CN117175777B - 一种合闸电机控制电路及其控制方法和断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合闸电机控制电路及其控制方法和断路器，包括合闸电机，合闸电机一端通过第一选择电路电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线，另一端通过第二选择电路电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线；第一选择电路和第二选择电路电连接有MCU，MCU通过电压采集电路分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线。本发明可以根据三相电压的实际情况选择对应的线路对合闸电机供电，从而采用常规电机即可保证其能实行正常的合闸和分闸操作，其成本低，可靠，适用的电源范围宽。

Description

一种合闸电机控制电路及其控制方法和断路器

技术领域

本发明涉及电学领域，特别是涉及一种合闸电机控制电路及其控制方法和断路器。

背景技术

断路器需要合闸电机进行电动分合闸操作，而合闸电机通常通过单相电压取电，但是电源电压经常受到远距离供电损失，负荷不平衡，短时故障，以及外界环境等影响，导致其电压不稳定，电压过低时导致合闸电机无法启动，而电压过高则会将合闸电机烧掉，导致断路器无法正常电动分合闸。特别是在农村地区，由于供电距离长，负荷不平衡状况多，此类现象尤为严重，因此目前为了保证合闸电机的正常动作，一般是需要特殊定制宽电压范围工作的交流电机，二是采用宽电压工作范围的AC-DC电源配合直流电机。其整体应用成本较高。

名词解释：

ADC：模数转换器。

MCU：微控制单元。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种合闸电机控制电路及其控制方法和断路器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种合闸电机控制电路，包括合闸电机，合闸电机一端通过第一选择电路电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线，另一端通过第二选择电路电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线；第一选择电路和第二选择电路电连接有MCU，MCU通过电压采集电路分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线；

当合闸电机进行合闸或分闸时，MCU采集第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线的电压，并判断第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线以及零线两两之间的压差，并找到压差与合闸电机的额定电压最接近的两条线作为连通线，然后控制第一选择电路和第二选择电路将两个连通线连通形成闭合回路。

进一步的改进，所述第一选择电路包括与合闸电机一端电连接的第二继电器的公共接点，第二继电器的常开接点和常闭接点分别电连接有第一继电器的公共接点和第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线中的一条线；第一继电器的常开接点和常闭接点分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线中的另外两条线。

进一步的改进，所述第二选择电路包括与合闸电机另一端电连接第五继电器的公共接点，第五继电器的常闭接点和常开接点分别电连接第三继电器的公共接点和第四继电器的公共接点；第三继电器分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压和零线中的两条线，第四继电器分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线中的另外两条线；在初始状态下，所述的第一选择电路和第二选择电路形成闭合回路，且闭合回路保持在同一相。

进一步的改进，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器的控制端CTRL均与MCU的IO口电连接。

进一步的改进，所述电压采集电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻一端电连接第三相电压线，另一端电连接ADC的第一模拟信号输入端和第四电阻的一端；第二电阻的一端电连接第二相电压线，另一端电连接ADC的第二模拟信号输入端和第五电阻的一端；第三电阻一端电连接第一相电压线，另一端电连接ADC的第三模拟信号输入端和第六电阻的一端；第四电阻的另一端、第五电阻的另一端和第六电阻的另一端均电连接零线，ADC数字端口IO电连接MCU的IO端口。

一种断路器，所述断路器含有上述的合闸电机控制电路。

一种上述的合闸电机控制电路的控制方法，包括如下步骤：

步骤一、获得合闸电机的额定电压和工作电压范围，并存储到MCU中；

步骤二、当MCU接收到合闸或分闸信号时，通过电压采集电路得到第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线以及零线两两之间的压差；

步骤三、得到压差与合闸电机的额定电压最接近的两条线作为连通线，然后控制第一选择电路和第二选择电路将两个连通线连通形成包括合闸电机的闭合回路，从而控制合闸电机动作，进行合闸或分闸操作；

步骤四、在合闸或分闸过程中，MCU通过实时监测合闸电机的电压回路，当合闸电机的电压回路的电压值超出电机正常工作电压范围时，则在当前电压过零点处切除回路，并重新选择一个最接近合闸电机额定电压的电源回路，在对应切除的过零点的反向过零点进行回路导通，继续执行电机分闸或合闸动作；

步骤五、合闸或分闸完成后，MCU清零第一选择电路和第二选择电路的控制电平信号。

本发明的有益效果在于：

本发明可以根据三相电压的实际情况选择对应的线路对合闸电机供电，从而采用常规电机即可保证其能实行正常的合闸和分闸操作，其成本低，使用安全、可靠，适用的电源范围宽。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的电路结构示意图。

附图标记说明：

1. 第一选择电路；2.第二选择电路。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示的一种合闸电机控制电路，包括合闸电机M、第一相电压线UA、第二相电压线UB、第三相电压线UC、零线UN、MCU、ADC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4和第五继电器K5。

其中，第一电阻R1一端电连接第三相电压线UC，另一端电连接ADC的第一模拟信号输入端AIN1和第四电阻R4的一端；第二电阻R2的一端电连接第二相电压线UB，另一端电连接ADC的第二模拟信号输入端AIN2和第五电阻R5的一端；第三电阻R3一端电连接第一相电压线UA，另一端电连接ADC的第三模拟信号输入端AIN3和第六电阻R6的一端；第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端和第六电阻R6的另一端均电连接零线UN，ADC的数字端口IO电连接MCU的IO端口，由此构成电压采集电路，采集各相电压线的电压。

合闸电机M两端分别电连接第一选择电路1和第二选择电路2。如图1所示，第一选择电路1包括第一继电器K1和第二继电器K2，第一继电器K1公共接点电连接第二继电器K2常开接点，常闭接点和常开接点分别电连接第二相电压线UB和第三相电压线UC，第二继电器K2的常闭接点电连接第一相电压线UA，公共接点电连接合闸电机M的一端。

第二选择电路2包括第三继电器K3、第四继电器K4和第五继电器K5，第三继电器K3常闭接点和常开接点分别电连接第一相电压线UA、第二相电压线UB，第四继电器K4的常闭接点和常开接点分别电连接第三相电压线UC和零线UN。第三继电器K3公共接点和第四继电器K4公共接点分别电连接第五继电器K5的常闭接点和常开接点，第五继电器K5公共接点电连接合闸电机M的另一端。MCU的IO端口分别与五个继电器的控制端电连接，并对其进行控制。

在默认情况下，K1-K5的继电器的控制端控制信号电平为清零，均处于释放状态，继电器的常闭接点导通，常开接点断开，此时合闸电机M两端均与UA导通，无电压差，则合闸电机不运行。

需要合闸时，MCU通过ADC采样检测各相电压和线电压，确定最合适的电压。通过IO口对对应的继电器发送CTRL控制信号，选通对应回路继电器。执行合闸操作。

若在合闸电机运行中，电压出现波动，则MCU跟进实际检测的电压，重新确定最合适电机供电回路，在过零点时切除原供电回路，并按供电相位在对应切除的过零点的反向过零点切换为新供电回路。

采用本发明的电路结构电机可选用常规电机，无需采用定制宽电压范围的。

若三相电压正常时，可选最接近额定电压的正常相电压给电机供电。

若三相电压低时，则选最接近额定电压的相电压或线电压给电机供电。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当了解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种合闸电机控制电路，其特征在于，包括合闸电机，合闸电机一端通过第一选择电路电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线，另一端通过第二选择电路电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线；第一选择电路和第二选择电路电连接有MCU，MCU通过电压采集电路分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线；

当合闸电机进行合闸或分闸时，MCU采集第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线的电压，并判断第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线以及零线两两之间的压差，并找到压差与合闸电机的额定电压最接近的两条线作为连通线，然后控制第一选择电路和第二选择电路将两个连通线连通形成闭合回路；

所述电压采集电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻一端电连接第三相电压线，另一端电连接ADC的第一模拟信号输入端和第四电阻的一端；第二电阻的一端电连接第二相电压线，另一端电连接ADC的第二模拟信号输入端和第五电阻的一端；第三电阻一端电连接第一相电压线，另一端电连接ADC的第三模拟信号输入端和第六电阻的一端；第四电阻的另一端、第五电阻的另一端和第六电阻的另一端均电连接零线，ADC数字端口IO电连接MCU的IO端口；第一选择电路包括与合闸电机一端电连接的第二继电器的公共接点，第二继电器的常开接点和常闭接点分别电连接有第一继电器的公共接点和第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线中的一条线；第一继电器的常开接点和常闭接点分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线中的另外两条线；

所述第二选择电路包括与合闸电机另一端电连接第五继电器的公共接点，第五继电器的常闭接点和常开接点分别电连接第三继电器的公共接点和第四继电器的公共接点；第三继电器分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压和零线中的两条线，第四继电器分别电连接第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线和零线中的另外两条线；在初始状态下，所述的第一选择电路和第二选择电路形成闭合回路，且闭合回路保持在同一相；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器的控制端CTRL均与MCU的IO口电连接；

所述的合闸电机控制电路的控制方法包括如下步骤：

步骤一、获得合闸电机的额定电压和工作电压范围，并存储到MCU中；

步骤二、当MCU接收到合闸或分闸信号时，通过电压采集电路得到第一相电压线、第二相电压线、第三相电压线以及零线两两之间的压差；

步骤三、得到压差与合闸电机的额定电压最接近的两条线作为连通线，然后控制第一选择电路和第二选择电路将两个连通线连通形成包括合闸电机的闭合回路，从而控制合闸电机动作，进行合闸或分闸操作；

步骤四、在合闸或分闸过程中，MCU通过实时监测合闸电机的电压回路，当合闸电机的电压回路的电压值超出电机正常工作电压范围时，则在当前电压过零点处切除回路，并重新选择一个最接近合闸电机额定电压的电源回路，在对应切除的过零点的反向过零点进行回路导通，继续执行电机分闸或合闸动作；

步骤五、合闸或分闸完成后，MCU清零第一选择电路和第二选择电路的控制电平信号。