CN110970263A - 一种智能型永磁开关控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能型永磁开关控制器，包括单片机系统、电池应急供电电路、电源检测、蓝牙通讯模块、脉冲开关充电电路、电压采样电路、时钟电路、EEPROM、电池和手动按钮开关等。操作手动按钮开关控制电池通过电池应急供电电路产生应急电源；单片机系统监测外部供电和储能电容电压；输出PWM脉冲信号，通过脉冲开关充电电路对储能电容充电，监测电压变化速度，可以判断相关电路的功能异常；输出脉宽控制信号，通过桥式驱动电路控制储能电容与励磁线圈接通放电，励磁电流驱动永磁机构动作，监测储能电容放电电压变化，异常时触发过流保护；通过蓝牙通讯模块实现智能手机无线操作，使用时钟电路和EEPROM可以存取实时事件信息。

Description

一种智能型永磁开关控制器
技术领域
本发明涉及一种智能化永磁开关控制器，是永磁式高低压断路器、接触器驱动电路的智能化改进，属于电力设备控制保护技术领域。
背景技术
近年来出现的永磁式高低压断路器、接触器，是通过永磁开关的控制器驱动永磁机构中的动铁芯上、下运动，实现合闸及分闸基本操作功能；一般采用电容、超级电容或电池储能，脉冲励磁电路控制驱动，在实际使用中还存在一些问题。比如停电时无法分合闸；采用三端稳压电路给储能电容充电，体积较大，速度慢，储能电容储能电压受外部供电电压直接影响；高电压电源电路和低电压电源电路不隔离，容易互相干扰，元器件容易损坏等。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种智能型永磁开关控制器。由单片机系统（1）集中管理，正常情况下，由外部交流电源或直流电源供电，提供储能电容（12）充电电源，即高电压工作电源，内设开关电源（3）输出低电压稳压电源，即低电压工作电源。单片机系统（1）对外部供电电源、储能电容储能电压进行实时监测，调节输出PWM信号，控制脉冲开关充电电路（6）对储能电容（12）充电，使储能电容（12）储能电压保持在设定值；充电电压可以达到电源电压的两倍，充电速度快、效率高；根据电学公式dV/dt =I/C，充电过程中，储能电容（12）储能电压的变化速度异常，可以判断储能电容（12）及脉冲开关充电电路（6）的异常；输出设定宽度的CON1、CON2、CON3脉冲信号，控制桥式驱动电路（8）的合闸（正向）桥路或分闸（反向）桥路开关，将储能电容（12）的正负极连通励磁线圈（11）两端，储能电容（12）通过励磁线圈（11）正向或反向放电，正向或反向放电电流流过励磁线圈（11）驱动永磁机构动铁芯正向或反向运动，实现永磁机构断路器、接触器合闸或分闸操作过程；通过调节CON1、CON2、CON3脉冲信号设定宽度，适应不同参数的励磁线圈（11）和储能电容（12），可以优化励磁线圈（11）驱动永磁机构动铁芯的过程；根据电学公式I=CdV/dt，在合闸或分闸过程中，固定时间段内储能电容储能电压的变化量，和该时间段内平均放电电流有关，超过设定保护值时，单片机系统（1）采取保护措施，切断储能电容（12）和励磁线圈（11）的放电通路；单片机系统（1）以通信接口连接EEPROM（10）存贮芯片和实时时钟电路（9）芯片，可以读取实时时间，存取单片机系统（1）运行的预设参数，存取断路器、接触器开机、停机、分合闸开关动作、各种异常等实时事件及累计运行时间，掉电不丢失；连接蓝牙通讯模块（3），以标准蓝牙通讯协议与智能手机(13)无线通信，通过智能手机（13）可以设定和查询单片机系统（1）工作参数、实时时间，查询历史实时事件记录和累计运行时间。外部停电时，没有外部电源供电情况下，通过操作手动按钮开关SW1，控制电池应急供电电路（2），接通电池B1输出回路，由电池应急供电电路（2）将电池B1电压变换到供电电源相当的电压输出，提供应急供电电源，实现断路器、接触器合闸、分闸的应急操作；使用具有隔离作用的光耦O1O2O3、变压器T1T2、继电器RL1等元件，将高电压电源电路和低电压电源电路信号隔离，减少电路之间的互相干扰，提高所述智能型永磁开关控制器的稳定性。
所述电池应急供电电路（2），可以由手动按钮开关SW1或单片机系统（1）输出OUT1信号驱动MOS管Q3的导通，接通电池B1的放电回路，产生应急供电电源。MOS管Q3导通时，由升压控制IC（14）输出高频脉冲信号驱动高频变压器T1，使电池B1电压通过高频变压器升压变换后，上升至外部供电电源相当的电压水平，输出应急供电电源；MOS管Q3截止时，切断电池B1的放电通路，电池B1不耗电。
所述脉冲开关充电电路（6），来自单片机系统（1）输出的PWM1、PWM2信号，经过变压器T2和光耦O2隔离变换后，控制两个连接供电电源、中间串接功率电感L1的MOS管Q1Q2，再通过续流二极管D7和整流二极管D3，可以输出大于外部供电电源电压、小于两倍外部供电电源电压的脉冲充电电流，给储能电容（12）充电，充电速度快，效率高。
所述桥式驱动电路（8），由继电器RL1作为上桥路、IGBT1、IGBT2作为下桥路，单片机系统（1）的CON1、CON2、CON3脉冲信号分别控制继电器RL1、IGBT1、IGBT2，当继电器RL1动作、IGBT1导通、IGBT2截止时，可以形成驱动励磁线圈（11）的正向导通桥路；当继电器RL1不动作、IGBT1截止、IGBT2导通时，可以形成驱动励磁线圈（11）的反向导通桥路。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种智能型永磁开关控制器包括单片机系统（1）、电池应急供电电路（2）、开关电源（3）、电源检测（4）、蓝牙通讯模块（5）、脉冲开关充电电路（6）、电压采样电路（7）、桥式驱动电路（8）、时钟电路（9）、EEPROM（10）、励磁线圈（11）、储能电容（12）和相关的二极管D1～D4、电容C1、整流桥B2、保险管F1和电池B1、手动按钮开关SW1；其中，单相交流或直流电源ACL、ACN两根电源线通过保险管F1连接整流桥B2输入外部供电电源，整流桥B2的V+端连接电源检测（4）、二极管D4的正极，V-端接地；二极管D4负极连接电容C1的正极、开关电源（3）、脉冲开关充电电路（6）和二极管D1的负极；单片机系统（1）输出PWM1、PWM2信号连接脉冲开关充电电路（6），脉冲开关充电电路（6）输出连接二极管D3正极，二极管D3负极连接储能电容（12）正极；单片机系统（1）输出一组CON1、CON2、CON3信号连接桥式驱动电路（8），储能电容（12）的正负极连接桥式驱动电路（8），桥式驱动电路（8）输出连接到励磁线圈（11）的两端；单片机系统（1）以通信接口IIC、SPI、UART分别连接EEPROM（10）、时钟电路（9）和蓝牙通讯模块（5）；单片机系统（1）的输入信号IN1通过电源检测（4）连接二极管D4的正极，IN2通过电压采样电路（7）连接储能电容（12）的正极；电池应急供电电路（2）分别连接单片机系统（1）的OUT1信号、手动按钮开关SW1两端、电池B1的正极、二极管D1、D2正极，手动按钮开关SW1的一端与电池B1正极连接，二极管D1的负极连接开关电源（3），D2的负极连接储能电容（12）的正极；智能手机（13）通过标准蓝牙通讯协议与蓝牙通讯模块无线连接；开关电源（3）产生直流稳压电源连接各部份电路提供低电压工作电源。
所述电池应急供电电路（2）包括升压控制IC（14）、高频变压器T1、光耦O1、N沟道MOS管Q3、二极管D5D6、电阻R1～R6和电容C2；高频变压器T1变比选择在15～18倍之间，升压控制IC（14）使用XL6009同类型IC；升压控制IC（14）的电源端和使能端连接前述电池B1正极、手动按钮开关SW1的一端，再连接高频变压器T1初级线圈的一端和光耦O1输出的集电极；升压控制IC（14）输出连接高频变压器T1初级线圈的另一端，接地线连接电阻R3和MOS管Q3的漏极，输入端连接电阻R2R3；光耦O1输入正极经过电阻R6连接OUT1控制信号，负极接地，输出发射极连接手动按钮开关SW1的另一端，再经电阻R4R5串联接地；电阻R4R5分压信号连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极连接地线；12V电源经过二极管D5、电阻R1串联电路后连接电池B1正极，组成电池B1的浮充电路；高频变压器T1次级线圈一端接地，另一端连接二极管D6正极，二极管D6负极连接电容C2的正极、电阻R2、前述二极管D1D2的正极；前述单片机系统（1）输出OUT1信号为低电平，通过电阻R6连接的光耦O1输入正极为低电平，光耦O1输出不导通，且手动按钮开关SW1未按下时，R4不接通电池B1正极，MOS管Q3栅极电压为零，MOS管Q3不导通，升压控制IC（14）接地线与地线不导通，升压控制IC（14）不工作，与电池B１连接的升压控制IC（14）、高频变压器T1初级线圈、MOS管Q3不形成电流导通回路，因此，电池B1不输出电流；单片机系统（1）输出OUT1信号为高电平，使光耦O1输出导通，或手动按钮开关SW1应急按下时，电池B1正极与电阻R4连通，MOS管Q3栅极电压大于导通电压，MOS管Q3导通，升压控制IC（14）接地线与地线导通，电池B１连接的升压控制IC（14）、高频变压器T1初级线圈、MOS管Q3形成导通回路，升压控制IC（14）输出高频脉冲信号，驱动高频变压器T1，高频变压器T1次级线圈输出高压脉冲电流，脉冲电流经过二极管D6向电容C2充电，电容C2电压可以升高至由电阻R2R3分压比设定的应急供电电压，电容C2电压经分压电阻R2R3分压后输入升压控制IC（14）的输入端，根据此输入端电压的变化，升压控制IC（14）输出不同占空比的高频脉冲信号，控制高频变压器T1次级线圈输出大小变化的脉冲电流，使电容C2的电压保持稳定，并通过二极管D1D2输出应急供电电源。
所述脉冲开关充电电路（6）由推挽驱动电路（15）、脉冲变压器T2、光耦O2、N沟道MOS管Q1Q2、二极管D7D8、电阻R7～R11和电容C3C4组成；脉冲变压器T2匝比选择在1～5倍之间，光耦O2选择快速响应的开关光耦；推挽驱动电路（15）分别连接12V电源、PWM1输入信号、由电容C3、脉冲变压器T2的初级线圈组成的串联电路，脉冲变压器T2初级线圈再连接12V电源，脉冲变压器T2次级线圈的一端输出经电阻R7R8分压后连接MOS管Q1栅极、二极管D8的负极，MOS管Q1的漏极连接前述二极管D4的负极，源极连接脉冲变压器T2次级线圈的另一端、二极管D8的正极、D7的负极、功率电感L1和电阻R8，二极管D7正极接地；光耦O2输入端正极经电阻R9、电容C4串联电路后连接PWM2输入信号；12V电源经光耦O2输出端集电极、发射极和电阻R10R11串联接地，电阻R10R11分压信号连接MOS管Q2的栅极， MOS管Q2的漏极连接功率电感L1、前述二极管D3的正极，源极接地；PWM1、PWM2脉冲信号同步高电平输入时，PWM1信号通过推挽驱动电路（15）、电容C3驱动脉冲变压器T2的初级线圈，脉冲变压器T2次级线圈输出脉冲信号通过电阻R7R8使N沟道MOS管Q1的栅极偏置，控制MOS管Q1导通，PWM2信号通过电容C4、电阻R9驱动光耦O2导通，使12V电源经过光耦、电阻R10R11使N沟道MOS管Q2偏置，控制MOS管Q2导通，来自二极管D4的直流电源分别经过MOS管Q1Q2的漏极和源极加载到功率电感L1的两端，电流流过功率电感L1，使其储能；PWM1信号保持高电平，PWM2信号由高电平变换至低电平后，MOS管Q1保持导通、Q2截止，直流电源通过MOS管Q1漏极、源极、功率电感L1和二极管D3输出充电电流，同时，功率电感L1经过二极管D3、续流二极管D7释放储能，输出电流，产生叠加的充电电压电流输出，且充电电压高于电源电压，最大不超过直流电源电压的两倍；PWM1信号复位，PWM1、PWM2信号同时为低电平时，MOS管Q1Q2截止，待功率电感L1储能全部释放，经过二极管D3的充电电流停止输出；如前述，持续输入设定占空比和宽度的PWM1、PWM2脉冲信号，直流电源通过所述脉冲开关充电电路（6）可以产生持续的脉冲充电电流输出。
所述桥式驱动电路（8）由单刀双掷或双刀双掷继电器RL1、IGBT驱动电路（16）、IGBT驱动电路（17）、高速N沟道IGBT1、IGBT2、NPN三极管Q4、二极管D9D10D11、电阻R12R13组成；其中CON1信号经过电阻R12R13分压后连接三极管Q4基极，三极管Q4发射极接地，集电极连接继电器RL1线圈和反向二极管D11并联电路，二极管D11负极接12V电源，CON2信号经过IGBT驱动电路（16）连接IGBT1的G极，CON3信号经过IGBT驱动电路（17）连接IGBT２的G极；IGBT１、IGBT2的E极连接前述储能电容（12）负极，IGBT1的C极连接前述励磁线圈（11）的B端、继电器RL1的常闭端（20）、二极管D9的正极，IGBT2的C极连接励磁线圈（11）的A端、继电器RL1的常开端（21）、二极管D10的正极；继电器RL1的公共端（19）连接二极管D9D10的负极和储能电容（12）正极；所述IGBT驱动电路（16）和（17）由推挽驱动电路（18）、TLP250同类型光耦O3、二极管D12和电阻R14～R17组成；CON2输入信号经过电阻R14连接光耦O3的2脚，光耦O3的3脚接地，电阻R15连接在CON2信号和地线之间，光耦O3的8、5脚分别连接15V、-10V正负电源，再连接推挽驱动电路（18）正负电源端，光耦O3的7脚经过电阻R18连接推挽驱动电路（18）输入，推挽驱动电路（18）输出经过R16R17串联接地，二极管D12反向与电阻R16并联连接，二极管D12的正极通过IGBT驱动电路（16）的输出引线连接IGBT1的G极；继电器RL1的常闭和常开两个通路作为桥式驱动电路（8）的上桥路，两个IGBT作为桥式驱动电路（8）的下桥路；当CON1、CON2为高电平、CON3为低电平时，CON1信号通过三极管Q4驱动继电器RL1动作，继电器RL1的公共端（19）接通常开端（21），CON2通过IGBT驱动电路（16）驱动IGBT1导通，IGBT2截止，储能电容（12）正极经继电器RL1的公共端（19）、常开端（21）、励磁线圈（11）和IGBT1组成的合闸（正向）桥路接通储能电容（12）负极，励磁电流从A端到B端正向流过励磁线圈（11）；当CON1、CON2为低电平、CON3为高电平时，继电器RL1不动作，继电器RL1的公共端（19）接通常闭端（20），IGBT1截止，CON3信号通过IGBT驱动电路（17）驱动IGBT2导通，储能电容（12）正极经继电器RL1的公共端（19）、常闭端（20）、励磁线圈（11）和IGBT2组成的分闸（反向）桥路接通储能电容（12）负极，励磁电流从B端到A端反向流过励磁线圈（11）。
所述电池应急供电电路（2）采用高频变压器T1、光耦O1隔离电路；脉冲开关充电电路（6）采用脉冲变压器T2、光耦O2隔离电路；桥式驱动电路（8）采用继电器RL1、光耦O3隔离电路；电压采样电路（7）和电源检测（4）同样采用光耦隔离电路，通过电阻网络连接需要测量的高电压电源端待测信号和光耦的输入端，再通过电阻网络连接光耦的输出端和低电压电源，输出低电压电源端待测信号连接单片机系统（1）的输入端；将高电压电源电路信号转换成低电压电源电路信号。
单片机系统（1）以通信接口连接EEPROM（10）存贮芯片和实时时钟电路（9）芯片，可以读取实时时间，存取单片机系统（1）运行的预设系统运行参数，包括：工作电源电压设定值、异常检测设定值、储能电压设定值、分合闸过流检测设定值、PWM脉冲信号占空比、脉宽设定值、OUT1、CON1、CON2、CON3输出信号宽度设定值等，存取断路器、接触器开机、停机、分合闸开关动作、各种异常、应急供电等实时事件记录及累计运行时间，掉电不丢失。智能手机（13）通过标准蓝牙通讯协议与蓝牙通讯模块（5）无线连接，蓝牙通讯模块（5）通过UART通信接口与单片机系统（1）连接，智能手机（13）可以与单片机系统（1）无线通信和联机操作；通过智能手机（13）操作界面可以设定和查询单片机系统（1）的工作运行参数和实时时间，可以查询历史事件记录和累计运行时间。
单片机系统（1）通过电压采样电路（7）实时监测储能电容（12）电压变化；输出设定占空比、脉宽的PWM１、PWM2脉冲信号，控制脉冲开关充电电路（6）向储能电容（12）充电；当储能电容（12）储能电压上升至异常检测设定值时，再输出固定时间长度的PWM１、PWM2脉冲信号，控制脉冲开关充电电路（6）输出固定的充电电量，向储能电容（12）充电；根据电学公式dV/dt =I/C，若储能电容（12）的储能电压增加值不在设定值范围内，可以判定储能电容（12）的功能异常；若在前述过程中储能电容（12）的储能电压不能上升到异常检测设定值，可以判定脉冲开关充电电路（6）的功能异常或储能电容（12）未连接异常；在前述测量判断无异常情况下，单片机系统（1）比较储能电容（8）储能电压测量值和设定值，调节PWM1、PWM2脉冲信号输出，控制脉冲开关充电电路（6）向储能电容（12）充电；可以使储能电容（12）的储能电压稳定在储能电压设定值，储能电压可以大于直流电源电压，最高不超过直流电源电压的两倍。
单片机系统（1）接收到合闸或分闸请求信号后，输出一组设定宽度的CON1、CON2、CON3合闸或分闸控制信号，经过桥式驱动电路（8）的合闸（正向）或分闸（反向）桥路，连通储能电容（12）正负极和励磁线圈（11）两端，储能电容（12）通过励磁线圈（11）正向或反向放电，正向或反向放电电流流过励磁线圈（11）可以产生永磁机构动铁芯正向或反向运动的驱动力，实现永磁机构断路器、接触器合闸或分闸操作过程；励磁线圈（11）的电阻、电感值、储能电容（12）的电容量等电参数的不同，储能电容（12）经过励磁线圈（11）放电的过程也不同，调节CON1、CON2、CON3脉冲信号设定宽度，可以适应不同参数的励磁线圈（11）和储能电容（12），可以优化励磁线圈（11）驱动永磁机构动铁芯的过程；在合闸或分闸操作过程中，单片机系统（1）按固定间隔时间，通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）储能电压变化，根据电学公式I=CdV/dt，可以估算每个测量时间段内流过励磁线圈（11）的平均放电电流值；当估算的放电电流值超过设定保护值时，单片机系统（1）判定为异常状态，停止CON1、CON2、CON3脉冲信号输出，切断储能电容（12）通过励磁线圈（11）的放电通路，防止永磁机构动铁芯止动、励磁线圈匝间短路等异常产生励磁线圈过流，防止桥式驱动电路（8）和励磁线圈（11）因过流而损坏，具有系统保护作用。
在ACL、ACN两根电源线没有输入单相交流或直流电源，需要进行分合闸操作时，可以操作手动按钮开关SW1，控制电池B1通过电池应急供电电路（2）输出应急供电电源；应急供电电源通过二极管D2向储能电容（12）充电；通过二极管D1和开关电源（3）输出低电压工作电源，单片机系统（1）启动，电源检测（4）输出低电平IN1信号；单片机系统（1）检测到IN1信号为低电平后，进入应急供电工作状态，设置应急供电工作状态延时，通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）的储能电压，达到储能电压设定值时，允许合闸、分闸操作；在没有检测到IN1信号为高电平的情况下，延时到后，单片机系统（1）自动停机。
附图说明
图1一种智能型永磁开关控制器组成图。
图2电池应急供电电路图。
图3脉冲开关充电电路图。
图4桥式驱动电路图。
具体实施方式
对照图1，一种智能型永磁开关控制器包括单片机系统（1）、电池应急供电电路（2）、开关电源（3）、电源检测（4）、蓝牙通讯模块（5）、脉冲开关充电电路（6）、电压采样电路（7）、桥式驱动电路（8）、时钟电路（9）、EEPROM（10）、励磁线圈（11）、储能电容（12）和相关的二极管D1～D4、电容C1、整流桥B2、保险管F1和电池B1、手动按钮开关SW1；其中，单相交流或直流电源ACL、ACN两根电源线通过保险管F1连接整流桥B2输入外部供电电源，整流桥B2的V+端连接电源检测（4）、二极管D4的正极，V-端接地；二极管D4负极连接电容C1的正极、开关电源（3）、脉冲开关充电电路（6）和二极管D1的负极；单片机系统（1）输出PWM1、PWM2信号连接脉冲开关充电电路（6），脉冲开关充电电路（6）输出连接二极管D3正极，二极管D3负极连接储能电容（12）正极；单片机系统（1）输出一组CON1、CON2、CON3信号连接桥式驱动电路（8），储能电容（12）的正负极连接桥式驱动电路（8），桥式驱动电路（8）输出连接励磁线圈（11）的两端；单片机系统（1）以通信接口IIC、SPI、UART分别连接EEPROM（10）、时钟电路（9）和蓝牙通讯模块（5）；单片机系统（1）的输入信号IN1通过电源检测（4）连接二极管D4的正极、IN2通过电压采样电路（7）连接储能电容（12）的正极；电池应急供电电路（2）分别连接单片机系统（1）的OUT1信号、手动按钮开关SW1两端、电池B1的正极、二极管D1、D2正极，手动按钮开关SW1的一端与电池B1正极连接，二极管D1的负极连接开关电源（3），D2的负极连接储能电容（12）的正极；智能手机（13）通过标准蓝牙通讯协议与蓝牙通讯模块无线连接；开关电源（3）产生直流稳压电源连接各部份电路提供低电压工作电源。
其中，电压采样电路（7）采用线性光耦隔离电路，电源检测（4）采用普通开关光耦隔离电路，通过电阻网络连接需要测量的高电压电源端待测信号和光耦的输入端，再通过电阻网络连接光耦的输出端和低电压电源，输出低电压电源端待测信号连接单片机系统（1）的输入端，将高电压电源电路信号转换成低电压电源电路信号。
对照图2，电池应急供电电路（2）包括升压控制IC（14）、高频变压器T1、光耦O1、N沟道MOS管Q3、二极管D5D6、电阻R1～R6和电容C2；高频变压器T1变比选择在15～18倍之间，升压控制IC（14）使用XL6009或同类IC；升压控制IC（14）的电源端和使能端连接图1所示电池B1正极、手动按钮开关SW1的一端，再连接高频变压器T1初级线圈的一端和光耦O1输出的集电极；升压控制IC（14）输出连接高频变压器T1初级线圈的另一端，接地线连接电阻R3和MOS管Q3的漏极，输入端连接电阻R2R3；光耦O1输入正极经过电阻R6连接OUT1控制信号，负极接地，输出发射极连接手动按钮开关SW1的另一端，再经电阻R4R5串联接地；电阻R4R5分压信号连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极连接地线；12V电源经过二极管D5、电阻R1串联电路后连接电池B1正极，组成电池B1的浮充电路；高频变压器T1次级线圈一端接地，另一端连接二极管D6正极，二极管D6负极连接电容C2的正极、电阻R2和图1所示二极管D1D2的正极；图1所示单片机系统（1）输出OUT1信号为低电平，通过电阻R6连接的光耦O1输入正极为低电平，光耦O1输出不导通，且手动按钮开关SW1未按下时，R4不接通电池B1正极，MOS管Q3栅极电压为零，MOS管Q3不导通，升压控制IC（14）接地线与地线不导通，升压控制IC（14）不工作，与电池B１连接的升压控制IC（14）、高频变压器T1初级线圈、MOS管Q3不形成电流导通回路，因此，电池B1不输出电流；单片机系统（1）输出OUT1信号为高电平，使光耦O1输出导通，或手动按钮开关SW1应急按下时，电池B1正极与电阻R4连通，MOS管Q3栅极电压大于导通电压，MOS管Q3导通，升压控制IC（14）接地线与地线导通，电池B１连接的升压控制IC（14）、高频变压器T1初级线圈、MOS管Q3形成导通回路，升压控制IC（14）输出高频脉冲信号，驱动高频变压器T1；高频变压器T1次级线圈输出高电压脉冲电流，脉冲电流经过二极管D6向电容C2充电，电容C2电压可以升高至由电阻R2R3分压比设定的应急供电电压，电容C2电压经分压电阻R2R3分压后输入升压控制IC（14）的输入端，根据此输入端电压的变化，升压控制IC（14）输出不同占空比的高频脉冲信号，控制高频变压器T1次级线圈输出大小变化的脉冲电流，使电容C2的电压保持稳定，并通过二极管D1D2输出应急供电电源。
对照图3，脉冲开关充电电路（6）由推挽驱动电路（15）、脉冲变压器T2、光耦O2、N沟道MOS管Q1Q2、二极管D7D8、电阻R7～R11和电容C3C4组成；脉冲变压器T2匝比选择在1～5倍之间，光耦O2选择快速响应的开关光耦；推挽驱动电路（15）分别连接12V电源、PWM1输入信号、由电容C3、脉冲变压器T2的初级线圈组成的串联电路，脉冲变压器T2初级线圈再连接12V电源，脉冲变压器T2次级线圈的一端输出经电阻R7R8分压后连接MOS管Q1栅极、二极管D8的负极，MOS管Q1的漏极连接图1所示二极管D4的负极，源极连接脉冲变压器T2次级线圈的另一端、二极管D8的正极、D7的负极、功率电感L1和电阻R8，二极管D7正极接地；光耦O2输入端正极经电阻R9、电容C4串联电路后连接PWM2输入信号；12V电源经光耦O2输出端集电极、发射极和电阻R10R11串联接地，电阻R10R11分压信号连接MOS管Q2的栅极， MOS管Q2的漏极连接功率电感L1、图1所示二极管D3的正极，源极接地；经二极管D4 输入的直流电源，通过MOS管Q1的漏、源极、功率电感L1、MOS管Q2的漏、源极串联接地，续流二极管D7反向连接在MOS管Q1的源极和地之间，MOS管Q2的漏极连接二极管D3正极；PWM1、PWM2脉冲信号同步高电平输入时，PWM1信号通过推挽驱动电路（15）、电容C3驱动脉冲变压器T2的初级线圈，脉冲变压器T2次级线圈输出脉冲信号通过电阻R7R8使N沟道MOS管Q1的栅极偏置，控制MOS管Q1导通，PWM2信号通过电容C4、电阻R9驱动光耦O2导通，使12V电源经过光耦、电阻R10R11使N沟道MOS管Q2偏置，控制MOS管Q2导通，来自二极管D4的直流电源分别经过MOS管Q1Q2的漏极和源极加载到功率电感L1的两端，电流流过功率电感L1，使其储能；PWM1信号保持高电平，PWM2信号由高电平变换至低电平后，MOS管Q1导通、Q2截止，直流电源通过MOS管Q1、功率电感L1和二极管D3输出充电电流，同时，功率电感L1经过二极管D3、续流二极管D7释放储能，输出电流，产生叠加的充电电压电流输出，可以产生高于电源电压的充电电压输出，最大不超过直流电源电压的两倍；PWM1信号复位，PWM1、PWM2信号同时为低电平时，待功率电感L1储能全部释放，经过二极管D3的充电电流停止输出；如前述，持续输入设定占空比和宽度的PWM1、PWM2信号，直流电源通过所述脉冲开关充电电路（6）可以产生持续的脉冲充电电流输出。
对照图4，桥式驱动电路（8）由单刀双掷或双刀双掷继电器RL1、IGBT2、IGBT驱动电路（16）、IGBT驱动电路（17）、高速N沟道IGBT1、NPN三极管Q4、二极管D9D10D11、电阻R12R13组成；其中CON1信号经过电阻R12R13分压后连接三极管Q4基极，三极管Q4发射极接地，集电极连接继电器RL1线圈和反向二极管D11并联电路，二极管D11负极接12V电源，CON2信号经过IGBT驱动电路（16）连接IGBT1的G极，CON3信号经过IGBT驱动电路（17）连接IGBT２的G极；IGBT１、IGBT2的E极连接图1所示储能电容（12）负极，IGBT1的C极连接图1所示励磁线圈（11）的B端、继电器RL1的常闭端（20）、二极管D9的正极，IGBT2的C极连接励磁线圈（11）的A端、继电器RL1的常开端（21）、二极管D10的正极；继电器RL1的公共端（19）连接二极管D9D10的负极和储能电容（12）正极；其中IGBT驱动电路（16）和（17）由推挽驱动电路（18）、TLP250同类型光耦O3、二极管D12和电阻R14～R17组成；CON2输入信号经过电阻R14连接光耦O3的2脚，光耦O3的3脚接地，电阻R15连接在CON2信号和地线之间，光耦O3的8、5脚分别连接15V、-10V正负电源，再连接推挽驱动电路（18）正负电源端，光耦O3的7脚经过电阻R18连接推挽驱动电路（18）输入，推挽驱动电路（18）输出经过R16R17串联接地，二极管D12与电阻R16反向并联连接，二极管D12的正极通过IGBT驱动电路（16）的输出引线连接IGBT1的G极；继电器RL1的常闭和常开两个通路作为桥式驱动电路（8）的上桥路，两个IGBT作为桥式驱动电路（8）的下桥路；当CON1、CON2为高电平、CON3为低电平时，CON1信号通过三极管Q4驱动继电器RL1动作，继电器RL1的公共端（19）接通常开端（21），CON2通过IGBT驱动电路（16）输出正偏电压，驱动IGBT1导通，CON3通过IGBT驱动电路（17）输出负偏电压，IGBT2截止，储能电容（12）正极经继电器RL1的公共端（19）、常开端（21）、励磁线圈（11）和IGBT1组成的合闸（正向）桥路接通储能电容（12）负极，励磁电流从A端到B端正向流过励磁线圈（11）；当CON1、CON2为低电平、CON3为高电平时，继电器RL1不动作，继电器RL1的公共端（19）接通常闭端（20），CON2通过IGBT驱动电路（16）输出负偏电压，IGBT1截止，CON3信号通过IGBT驱动电路（17）输出正偏电压，驱动IGBT2导通，储能电容（12）正极经继电器RL1的公共端（19）、常闭端（20）、励磁线圈（11）和IGBT2组成的分闸（反向）桥路接通储能电容（12）负极，励磁电流从B端到A端反向流过励磁线圈（11）。
所述一种智能型永磁开关控制器以如下过程运行：
1、单片机系统（1）开机启动过程中，通过电源检测（4）检测外部供电电源，当经过电源检测（4）输入的检测信号IN1为低电平时，单片机系统（1）判定为应急供电工作状态：由电池B1经过电池应急供电电路（2）输出应急供电电源，应急供电电源通过二极管D2向储能电容（12）充电；通过二极管D1和开关电源（3）输出低电压工作电源；此时，单片机系统（1）设置OUT1信号为高电平输出，控制电池B1经过电池应急供电电路（2）持续输出应急供电电源；并通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）的储能电压，储能电容（12）储能电压达到设定值时，允许合闸、分闸操作；在程序中设置应急供电工作状态延时计数器，待延时时间到后，单片机系统（1）输出OUT1低电平信号，切断电池B1放电回路，电池应急供电电路（2）停止输出应急供电电源，单片机系统（1）自动关机。当检测到IN1信号为高电平时，单片机系统（1）判定为外部供电工作状态：由单相交流或直流电源经过整流桥B2输入外部供电电源，经过电源检测（4）产生IN1高电平信号，经过二极管D4提供高电压工作电源，再经过开关电源（3）输出低电压工作电源，单片机系统（1）进入异常检测过程。在应急供电工作状态延时过程中，单片机系统（1）检测到IN1信号变成高电平时，停止应急供电工作状态延时计数器，输出OUT1低电平信号，切断电池B1放电回路，电池应急供电电路（2）停止输出应急供电电源；单片机系统（1）由应急供电工作状态切换到外部供电正常工作状态。
2、进入异常检测过程后，单片机系统（1）通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）储能电压变化；输出设定占空比、脉宽的PWM１、PWM2脉冲信号，控制脉冲开关充电电路（6）输出脉冲充电电流，向储能电容（12）充电；当储能电容（12）储能电压上升至异常检测设定值时，再输出固定时间长度的PWM１、PWM2脉冲信号，控制脉冲开关充电电路（6）输出固定的充电电量，向储能电容（12）充电；根据电学公式dV/dt=I/C，若储能电容（12）的储能电压增加值不在设定值范围内，可以判定储能电容（12）的功能异常；若在前述过程中储能电容（12）的储能电压不能上升到异常检测设定值，可以判定脉冲充电电路（6）的功能异常或储能电容（12）未连接异常；单片机系统（1）记录并保存异常事件，进入异常工作状态，禁止合闸、分闸操作；若无前述异常出现，单片机系统（1）进入正常工作状态。
3、进入正常工作状态后，单片机系统（1）通过电压采样电路（7）持续检测储能电容（12）的储能电压，当储能电容（12）的储能电压小于储能电压设定值时，同步输出设定占空比、宽度的PWM1、PWM2脉冲信号，PWM2的高电平脉宽小于PWM1的高电平脉宽，控制脉冲开关充电电路（6）输出脉冲充电电流，向储能电容（12）充电；当储能电容（12）储能电压接近设定值时，调节PWM1、PWM2脉冲信号占空比和脉宽，直至停止输出，使储能电容（12）储能电压稳定在储能电压设定值，并保持；同时，单片机系统（1）允许合闸、分闸操作。
4、单片机系统（1）工作过程中（包括应急供电、外部供电、正常工作状态），实时检测外部合闸或分闸操作请求输入信号；在允许合闸和分闸操作的情况下，当有合闸请求信号输入时，单片机系统（1）输出一组设定宽度的CON1、CON2、CON3合闸控制信号（CON1、CON2高电平输出、CON3低电平输出），经过桥式驱动电路（8）的合闸桥路，连接储能电容（12）正负极和励磁线圈（11）两端，使储能电容（12）的储能通过励磁线圈（11）正向释放，正向流过励磁线圈（11）的励磁电流产生永磁机构中的动铁芯正向运动驱动力，实现合闸操作，并由永磁机构保持合闸状态。当有分闸请求信号输入时，单片机系统（1）输出一组设定宽度的CON1、CON2、CON3分闸控制信号（CON1、CON2低电平输出、CON3高电平输出），经过桥式驱动电路（8）分闸桥路，反向接通储能电容（12）正负极和励磁线圈（11）两端，使储能电容（12）的储能通过励磁线圈（11）反向释放，流过励磁线圈（11）的反向励磁电流，产生永磁机构中动铁芯的反向运动驱动力，由合闸状态复位至分闸状态。调节CON1、CON2、CON3脉冲信号设定宽度，适应不同参数的励磁线圈（11）和储能电容（12），可以优化励磁线圈（11）驱动永磁机构动铁芯的过程。在合闸或分闸操作过程中，单片机系统（1）按固定间隔时间，通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）储能电压；根据电学公式I=CdV/dt，固定时间间隔内储能电容（12）储能电压的变化量测量值，可以估算每个测量时间段内流过励磁线圈（11）的平均放电电流值；当估算的放电电流值超过设定保护值时，单片机系统（1）判定为异常状态，停止CON1、CON2、CON3脉冲信号输出，切断储能电容（12）通过励磁线圈（11）的放电通路，防止永磁机构动铁芯止动、励磁线圈匝间短路等异常产生励磁线圈过流，防止桥式驱动电路（8）和励磁线圈（11）因过流而损坏，具有系统保护作用。
5、单片机系统（1）开始工作后，可以通过通信接口SPI连接时钟电路（9）读取实时时间，IIC连接EEPROM（10）存取实时事件、系统运行参数和累计运行时间，包括断路器、接触器开机、停机、分合闸开关动作、各种异常、应急供电等历史实时事件，包括工作电源电压设定值、异常检测设定值、储能电压设定值、分合闸过流检测设定值、PWM脉冲信号占空比、脉宽设定值、OUT1、CON1、CON2、CON3输出信号宽度设定值等系统运行参数。通过UART通信接口连接蓝牙通讯模块（5），以标准蓝牙通讯协议无线连接智能手机（13）；利用智能手机相应的操作界面、通信软件和通讯协议，与单片机系统（1）实现的联机操作，设定和查阅单片机系统（1）的工作系统运行参数和实时时间；查阅历史实时事件记录和累计运行时间。
6、在没有外部供电情况下，即ACL、ACN两根电源线没有输入单相交流或直流电源，需要进行分合闸操作时，可以操作手动按钮开关SW1，接通电池B1输出回路，通过电池应急供电电路（2）变换，将电池B1的电压上升至外部供电电源电压相当的应急供电电源；应急供电电源通过二极管D2向储能电容（12）充电，通过二极管D1和开关电源（3）输出低电压工作电源，单片机系统（1）启动，电源检测（4）输出低电平IN1信号；单片机系统（1）检测到IN1低电平信号后，进入应急供电工作状态，按前述过程1运行。
所述一种智能型永磁开关控制器，经过实测，具有良好的适用性、抗干扰性。储能电容充电速度快、效率高、不受供电电源电压波动影响。其核心特征是：采用单片机系统管理，输出两个PWM信号，控制脉冲开关充电电路，产生高于供电电源电压的储能电容充电电流，且储能电容储能电压可调可控；采用继电器为上桥路、IGBT为下桥路的桥式驱动电路，控制驱动电路简单；采用继电器、变压器和光耦等元件，将高电压电源电路和低电压电源电路进行隔离，提高所述智能型永磁开关控制器电路的抗干扰性能；在没有外部供电电源的情况下，采用电池和电池应急供电电路，将电池电压上升到外部供电电源电压相当的应急供电电源供电，实现应急操作；采用实时时钟和EEPROM芯片，可以存贮系统运行参数和历史实时事件记录；采用蓝牙通讯模块，智能手机可以通过无线通信进行系统运行参数、实时时间的设置和查询、历史实时事件和累计运行时间的查询；判定脉冲开关充电电路、储能电容的功能异常和励磁线圈驱动过程中过流保护，可以确保所述智能型永磁开关控制器和断路器、接触器在异常条件下的安全。未经创造，通过删减所述特征而形成的同类产品均属本发明专利保护范围。

Claims (11)

1.一种智能型永磁开关控制器包括开关电源（3）、励磁线圈（11）、储能电容（12）和相关的二极管D1～D4、电容C1、整流桥B2、保险管F1；其特征在于还包括单片机系统（1）、电池应急供电电路（2）、电源检测（4）、蓝牙通讯模块（5）、脉冲开关充电电路（6）、电压采样电路（7）、桥式驱动电路（8）、时钟电路（9）、EEPROM（10）和电池B1、手动按钮开关SW1；其中，单相交流或直流电源ACL、ACN两根电源线通过保险管F1连接整流桥B2输入外部供电电源，整流桥B2的V+端连接电源检测（4）、二极管D4的正极，V-端接地；二极管D4负极连接电容C1的正极、开关电源（3）、脉冲开关充电电路（6）和二极管D1的负极；单片机系统（1）输出PWM1、PWM2信号连接脉冲开关充电电路（6），脉冲开关充电电路（6）输出连接二极管D3正极，二极管D3负极连接储能电容（12）正极；单片机系统（1）输出一组CON1、CON2、CON3信号连接桥式驱动电路（8），储能电容（12）的正负极连接桥式驱动电路（8），桥式驱动电路（8）输出连接到励磁线圈（11）的两端；单片机系统（1）以通信接口IIC、SPI、UART分别连接EEPROM（10）、时钟电路（9）和蓝牙通讯模块（5）；单片机系统（1）的输入信号IN1通过电源检测（4）连接二极管D4的正极，IN2通过电压采样电路（7）连接储能电容（12）的正极；电池应急供电电路（2）分别连接单片机系统（1）的OUT1信号、手动按钮开关SW1两端、电池B1的正极、二极管D1、D2正极，手动按钮开关SW1的一端与电池B1正极连接，二极管D1的负极连接开关电源（3），D2的负极连接储能电容（12）的正极；智能手机（13）通过标准蓝牙通讯协议与蓝牙通讯模块无线连接；开关电源（3）产生直流稳压电源连接各部份电路提供低电压工作电源。
2.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：电池应急供电电路（2）包括升压控制IC（14）、高频变压器T1、光耦O1、N沟道MOS管Q3、二极管D5D6、电阻R1～R6和电容C2；其中高频变压器T1变比选择在18～25倍之间，升压控制IC（14）使用XL6009同类型IC；升压控制IC（14）的电源端和使能端连接权利要求1所述电池B1正极、手动按钮开关SW1的一端，再连接高频变压器T1初级线圈的一端和光耦O1输出的集电极；升压控制IC（14）输出连接高频变压器T1初级线圈的另一端，接地线连接电阻R3和MOS管Q3的漏极，输入端连接电阻R2R3；光耦O1输入正极经过电阻R6连接OUT1控制信号，负极接地，输出发射极连接手动按钮开关SW1的另一端，再经电阻R4R5串联接地；电阻R4R5分压信号连接MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极连接地线；12V电源经过二极管D5、电阻R1串联电路后连接电池B1正极，组成电池B1的浮充电路；高频变压器T1次级线圈一端接地，另一端连接二极管D6正极，二极管D6负极连接电容C2的正极、电阻R2和权利要求1所述二极管D1D2的正极；权利要求1所述单片机系统（1）输出OUT1信号为低电平，通过电阻R6连接的光耦O1输入正极为低电平，光耦O1输出不导通，且手动按钮开关SW1未按下时，R4不接通电池B1正极，MOS管Q3栅极电压为零，MOS管Q3不导通，升压控制IC（14）接地线与地线不导通，升压控制IC（14）不工作，与电池B1连接的升压控制IC（14）、高频变压器T1初级线圈、MOS管Q3不形成电流导通回路，因此，电池B1不输出电流；单片机系统（1）输出OUT1信号为高电平，使光耦O1输出导通，或手动按钮开关SW1应急按下时，电池B1正极与电阻R4连通，MOS管Q3栅极电压大于导通电压，MOS管Q3导通，升压控制IC（14）接地线与地线导通，电池B1连接的升压控制IC（14）、高频变压器T1初级线圈、MOS管Q3形成导通回路，升压控制IC（14）输出高频脉冲信号，驱动高频变压器T1；高频变压器T1次级线圈输出高电压脉冲电流，脉冲电流经过二极管D6向电容C2充电，电容C2电压可以升高至由电阻R2R3分压比设定的应急供电电压，电容C2电压经分压电阻R2R3分压后输入升压控制IC（14）的输入端，根据此输入端电压的变化，升压控制IC（14）输出不同占空比的高频脉冲信号，控制高频变压器T1次级线圈输出大小变化的脉冲电流，使电容C2的电压保持稳定，并通过二极管D1D2输出应急供电电源。
3.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：脉冲开关充电电路（6）由推挽驱动电路（15）、脉冲变压器T2、光耦O2、N沟道MOS管Q1Q2、二极管D7D8、电阻R7～R11和电容C3C4组成；其中脉冲变压器T2匝比在1～5倍之间，光耦O2使用快速响应的开关光耦；推挽驱动电路（15）分别连接12V电源、PWM1输入信号、由电容C3、脉冲变压器T2的初级线圈组成的串联电路，脉冲变压器T2初级线圈再连接12V电源，脉冲变压器T2次级线圈的一端输出经电阻R7R8分压后连接MOS管Q1栅极、二极管D8的负极，MOS管Q1的漏极连接权利要求1所述二极管D4的负极，源极连接脉冲变压器T2次级线圈的另一端、二极管D8的正极、D7的负极、功率电感L1和电阻R8，二极管D7正极接地；光耦O2输入端正极经电阻R9、电容C4串联电路后连接PWM2输入信号；12V电源经光耦O2输出端集电极、发射极和电阻R10R11串联接地，电阻R10R11分压信号连接MOS管Q2的栅极， MOS管Q2的漏极连接功率电感L1和权利要求1所述二极管D3的正极，源极接地；PWM1、PWM2脉冲信号同步高电平输入时，MOS管Q1、Q2同时导通，来自二极管D4的直流电源加载到功率电感L1的两端，电流流过功率电感L1，使其储能；PWM1信号保持高电平，PWM2信号由高电平变换至低电平后，MOS管Q1导通、Q2截止，直流电源通过MOS管Q1、功率电感L1和二极管D3输出充电电流，同时，功率电感L1经过二极管D3、续流二极管D7释放储能，输出电流，产生叠加的充电电压电流输出，充电电压高于电源电压，最大不超过直流电源电压的两倍；PWM1信号复位，PWM1、PWM2信号同时为低电平时，待功率电感L1储能全部释放，经过二极管D3的充电电流停止输出；持续输入设定占空比和宽度的PWM1、PWM2信号，直流电源通过所述脉冲开关充电电路（6）可以产生持续的脉冲充电电流输出。
4.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：桥式驱动电路（8）由单刀双掷或双刀双掷继电器RL1、IGBT驱动电路（16）、IGBT驱动电路（17）、高速N沟道IGBT1、IGBT2、NPN三极管Q4、二极管D9～D11、电阻R12R13组成；其中CON1输入信号经过电阻R12R13分压后连接三极管Q4基极，三极管Q4发射极接地，集电极连接继电器RL1线圈和反向二极管D11并联电路，二极管D11负极接12V电源，CON2输入信号经过IGBT驱动电路（16）连接IGBT1的G极，CON3输入信号经过IGBT驱动电路（17）连接IGBT２的G极；IGBT1、IGBT2的E极连接权利要求1所述储能电容（12）负极，IGBT1的C极连接权利要求1所述励磁线圈（11）的B端、继电器RL1的常闭端（20）、二极管D9的正极，IGBT2的C极连接励磁线圈（11）的A端、继电器RL1的常开端（21）、二极管D10的正极；继电器RL1的公共端（19）连接二极管D9D10的负极和储能电容（12）正极；所述IGBT驱动电路（16）和（17）由推挽驱动电路（18）、TLP250同类型光耦O3、二极管D12和电阻R14～R17组成；CON2输入信号经过电阻R14连接光耦O3的2脚，光耦O3的3脚接地，电阻R15连接在CON2信号和地线之间，光耦O3的8、5脚分别连接15V、-10V正负电源，再连接推挽驱动电路（18）正负电源端，光耦O3的7脚经过电阻R18连接推挽驱动电路（18）输入，推挽驱动电路（18）输出经过R16R17串联接地，二极管D12反向与电阻R16并联连接，二极管D12的正极通过IGBT驱动电路（16）的输出引线连接IGBT1的G极；继电器RL1的常闭和常开两个通路作为桥式驱动电路（8）的上桥路，两个IGBT作为桥式驱动电路（8）的下桥路；当CON1、CON2为高电平、CON3为低电平时，继电器RL1动作，继电器RL1的公共端（19）接通常开端（21），IGBT1导通，IGBT2截止，储能电容（12）正极经继电器RL1的公共端（19）、常开端（21）、励磁线圈（11）和IGBT1接通储能电容（12）负极，励磁电流从A端到B端正向流过励磁线圈（11）；当CON1、CON2为低电平、CON3为高电平时，继电器RL1不动作，继电器RL1的公共端（19）接通常闭端（20），IGBT1截止，IGBT2导通，储能电容（12）正极经继电器RL1的公共端（19）、常闭端（20）、励磁线圈（11）和IGBT2接通储能电容（12）负极，励磁电流从B端到A端反向流过励磁线圈（11）。
5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：电池应急供电电路（2）采用高频变压器T1、光耦O1隔离电路，脉冲开关充电电路（6）采用脉冲变压器T2、光耦O2隔离电路，桥式驱动电路（8）采用继电器RL1、光耦O3隔离电路，电源检测（4）、电压采样电路（7）采用光耦隔离电路，将高电压电源电路信号与低电压电源电路信号隔离。
6.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：单片机系统（1）连接存贮器EEPROM（10）和时钟电路（9），可以从时钟电路（9）读取实时时间，在存贮器EEPROM（10）存取系统运行参数、实时事件记录和累计运行时间，掉电不丢失。
7.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：智能手机（13）通过标准蓝牙通讯协议与蓝牙通讯模块（5）无线连接，蓝牙通讯模块（5）通过UART通信接口与单片机系统（1）连接，智能手机（13）可以与单片机系统（1）无线通信和联机操作；通过智能手机（13）可以设定和查询单片机系统（1）的工作运行参数和实时时间，可以查询历史事件记录和累计运行时间。
8.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：单片机系统（1）通过电压采样电路（7）实时监测储能电容（12）电压变化；输出设定占空比、脉宽的PWM1、PWM2脉冲信号，控制脉冲开关充电电路（6）向储能电容（12）充电；当储能电容（12）储能电压上升至异常检测设定值时，再输出固定时间长度的PWM1、PWM2脉冲信号，控制脉冲开关充电电路（6）输出固定的充电电量，向储能电容（12）充电；根据电学公式dV/dt=I/C，若储能电容（12）的储能电压增加值不在设定值范围内，可以判定储能电容（12）的功能异常；若在前述过程中储能电容（12）的储能电压不能上升到异常检测设定值，可以判定脉冲开关充电电路（6）的功能异常或储能电容（12）未连接异常；在前述测量判断无异常情况下，单片机系统（1）比较储能电容（8）储能电压测量值和设定值，调节PWM1、PWM2脉冲信号输出，控制脉冲开关充电电路（6）向储能电容（12）充电；可以使储能电容（12）的储能电压稳定在储能电压设定值，储能电压可以大于直流电源电压，最高不超过直流电源电压的两倍。
9.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：单片机系统（1）输出一组设定宽度的CON1、CON2、CON3合闸或分闸控制信号，经过桥式驱动电路（8）的合闸或分闸桥路，连通储能电容（12）正负极和励磁线圈（11）两端，储能电容（12）通过励磁线圈（11）正向或反向放电，正向或反向放电电流流过励磁线圈（11）可以产生永磁机构中动铁芯正向或反向运动的驱动力，实现合闸或分闸操作；调节CON1、CON2、CON3脉冲信号设定宽度，适应不同参数的励磁线圈（11）和储能电容（12），可以优化励磁线圈（11）驱动永磁机构动铁芯的过程；在合闸或分闸操作过程中，单片机系统（1）按固定间隔时间，通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）储能电压变化；根据电学公式I=CdV/dt，固定时间间隔内储能电容（12）储能电压的变化量测量值，可以估算每个测量时间段内流过励磁线圈（11）的平均放电电流值；当估算的放电电流值超过设定保护值时，单片机系统（1）判定为异常状态，停止CON1、CON2、CON3脉冲信号输出，切断储能电容（12）通过励磁线圈（11）的放电通路，防止永磁机构动铁芯止动、励磁线圈匝间短路异常产生励磁线圈过流，防止桥式驱动电路（8）和励磁线圈（11）因过流而损坏，具有系统保护作用。
10.根据权利要求1所述一种智能型永磁开关控制器其特征在于：ACL、ACN两根电源线没有输入单相交流或直流电源，需要进行分合闸操作时，可以操作手动按钮开关SW1，控制电池B1通过电池应急供电电路（2）输出应急供电电源；应急供电电源通过二极管D2向储能电容（12）充电；通过二极管D1和开关电源（3）输出低电压工作电源，单片机系统（1）启动，电源检测（4）输出低电平IN1信号；单片机系统（1）检测到IN1信号为低电平后，进入应急供电工作状态，设置应急供电工作状态延时，通过电压采样电路（7）监测储能电容（12）的储能电压，达到储能电压设定值时，允许合闸、分闸操作；在没有检测到IN1信号为高电平的情况下，延时到后，单片机系统（1）自动停机。
11.一种新型永磁式高低压断路器、接触器其特征在于使用权利要求1至权利要求10所述一种智能型永磁开关控制器。
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