CN105977075B - 一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路及其控制方法，通过CPU进行核心控制，经性推动三极管推动和大功率线性驱动三极管驱动使线圈带电，铁芯向合闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动实现分闸和合闸，在合闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器,电阻式行程传感器将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断合闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头合闸接触的高质量柔性。本发明结构简单、运行可靠、维护方便、性价比高。
Description
技术领域
本发明涉及一种分合闸的控制电路及其控制方法，特别是一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路及其控制方法。
背景技术
高压交流开关用于高压电网的连接与隔断，是高压电网中的关键设备，影响高压电网的安全、经济运行，事关国计民生。高压交流开关由触头部件与绝缘部件、操作部件、传动部件、自动化部件和机体等组成。电网的连接与隔断由触头部件的分、合闸运动实现，因此触头部件的分、合闸运动是高压交流开关的关键技术。
由于高压交流开关的分、合闸的触头运动有行程、超程、速度、加速度、动静触头间初始压力等诸多要求。现有的高压交流开关的分、合闸的触头运行控制电路是开环型的，所以不能很好的满足这些要求，产生合闸弹跳、分闸反弹等，在实际使用中则对电网和负载产生损害性冲击及严重影响开关本身的使用寿命。
目前市场上缺乏一种结构简单、运行可靠、维护方便、性价比高的具有无合闸弹跳、分闸反弹的柔性分合闸特性的高压交流开关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、运行可靠的用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路，其特征在于：包含CPU，CPU分别与合闸控制信号和分闸控制信号连接，降压限流电阻R8一端连接电源VDD，降压限流电阻R8另一端与CPU、A/D器件、线性推动三极管D1的集电极、稳压滤波电容C3的正极、稳压管D5负极、线圈L1一端、线圈L2一端和电源VDD连接，线性推动三极管D1的基极与控制限定电阻R4、行程取样微分电容C1和行程取样比例电阻R2一端连接，控制限定电阻R4另一端与CPU连接，行程取样微分电容C1和行程取样比例电阻R2的另一端与行程取样比例电阻R1一端连接，线性推动三极管D1的发射极与分流电阻R6一端、大功率线性驱动三极管D3的基极连接，分流电阻R6另一端接地，大功率线性驱动三极管D3的集电极与线圈L1另一端连接，大功率线性驱动三极管D3的发射极、稳压滤波电容C3的负极、稳压管D5正极接地，线性推动三极管D2的基极与控制限定电阻R5、行程取样微分电容C2和行程取样比例电阻R3一端连接，控制限定电阻R5另一端与CPU连接，行程取样微分电容C2和行程取样比例电阻R3的另一端与行程取样比例电阻R1一端连接，线性推动三极管D2的发射极与分流电阻R7一端、大功率线性驱动三极管D4的基极连接，分流电阻R7另一端接地，大功率线性驱动三极管D4的集电极与线圈L2另一端连接，大功率线性驱动三极管D4的发射极接地，A/D器件输入端与CPU连接，A/D器件输出端与行程取样比例电阻R1另一端和电阻式行程传感器RL一端连接，电阻式行程传感器RL另一端与铁芯连接。
进一步地，所述电磁操作机构包含线圈L1、线圈L2、铁芯、高压绝缘件、高压开关动触头和高压开关静触头，线圈L1和线圈L2套设在铁芯上，高压开关动触头固定在铁芯一端并且高压绝缘件设置在铁芯和高压开关动触头之间进行绝缘，高压开关静触头对应高压开关动触头设置在高压开关动触头上侧。
进一步地，所述铁芯接地。
进一步地，所述CPU和A/D器件的接地端接地。
一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路的控制方法，其特征在于：包含柔性合闸控制方法和柔性分闸控制方法，
柔性合闸控制方法为，CPU收到合闸控制信号后，通过控制限定电阻R4发生脉冲式合闸信号，经线性推动三极管D1推动和大功率线性驱动三极管D3驱动使线圈L1带电，铁芯向合闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动至与高压开关静触头接触即为合闸；在合闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器RL, 电阻式行程传感器RL将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断合闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻R4调节输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头合闸接触的高质量柔性；电阻式行程传感器RL的高压开关动触头的运动电气模拟量经行程取样微分电容C1微分后直接反馈到线性推动三极管D1，加快自动控制的速度；行程取样比例电阻R1、行程取样比例电阻R2构成反馈比例电路，通过调节改善控制效果, 稳压管D5、稳压滤波电容C3、降压限流电阻R8构成稳定的低电压的自动控制部分电源电路，与分合闸操动电源VDD分开；
柔性分闸控制方法为，CPU收到分闸控制信号后，通过控制限定电阻R5发生脉冲式分闸信号，经线性推动三极管D2推动和大功率线性驱动三极管D4驱动使线圈L2带电，铁芯向分闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动至与高压开关静触头完全分离即为分闸；在合闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器RL, 电阻式行程传感器RL将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断合闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻R5调节输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头合闸接触的高质量柔性；电阻式行程传感器RL的高压开关动触头的运动电气模拟量经行程取样微分电容C2微分后直接反馈到线性推动三极管D2，加快自动控制的速度；行程取样比例电阻R1、行程取样比例电阻R3构成反馈比例电路，通过调节改善控制效果；稳压管D5、稳压滤波电容C3、降压限流电阻R8构成稳定的低电压的自动控制部分电源电路，与分合闸操动电源VDD分开。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单、运行可靠、维护方便、性价比高的用于高压交流开关的分合闸控制输出电路，使高压交流开关具有柔性分合闸特性，而合闸过程无弹跳、分闸过程无反弹，在实际使用中减小分合闸对电网、负载及开关本身的损坏性冲击。
附图说明
图1是本发明的一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图所示，本发明的一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路，包含CPU1，CPU1分别与合闸控制信号和分闸控制信号连接，降压限流电阻R8一端连接电源VDD，降压限流电阻R8另一端与CPU、A/D器件2、线性推动三极管D1的集电极、稳压滤波电容C3的正极、稳压管D5负极、线圈L1一端、线圈L2一端和电源VDD连接，线性推动三极管D1的基极与控制限定电阻R4、行程取样微分电容C1和行程取样比例电阻R2一端连接，控制限定电阻R4另一端与CPU连接，行程取样微分电容C1和行程取样比例电阻R2的另一端与行程取样比例电阻R1一端连接，线性推动三极管D1的发射极与分流电阻R6一端、大功率线性驱动三极管D3的基极连接，分流电阻R6另一端接地，大功率线性驱动三极管D3的集电极与线圈L1另一端连接，大功率线性驱动三极管D3的发射极、稳压滤波电容C3的负极、稳压管D5正极接地，线性推动三极管D2的基极与控制限定电阻R5、行程取样微分电容C2和行程取样比例电阻R3一端连接，控制限定电阻R5另一端与CPU连接，行程取样微分电容C2和行程取样比例电阻R3的另一端与行程取样比例电阻R1一端连接，线性推动三极管D2的发射极与分流电阻R7一端、大功率线性驱动三极管D4的基极连接，分流电阻R7另一端接地，大功率线性驱动三极管D4的集电极与线圈L2另一端连接，大功率线性驱动三极管D4的发射极接地，A/D器件输入端与CPU连接，A/D器件输出端与行程取样比例电阻R1另一端和电阻式行程传感器RL一端连接，电阻式行程传感器RL另一端与铁芯连接。
电磁操作机构包含线圈L1、线圈L2、铁芯3、高压绝缘件4、高压开关动触头5和高压开关静触头6，线圈L1和线圈L2套设在铁芯3上，高压开关动触头5固定在铁芯3一端并且高压绝缘件4设置在铁芯3和高压开关动触头5之间进行绝缘，高压开关静触头6对应高压开关动触头5设置在高压开关动触头5上侧。铁芯3下端接地。CPU1和A/D器件2的接地端接地，CPU1的两个信号输入端连接合闸控制信号和分闸控制信号，CPU1的两个控制信号输出端分别连接R4、R5。
一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路的控制方法，包含柔性合闸控制方法和柔性分闸控制方法，
柔性合闸控制方法为，CPU收到合闸控制信号后，通过控制限定电阻R4发生脉冲式合闸信号，经线性推动三极管D1推动和大功率线性驱动三极管D3驱动使线圈L1带电，铁芯向合闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动至与高压开关静触头接触即为合闸；在合闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器RL, 电阻式行程传感器RL将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断合闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻R4调节输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头合闸接触的高质量柔性；电阻式行程传感器RL的高压开关动触头的运动电气模拟量经行程取样微分电容C1微分后直接反馈到线性推动三极管D1，加快自动控制的速度；行程取样比例电阻R1、行程取样比例电阻R2构成反馈比例电路，通过调节改善控制效果, 稳压管D5、稳压滤波电容C3、降压限流电阻R8构成稳定的低电压的自动控制部分电源电路，与分合闸操动电源VDD分开；
柔性分闸控制方法为，CPU收到分闸控制信号后，通过控制限定电阻R5发生脉冲式分闸信号，经线性推动三极管D2推动和大功率线性驱动三极管D4驱动使线圈L2带电，铁芯向分闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动至与高压开关静触头完全分离即为分闸；在合闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器RL, 电阻式行程传感器RL将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断合闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻R5调节输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头合闸接触的高质量柔性；电阻式行程传感器RL的高压开关动触头的运动电气模拟量经行程取样微分电容C2微分后直接反馈到线性推动三极管D2，加快自动控制的速度；行程取样比例电阻R1、行程取样比例电阻R3构成反馈比例电路，通过调节改善控制效果；稳压管D5、稳压滤波电容C3、降压限流电阻R8构成稳定的低电压的自动控制部分电源电路，与分合闸操动电源VDD分开。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路，其特征在于：包含CPU，CPU分别与合闸控制信号和分闸控制信号连接，降压限流电阻R8一端连接电源VDD，降压限流电阻R8另一端与CPU、A/D器件、线性推动三极管D1的集电极、稳压滤波电容C3的正极、稳压管D5负极、线圈L1一端和线圈L2一端连接，线性推动三极管D1的基极与控制限定电阻R4、行程取样微分电容C1和行程取样比例电阻R2一端连接，控制限定电阻R4另一端与CPU连接，行程取样微分电容C1和行程取样比例电阻R2的另一端与行程取样比例电阻R1一端连接，线性推动三极管D1的发射极与分流电阻R6一端、大功率线性驱动三极管D3的基极连接，分流电阻R6另一端接地，大功率线性驱动三极管D3的集电极与线圈L1另一端连接，大功率线性驱动三极管D3的发射极、稳压滤波电容C3的负极、稳压管D5正极接地，线性推动三极管D2的基极与控制限定电阻R5、行程取样微分电容C2和行程取样比例电阻R3一端连接，控制限定电阻R5另一端与CPU连接，行程取样微分电容C2和行程取样比例电阻R3的另一端与行程取样比例电阻R1一端连接，线性推动三极管D2的发射极与分流电阻R7一端、大功率线性驱动三极管D4的基极连接，分流电阻R7另一端接地，大功率线性驱动三极管D4的集电极与线圈L2另一端连接，大功率线性驱动三极管D4的发射极接地，A/D器件输入端与CPU连接，A/D器件输出端与行程取样比例电阻R1另一端和电阻式行程传感器RL一端连接，电阻式行程传感器RL另一端与铁芯连接。
2.按照权利要求1所述的一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路，其特征在于：电磁操作机构包含线圈L1、线圈L2、铁芯、高压绝缘件、高压开关动触头和高压开关静触头，线圈L1和线圈L2套设在铁芯上，高压开关动触头固定在铁芯一端并且高压绝缘件设置在铁芯和高压开关动触头之间进行绝缘，高压开关静触头对应高压开关动触头设置在高压开关动触头上侧。
3.按照权利要求2所述的一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路，其特征在于：所述铁芯接地。
4.按照权利要求1所述的一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路，其特征在于：所述CPU和A/D器件的接地端接地。
5.一种权利要求1-4任一项所述的一种用于高压交流开关柔性分合闸的控制电路的控制方法，其特征在于：包含柔性合闸控制方法和柔性分闸控制方法，
柔性合闸控制方法为，CPU收到合闸控制信号后，通过控制限定电阻R4发生脉冲式合闸信号，经线性推动三极管D1推动和大功率线性驱动三极管D3驱动使线圈L1带电，铁芯向合闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动至与高压开关静触头接触即为合闸；在合闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器RL, 电阻式行程传感器RL将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断合闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻R4调节输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头合闸接触的高质量柔性；电阻式行程传感器RL的高压开关动触头的运动电气模拟量经行程取样微分电容C1微分后直接反馈到线性推动三极管D1，加快自动控制的速度；行程取样比例电阻R1、行程取样比例电阻R2构成反馈比例电路，通过调节改善控制效果, 稳压管D5、稳压滤波电容C3、降压限流电阻R8构成稳定的低电压的自动控制部分电源电路，与分合闸操动电源VDD分开；
柔性分闸控制方法为，CPU收到分闸控制信号后，通过控制限定电阻R5发生脉冲式分闸信号，经线性推动三极管D2推动和大功率线性驱动三极管D4驱动使线圈L2带电，铁芯向分闸方向运动，经高压绝缘件带动高压开关动触头，高压开关动触头运动至与高压开关静触头完全分离即为分闸；在分闸的高压开关动触头运动过程中，通过高压绝缘件和铁芯传感到电阻式行程传感器RL, 电阻式行程传感器RL将高压开关动触头运动的机械参数转变为电气模拟量，经A/D器件转变成数字量，由CPU读取并判断分闸运动的柔性质量然后经控制限定电阻R5调节输出信号，实现高压开关动触头与高压开关静触头分闸接触的高质量柔性；电阻式行程传感器RL的高压开关动触头的运动电气模拟量经行程取样微分电容C2微分后直接反馈到线性推动三极管D2，加快自动控制的速度；行程取样比例电阻R1、行程取样比例电阻R3构成反馈比例电路，通过调节改善控制效果；稳压管D5、稳压滤波电容C3、降压限流电阻R8构成稳定的低电压的自动控制部分电源电路，与分合闸操动电源VDD分开。
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