CN203951266U - 基于igbt及可编程逻辑技术的永磁开关控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，包括中央控制器、IGBT电路模块、辅助开关控制电路、合分闸按钮和电源电路；所述中央控制器是可编程逻辑芯片，与IGBT电路模块、辅助开关控制电路和合分闸按钮连接，且IGBT电路模块和辅助开关控制电路分别与断路器的永磁线圈和合分闸电容、断路器的辅助开关连接；所述电源电路由AC/DC电源电路、变压器和充电回路组成，变压器和充电回路的两端分别与AC/DC电源电路、中央控制器和IGBT电路模块、合分闸电容电性连接。这样，即可精确控制合分闸时间，动作快速，性能稳定可靠，使用寿命长，安全性高，结构简单，体积小，抗电磁干扰能力强。

Description

基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器

【技术领域】

本实用新型属于永磁开关技术领域，尤其涉及一种基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器。

【背景技术】

目前，国内一些厂家生产的永磁控制器控制电路采用2个直流接触器切换储能电容来驱动分、合闸线圈，以实现断路器的分合闸操作、过流速断保护、失压保护、无线遥控操作、重合闸操作，以及配网自动化功能等，使开关成为智能型断路器。但是使用简单的接触器来作为永磁机构的控制单元，由于接触器使用时会导致能耗大，放电电容要求容量更大，容易烧毁永磁机构的线圈；而且接触器的触点断开回路时会产生强电磁场干扰，导致保护、控制装置误动作，同时接触器的触点在通过大电流时，寿命短。另外，永磁开关的手动合闸功能并不实用，一是操作者有安全风险，二是永磁机构的手动合闸速度较慢，合不上的几率较大，三是在双线路供电的情况下，可能会发生闭环、反送电，威胁电力检修人员的人身安全，甚至导致重大伤亡事故。因此，有些用户明确要求永磁机构禁止配备手动合闸功能，如煤矿系统。

由此现有的永磁控制器存在以下的缺陷：

1、控制时间不准确，分散性大；

2、动作速度慢；

3、接线复杂； 

4、接触器的寿命和可靠性不良；

5、功耗多、成本高、重量和体积大。

【实用新型内容】

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够精确控制合分闸时间，快速做出合闸/分闸动作，性能稳定可靠，使用寿命长，安全性高，结构简单，体积小，功能强大，抗电磁干扰能力强的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案为：

一种基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，包括有中央控制器、IGBT电路模块、辅助开关控制电路、合分闸按钮和电源电路；所述中央控制器是可编程逻辑芯片，与IGBT电路模块、辅助开关控制电路和合分闸按钮导通连接，且IGBT电路模块与断路器的永磁线圈和合分闸电容导通连接，辅助开关控制电路与断路器的辅助开关导通连接；所述电源电路主要由AC/DC电源电路、变压器和充电回路组成，所述变压器和充电回路的输入端与AC/DC电源电路电性连接，且变压器的输出端与中央控制器和IGBT电路模块电性连接，充电回路的输出端与合分闸电容电性连接。

进一步地，所述IGBT电路模块是IGBT驱动线圈回路，包括有合闸控制回路和分闸控制回路，所述合闸控制回路和分闸控制回路均包括两组IGBT控制电气回路，每组IGBT控制电气回路均由依次导通连接的光电耦合器、IGBT驱动保护电路和IGBT绝缘栅双极型晶体管组成，且光电耦合器与中央控制器导通连接，IGBT绝缘栅双极型晶体管与断路器的永磁线圈连接。

进一步地，所述中央控制器是复杂可编程逻辑芯片。

进一步地，所述永磁开关控制器还包括有合分闸指示灯电路和合分闸到位指示灯电路，所述合分闸指示灯电路和合分闸到位指示灯电路的输入端和输出端均分别与中央控制器和指示灯导通连接。

进一步地，所述永磁开关控制器还包括有合分闸外部控制电源电路，所述合分闸外部控制电源电路的输出端与中央控制器导通连接。

进一步地，所述永磁开关控制器还包括有防弹跳电路，所述防弹跳电路与中央控制器导通连接，外接判断短接块。

进一步地，所述永磁开关控制器还包括有闭锁常闭接点，所述闭锁常闭接点与中央控制器导通连接。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过上述技术方案，不仅能够精确控制合分闸时间，也能够通过可编程逻辑芯片与IGBT电路模块相互配合可使断路器快速做出合闸/分闸动作，以及无火花的IGBT电路模块作为永磁线圈驱动回路也避免了接触器易拉弧的问题，性能稳定可靠，使用寿命长，安全性高，而且结构相对简单，体积小，功能强大，抗电磁干扰能力强。

【附图说明】

图1是本实用新型所述基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器实施例的结构原理示意框图；

图2是本实用新型所述基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器实施例中IGBT电路模块的结构原理示意框图；

图3是本实用新型所述基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器的控制方法的流程示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3中所示：

本实用新型实施例提供了一种基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，包括有中央控制器1、IGBT电路模块2、辅助开关控制电路3、合分闸按钮4和电源电路5；所述中央控制器1是可编程逻辑芯片，优选复杂可编程逻辑芯片（CPLD，如EPM240T100C5），与IGBT电路模块2、辅助开关控制电路3和合分闸按钮4导通连接，且IGBT电路模块2与断路器的永磁线圈11和合分闸电容12导通连接，辅助开关控制电路3与断路器的辅助开关13导通连接；所述电源电路5主要由AC/DC电源电路51、变压器52和充电回路53组成，所述变压器52和充电回路53的输入端与AC/DC电源电路51电性连接，且变压器的输出端与中央控制器1和IGBT电路模块2电性连接，充电回路53的输出端与合分闸电容12电性连接。所述IGBT电路模块2是IGBT驱动线圈回路，包括有合闸控制回路21和分闸控制回路22，所述合闸控制回路21和分闸控制回路22均包括两组IGBT控制电气回路，每组IGBT控制电气回路均由依次导通连接的光电耦合器、IGBT驱动保护电路和IGBT绝缘栅双极型晶体管组成，且光电耦合器与中央控制器1导通连接，IGBT绝缘栅双极型晶体管与断路器的永磁线圈11导通连接。

另外，所述永磁开关控制器还包括有合分闸指示灯电路6、合分闸到位指示灯电路7、合分闸外部控制电源电路8、防弹跳电路9和闭锁常闭接点10；所述合分闸指示灯电路6和合分闸到位指示灯电路7的输入端和输出端均分别与中央控制器1和指示灯14导通连接；所述合分闸外部控制电源电路7的输出端与中央控制器1导通连接；所述防弹跳电路9是现有普通的防跳回路，与中央控制器1导通连接，外接判断短接块；所述闭锁常闭接点10与中央控制器1导通连接。

如图3，本实用新型所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤A1.AC/DC电源电路51输入工作电源，并通过充电回路53向断路器的合分闸电容12进行充电（约25s充电完毕）；

步骤A2.中央控制器1实时监测合分闸按钮4中的合闸按钮是否被摁下，或者合分闸外部控制电源电路8是否输入合闸信号；

步骤A3.判断合分闸电容12中的合闸电容是否达到合闸电压；

步骤A4.当到达合闸电压时，中央控制器1在发出正确的指令，驱动IGBT电路模块2中的合闸控制回路导通，将所述合闸电容的储能释放到断路器的永磁线圈11回路上，使断路器完成合闸动作；

步骤A5.中央控制器实时监测合分闸按钮4中的分闸按钮是否被摁下，或者合分闸外部控制电源电路8是否输入分闸信号；

步骤A6.判断合分闸电容12中的分闸电容是否达到分闸电压；

步骤A7.当到达分闸电压时，中央控制器1在发出正确的指令，驱动IGBT电路模块2中的分闸控制回路导通，将所述分闸电容的储能释放到断路器的永磁线圈11回路上，使断路器完成分闸动作。

其中，在断路器完成合闸动作或分闸动作时，中央控制器1实时检测辅助开关13动作到位信号，以自动断开IGBT电路模块2的驱动控制；若检测不到辅助开关到位信号时，将在130ms内自动关断IGBT电路模块2的合闸驱动控制或在25ms内自动关断IGBT电路模块2的分闸驱动控制。而且，在对合分闸电容11进行充电时或者中央控制器1发出合分闸指令的同时，中央控制器1向合分闸指示灯电路6发出相应的指令，以控制指示灯14呈现不同闪烁方式（如不停闪烁表示充电中，闪烁一次表示发出合分闸指令）。

这样，本实用新型所述的永磁开关控制器通过采用编程灵活、集成度高、工作速度快、工作性能稳定可靠的可编程逻辑芯片作为控制部分，同时采用控制电路简单、开关损耗小、通断速度快、工作频率高、元件容量大的IGBT电路模块作为永磁线圈驱动回路，不仅能够精确控制合分闸时间，也能够通过可编程逻辑芯片与IGBT电路模块相互配合可使断路器快速做出合闸/分闸动作，以及无火花的IGBT电路模块作为永磁线圈驱动回路也避免了接触器易拉弧的问题，性能稳定可靠，使用寿命长（可以达到10万次以上不损坏），安全性高，而且结构相对简单，体积小，功能强大，抗电磁干扰能力强。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：包括有中央控制器（1）、IGBT电路模块（2）、辅助开关控制电路（3）、合分闸按钮（4）和电源电路（5）；所述中央控制器（1）是可编程逻辑芯片，与IGBT电路模块（2）、辅助开关控制电路（3）和合分闸按钮（4）导通连接，且IGBT电路模块（2）与断路器的永磁线圈（11）和合分闸电容（12）导通连接，辅助开关控制电路（3）与断路器的辅助开关（13）导通连接；所述电源电路（5）主要由AC/DC电源电路（51）、变压器（52）和充电回路（53）组成，所述变压器（52）和充电回路（53）的输入端与AC/DC电源电路（51）电性连接，且变压器的输出端与中央控制器（1）和IGBT电路模块（2）电性连接，充电回路（53）的输出端与合分闸电容（12）电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：所述IGBT电路模块（2）是IGBT驱动线圈回路，包括有合闸控制回路（21）和分闸控制回路（22），所述合闸控制回路（21）和分闸控制回路（22）均包括两组IGBT控制电气回路，每组IGBT控制电气回路均由依次导通连接的光电耦合器、IGBT驱动保护电路和IGBT绝缘栅双极型晶体管组成，且光电耦合器与中央控制器（1）导通连接，IGBT绝缘栅双极型晶体管与断路器的永磁线圈（11）连接。

3.根据权利要求2所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：所述中央控制器（1）是复杂可编程逻辑芯片。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：所述永磁开关控制器还包括有合分闸指示灯电路（6）和合分闸到位指示灯电路（7），所述合分闸指示灯电路（6）和合分闸到位指示灯电路（7）的输入端和输出端均分别与中央控制器（1）和指示灯（14）导通连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：所述永磁开关控制器还包括有合分闸外部控制电源电路（8），所述合分闸外部控制电源电路（8）的输出端与中央控制器（1）导通连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：所述永磁开关控制器还包括有防弹跳电路（9），所述防弹跳电路（9）与中央控制器（1）导通连接，外接判断短接块。

7.根据权利要求1或2或3所述的基于IGBT及可编程逻辑技术的永磁开关控制器，其特征在于：所述永磁开关控制器还包括有闭锁常闭接点（10），所述闭锁常闭接点（10）与中央控制器（1）导通连接。