CN203084494U - 基于igbt的永磁机构控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，包括PLC、电力电子驱动模块、电源模块和电容器组；所述电源模块核心为隔离型DC/DC开关电源。本永磁机构控制器所有外部电源、信号输入和内部电路均为直流，能在仅用备用直流电源情况下可靠工作；电力电子驱动模块选用大容量IGBT；无机械零部件，由固化器件完成触点功能，切换速度可达几毫秒，分散性小；无运动零部件，能在高冲击，振动的环境下工作；击穿电压可达1200V，饱和电流大于80A，适用范围大；无输入“线圈”，无触点燃弧和回跳，减少了电磁干扰。控制命令传输为单向导通，防止反向过电压侵入。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种控制装置，特别涉及一种基于IGBT的永磁机构控制器，其应用于短路冲击发电机试验系统中作为限压开关控制器。
【背景技术】
永磁机构真空断路器具有体积小、重量轻、机构简单、操作可靠、寿命长、免维护等特点，是断路器发展过程中一次质的飞跃。永磁操动机构必须要在控制器驱动下才能实现断路器分合操作，因此，控制器的性能优劣直接影响断路器的性能。
厂用备用电源主要用于事故情况失去工作电源时，起后备作用，备用电源应保证其独立性与可靠性，并且具有足够的供电容量。短路冲击发电机试验系统中二次备用电源为蓄电池提供的直流电，在停电等事故情况下，要保证限压开关可靠投入，就需要一种全部由直流电源供电的控制器。
传统的永磁机构控制器大多以单片机和一些专用芯片为核心，控制精度能满足短路冲击发电机试验系统的要求，但在强电磁场干扰的环境中容易误动。采用直流接触器虽然可以避免误动作，但由于直流电流没有过零点难以熄弧，接触器节点很容易烧蚀粘连。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种基于IGBT的永磁机构控制器，能在仅用备用直流电源情况下可靠工作。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于IGBT的永磁机构控制器，包括PLC、电力电子驱动模块、电源模块和电容器组；所述电容器组连接电源模块和电力电子驱动模块；PLC连接电力电子驱动模块。
本实用新型进一步的改进在于：所述电源模块为直流电源。
本实用新型进一步的改进在于：外部电源、信号输入和内部电路均为直流。
本实用新型进一步的改进在于：电容器组包括第一电解电容C1和第二电解电容C2；电力电子驱动模块包括分闸回路和合闸回路；合闸回路包括IGBT1、第一二极管D1、保护电阻R0、保护电容C0、IGBT2和第二二极管D2。分闸回路包括分闸回路限流电阻R、第一分闸开关K1和第二分闸开关K2；分闸回路和合闸回路共用分/合闸线圈Q；第一合闸回路电阻R11一端连接直流电源正极，另一端连接第一电解电容C1的正极和IGBT1的正极；IGBT1的负极连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接保护电阻R0的一端，保护电阻R0的另一端连接第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极连接IGBT2的正极；第二合闸回路电阻R12一端连接直流电源负极，另一端连接第一电解电容C1的负极和IBGT2的负极；保护电容C0和分/合闸线圈Q与保护电阻R0并联；第一分闸回路电阻R21一端连接直流电源正极，另一端连接第二电解电容C2正极和分闸回路限流电阻R一端，分闸回路限流电阻R的另一端通过第一分闸开关K1连接分/合闸线圈Q一端，分/合闸线圈Q的另一端通过第二分闸开关K2连接第二电解电容C2的负极和第二分闸回路电阻R22一端，第二分闸回路电阻R22的另一端连接直流电源负极。
本实用新型进一步的改进在于：PLC连接IGBT1和IGBT2的控制极。
本实用新型进一步的改进在于：PLC通过光电隔离连接IGBT1和IGBT2的控制极。
本实用新型进一步的改进在于：所述电源模块核心为隔离型DC/DC开关电源。
与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：本永磁机构控制器所有外部电源、信号输入和内部电路均为直流，能在仅用备用直流电源情况下可靠工作；最关键的电力电子驱动模块选用大容量IGBT，具备以下优点：
1.无机械零部件，由固化器件完成触点功能，切换速度可达几毫秒，分散性小；
2.无运动零部件，能在高冲击，振动的环境下工作；
3.击穿电压可达1200V，饱和电流大于80A，适用范围大；
4.无输入“线圈”，无触点燃弧和回跳，减少了电磁干扰。
本实用新型运行在短路冲击发电机试验系统这样一个由于开关大电流而产生的强电磁干扰环境中，另外，关合和开断过程中电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会通过电源通道耦合到控制器自身；在实用新型中采取以下措施提高控制器的抗干扰能力：
1.采用隔离型DC/DC开关电源作为电源模块，防止来自电源侧的传导干扰；
2.以PLC为核心的智能控制模块，现场I/O接口中本身具有光电耦合电路，与远方计算机控制均通过光纤传输，能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强。
负载为限压开关线圈，在投切感性负载时会产生很高的操作过电压，为了保证永磁操动机构能稳定可靠工作，在控制器中设计有专门的阻容吸收回路，吸收回路中操作过电压；控制命令传输为单向导通，防止反向过电压。
【附图说明】
图1为永磁机构控制器结构框图；
图2为永磁机构控制器原理图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
请参阅图1所示，本实用新型一种基于IGBT的永磁机构控制器，包括可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）、电力电子驱动模块、电源模块和电容器组。电容器组连接电源模块和电力电子驱动模块；PLC通过光电隔离器连接电力电子驱动模块。
请参阅图2所示，为电源模块、电容器组和电力电子驱动模块的具体电路，电力电子驱动模块包括分闸回路和合闸回路。电源模块为直流电源，电容器组包括第一电解电容C1和第二电解电容C2。
合闸回路包括IGBT1、第一二极管D1、保护电阻R0、保护电容C0、IGBT2和第二二极管D2。分闸回路包括分闸回路限流电阻R、第一分闸开关K1和第二分闸开关K2；分闸回路和合闸回路共用分/合闸线圈Q。
合闸回路：第一合闸回路电阻R11一端连接电源正极，另一端连接第一电解电容C1的正极和IGBT1的正极；IGBT1的负极连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接保护电阻R0的一端，保护电阻R0的另一端连接第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极连接IGBT2的正极；第二合闸回路电阻R12一端连接电源负极，另一端连接第一电解电容C1的负极和IBGT2的负极。保护电容C0和分/合闸线圈Q与保护电阻R0并联。IGBT1和IGBT2的控制极连接PLC。
分闸回路：第一分闸回路电阻R21一端连接电源正极，另一端连接第二电解电容C2正极和分闸回路限流电阻R一端，分闸回路限流电阻R的另一端通过第一分闸开关K1连接分/合闸线圈Q一端，分/合闸线圈Q的另一端通过第二分闸开关K2连接第二电解电容C2的负极和第二分闸回路电阻R22一端，第二分闸回路电阻R22的另一端连接电源负极。
合闸操作前，电源通过第一合闸回路电阻R11和第二合闸回路电阻R12向第一电解电容C1充电，通过第一分闸回路电阻R21和第二分闸回路电阻R22向第二电解电容C2充电；PLC输出合闸信号通过隔离电源DC/DC控制IGBT1和IGBT2导通。此时，第一电解电容C1通过1IGBT、第一二极管D1向分/合闸线圈Q放电，限压开关机构合闸。二极管控制命令传输为单向导通，防止反向过电压。R0、C0阻容吸收回路用来吸收回路中操作过电压。
经过几十ms延时后，PLC输出分闸信号，第一分闸开关K1和第二分闸开关K2导通，已充电的第二电解电容C2通过分闸回路限流电阻R向分/合闸线圈Q放电，限压开关机构分闸。由于限压开关分闸操作时对时间精度要求不高，因此在分闸回路中串入限流电阻，有助于分闸开关开断。
通过选取适当的充电电阻和电容值，来控制电解电容的充放电时间。这样即使在电容某一次放电结束后，由于干扰导致控制回路误动，电容再次向合、分闸线圈放电，电容上的能量也不足以使限压开关机构动作。
Claims (6)
1.一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，包括PLC、电力电子驱动模块、电源模块和电容器组；所述电容器组连接电源模块和电力电子驱动模块；PLC连接电力电子驱动模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，所述电源模块为直流电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，电容器组包括第一电解电容C1和第二电解电容C2；电力电子驱动模块包括分闸回路和合闸回路；合闸回路包括IGBT1、第一二极管D1、保护电阻R0、保护电容C0、IGBT2和第二二极管D2；分闸回路包括分闸回路限流电阻R、第一分闸开关K1和第二分闸开关K2；分闸回路和合闸回路共用分/合闸线圈Q；第一合闸回路电阻R11一端连接直流电源正极，另一端连接第一电解电容C1的正极和IGBT1的正极；IGBT1的负极连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接保护电阻R0的一端，保护电阻R0的另一端连接第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极连接IGBT2的正极；第二合闸回路电阻R12一端连接直流电源负极，另一端连接第一电解电容C1的负极和IBGT2的负极；保护电容C0和分/合闸线圈Q与保护电阻R0并联；第一分闸回路电阻R21一端连接直流电源正极，另一端连接第二电解电容C2正极和分闸回路限流电阻R一端，分闸回路限流电阻R的另一端通过第一分闸开关K1连接分/合闸线圈Q一端，分/合闸线圈Q的另一端通过第二分闸开关K2连接第二电解电容C2的负极和第二分闸回路电阻R22一端，第二分闸回路电阻R22的另一端连接直流电源负极。
4.根据权利要求3所述的一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，PLC连接IGBT1和IGBT2的控制极。
5.根据权利要求4所述的一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，PLC通过光电隔离器连接IGBT1和IGBT2的控制极。
6.根据权利要求1所述的一种基于IGBT的永磁机构控制器，其特征在于，所述电源模块核心为隔离型DC/DC开关电源。
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| CN 201220729301 CN203084494U (zh) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | 基于igbt的永磁机构控制器 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103956893A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-30 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 一种单线圈永磁机构驱动电路及其工作方法 |
| CN103984281A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-13 | 珠海万力达电气股份有限公司 | 基于igbt及可编程逻辑技术的永磁开关控制器及方法 |
| CN106877284A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-06-20 | 辽宁工业大学 | 纯硬件电路模块化时间开关控制器 |
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2012
- 2012-12-26 CN CN 201220729301 patent/CN203084494U/zh not_active Expired - Lifetime
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