头对(3，4)的致动。

12.根据权利要求7所述的控制系统(100)，其中：

所述开关装置(1)适于将电路的两个部分(5，6)彼此连接/断开；

所述相(2)包括至少一个半导体器件(30)，所述至少一个半导体器件(30)适于阻挡电流沿第一方向从中流过，并且允许电流沿与所述第一方向相反的第二方向从中流过；

其中，所述至少一个触头对(3，4)包括：

第一触头对(3)，所述第一触头对(3)适于通过其从所述断开状态切换至所述闭合状态来使所述至少一个半导体器件(30)串联连接在所述电路的两个部分(5，6)之间；

第二触头对(4)，所述第二触头对(4)适于通过其从所述断开状态切换至所述闭合状态来使所述至少一个半导体器件(30)短路；

并且其中，所述控制装置(201)适于采用以下这样的方式来控制所述第一触头对(3)和所述第二触头对(4)的致动：

所述第二触头对(4)从所述闭合状态至所述断开状态的切换以及所述第一触头对(3)从所述闭合状态至所述断开状态的切换分别发生在所述波形(350)的第一预定电角度(151)和第二后续预定电角度(152)处；

所述第一触头对(3)从所述断开状态至所述闭合状态的切换以及所述第二触头对(4)从所述断开状态至所述闭合状态的切换分别发生在所述波形(350)的第三预定电角度(153)和第四后续预定电角度(154)处。

13.根据权利要求12所述的控制系统(200)，其中，所述参数(150)包括所述第一触头对(3)的一个触头(12)与所述第二触头对(4)的一个触头(11)之间的距离(X)。

14.根据前述权利要求7所述的控制系统(200)，其中，所述参数(150)包括所述电信号的波形(350)的频率。

15.一种开关装置(1)，其特征在于，所述开关装置(1)包括根据权利要求7所述的控制系统(200)。

16.一种开关设备，其特征在于，所述开关设备包括根据权利要求7所述的控制系统(200)或根据权利要求15所述的开关装置(1)。