JP4163326B2 - 閉ループ・フィードバック制御システム及び方法並びにコンデンサスイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気開閉装置を制御する方法及び装置に関する。特に、本発明は、連続的かつ自動的に開閉装置の動作を最適化する方法と装置に関する。
本出願は、１９９５年５月１５日出願の米国特許出願第０８／４４０，７８３号の一部継続出願である、１９９６年５月１５日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９６／０７１１４号の優先権を主張する、１９９７年１０月２７日出願の米国特許出願第０８／９４５，３８４号に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
配電システムでは、開閉装置は通常、異常事態に対してシステムを保護するために利用される。異常事態には、例えば、電力線の故障状態あるいは不規則負荷状態が含まれる。一般に、開閉装置は当業技術分野で公知である。
様々な用途のための様々な種類の開閉装置が存在する。故障遮断装置は１つの種類の開閉装置である。故障遮断装置は、故障状態の検出に際して電力線を自動的に開状態にするために利用される。再閉路器は別の種類の開閉装置である。故障状態に応答して、再閉路器は、故障遮断装置と異なって、一連の時間−電流曲線に従って何回も、急速に作動して電力線を開状態にした後再接続する。その後、所定の回数のトリップ／再接続動作の後、故障状態が除去されない場合、再閉路器は電力線を「閉鎖」する。遮断器は第３の種類の開閉装置である。遮断器は再閉路器と同様であるが、一般に実行可能な開−閉−開シーケンスは一度だけであり、その遮断速度は再閉路器より著しく高い。コンデンサ・スイッチは第４の種類の開閉装置である。コンデンサ・スイッチは、コンデンサ・バンクに通電しかつ電源を切るために使用される。コンデンサ・バンクは、負荷のため線路電流が線路電圧に対して遅れる場合、大きな負荷（例えば工業用負荷）に給電する線路電流を調整するために使用される。作動する際、コンデンサ・バンクは線路電流を遅らせて線路電圧の位相に合わせることで、力率（すなわち負荷に供給される電力の量）を増大させる。コンデンサ・スイッチは一般に、一度に１回の開動作及び１回の閉動作を行う。
【０００３】
開閉装置の接点が互いに近接する時（すなわち閉動作時）や、接点が最初に分離する時（すなわち開動作時）には、接点間にある量のアークが発生する。アークは接点の表面に蓄積する過剰な量の熱を発生し、ひいては接点を過度に速い速度で摩耗させることがある。アークはまた、電源変圧器のようなシステム構成部品に無理な負担をかけたり損害を与えることがある。従って、アークは極めて望ましくない。
【０００４】
一般に、すべての開閉装置は、開閉装置の種類に関わらず、アークを最小にしようとする。開閉装置設計の中には、できるだけ急速に開閉装置接点を離したり（すなわち開動作時）重ね合わせたり（すなわち閉動作時）することでこれを達成しようとする。この方法の背景にある理論は、接点が互いに近接している時間の量を最小にすれば、アークも最小になるというものである。実際にはこの戦略には、特に閉動作時には欠陥があるが、それは、接点の相対速度が増大するに連れて、接点は互いに物理的に接触する時跳ね返る傾向があるからである。その結果、接点の跳ね返りは望ましくない過渡電圧及び電流という事象を発生させることになる。
【０００５】
アークを最小にし、過渡現象の発生を最小にするより効果的な方法は、開閉装置動作の始動を同期して、接点にかかる交流電圧または交流電流がそれぞれほぼゼロボルトまたはゼロアンペアになる時、実際の接点の開閉が起こるようにすることである。例えば、図１では、交流電圧波形１００が点Ａのようなゼロ電圧交差点を通過する時に接点の閉動作が起こることが好適である。一般に、アーク時間を最小にするためには、開閉装置接点にかかる電圧がゼロの時閉じ、電流がゼロの時開くことが好適である。正常なアーク遮断は電流がゼロの時発生する。コンデンサ・スイッチの適用に対しては、コンデンサ負荷電流は、電圧より９０電気角度だけ進んでいる。従って、電流波形を監視する必要はなく、電圧がゼロの時電流はピークであり、電流がゼロの時電圧はピークであると想定される。他に適用した場合の、正確な同期動作のためには、電圧波形及び電流波形の両方を監視する必要がある。
【０００６】
この方法を利用する現在の開閉装置の設計は一般に、時間量ｔ１を予め定義することによってこれを達成するが、ここでｔ１は、推定交流電圧波形の周期Ｔから時間量ｔ２を引いたものに等しく、ここでｔ２は、開閉装置の動作を完了するために必要な近似時間量である。例えば、図１で、交流電圧波形が６０Ｈｚで動作している場合、交流波形１００の周期Ｔは１６．６６ミリ秒である。予め定義された時間ｔ２が１１．６６ミリ秒である場合、ｔ１は５ミリ秒である。従って、この方法を利用する開閉装置が閉動作を始動するというコマンドを受信すると、開閉装置は図１の交差点Ｂのような次のゼロ電圧交差点を検出した後ｔ１ミリ秒待機するが、これは図１の点Ｃに対応し、そこで開閉動作を始動する。同様に、開動作を行うという指令を受信すると、開閉装置は次のゼロ電流交差点を検出し、閉動作について上記で説明した時間順序とある程度同様の近似開動作点を決定する。開動作点は、次のゼロ電流交差点で、電流の流れを遮断し、電源システム回復電圧に耐えて再発弧（ｒｅｉｇｎｉｔｉｏｎｓ）または再点弧（ｒｅｓｔｒｉｋｅｓ）を防止する十分な接点解離ギャップが確立されるように決定される。ここから、議論は同期電圧スイッチングに焦点を合わせる。しかし、当業者には、開動作でスイッチングを電流波形に同期させることも可能であることが理解されるだろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
残念ながら、この代替方法は必ずしも正確な結果を生じない。第１に、交流電圧波形１００が正確に６０Ｈｚで伝播することはまれである。実際には、それは６０Ｈｚのわずか上下に変動している。それに応じて、交流電圧波形１００の周期Ｔは変動する。従って、点Ｃでスイッチング動作を始動することは、必ずしも開または閉動作の同期（すなわち、ゼロ電圧交差点に同期した動作）を保証するものではない。第２に、周囲温度等の条件がこの機構の動的摩擦に影響し、接点がスイッチング動作を完了するために要する実際の時間量を変化させることがある。従って、ｔ２で表される時間量は温度によって変動することがある。すなわち、ここでも、点Ｃでスイッチング動作を始動することが一貫して開または閉動作の同期に帰結することにはならない。第３に、開閉装置の寿命の間は、スイッチング動作時に接点が移動しなければならない距離は一般に増大する。これは通常の接点の摩耗及び、機構の構成部品の摩耗のためである。接点の移動距離が増大すると、点Ｃでｔ１、ｔ２及びＴの関数としてスイッチング動作を始動することが同期スイッチング動作に帰結するという見込みが次第に少なくなる。
【０００８】
特定の場合のコンデンサ・スイッチでは、アークを最小にし過渡現象の発生を最小にすることは特に重要である。それは、スイッチング動作を交流電圧波形上のゼロ電圧交差点に同期させるのがわずかに不正確であっても、数千アンペア及びボルトが関係するアーク及び／または過渡現象に帰結することがあるからである。従って、より正確な、波形上の点によるスイッチング動作制御を提供し、ゼロ電圧スイッチング動作をより良好に保証して、過渡現象を最小にする、開閉装置の設計、特にコンデンサ・スイッチの設計に対する非常に大きな需要が存在している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、閉ループ・フィードバックの、マイクロプロセッサによる運動制御設計を利用して、正確な波形上の点によるスイッチング動作を提供する。閉ループ・フィードバックの、マイクロプロセッサによる設計を利用することで、本発明は、スイッチング動作時の開閉装置接点の運動（すなわち位置及び速度）を監視し最適化することができ、それによってより正確なスイッチング動作を保証する。さらに、閉ループ・フィードバック設計は、周囲温度、交流波形変動及び、開閉装置の物理的状態の変化といったことの影響を本質的に補償する。さらに、本発明はスイッチング動作時及びスイッチング動作後の両方で様々な運動制御パラメータを最適化することができ、現在及びその後の動作と交流電圧波形または交流電流波形とのより正確な同期をより良好に保証する。
【００１０】
従って、スイッチング動作時のアーク及び過渡現象を最小化することが本発明の目的である。
正確で一貫した波形上の点によるスイッチングを提供することが本発明の別の目的である。
現在のスイッチング動作性能に基づいて、リアルタイムで連続して運動制御システムを最適化し、より正確な波形上の点によるスイッチングを保証することが本発明の別の目的である。
【００１１】
過去のスイッチング動作性能に基づいて、周期的に運動制御システムを最適化し、より正確な波形上の点によるスイッチング動作を保証することが本発明のまた別の目的である。
本発明の１つの態様によれば、これらと他の目的は、閉ループ・フィードバック制御システムによって達成される。本システムには、マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに機能的に結合され、電気開閉装置内の２つの開閉装置接点の少なくとも１つを移動させるアクチュエータを調整するために必要な駆動電流を提供する電流生成手段と、２つの接点の少なくとも１つに機能的に結合され、接点位置情報をマイクロプロセッサに提供する位置フィードバック手段とが含まれる。一方マイクロプロセッサは、スイッチング動作時に、位置フィードバック手段によって提供される初期接点位置と現在接点位置の関数としてリアルタイムで電流生成手段を制御する手段を備えるので、少なくとも１つの接点は予め定義された運動プロファイルに従って初期接点位置から最終接点位置に遷移し、交流波形同期スイッチングを提供する。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、これらと他の目的はコンデンサ・スイッチによって達成される。コンデンサ・スイッチには、少なくとも１つの可動接点と、少なくとも１つの可動接点に結合されたアクチュエータとを含む電流断続器が含まれる。コンデンサ・スイッチにはさらに、マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに機能的に結合され、スイッチング動作時に少なくとも１つの可動接点を初期接点位置から最終接点位置に動かすために必要なアクチュエータ用駆動電流を生成するパルス幅変調（ＰＷＭ）回路と、少なくとも１つの接点に光学的に接続された位置センサと、位置センサから接点位置データを受信し復号して、復号化接点位置データをマイクロプロセッサに転送する復号器とを備える閉ループ・フィードバック運動制御回路が含まれる。マイクロプロセッサには、初期接点位置、現在接点位置フィードバック信号及び現在接点速度フィードバック信号に基づいて、スイッチング動作時にリアルタイムで接点位置及び速度を制御する閉ループ・フィードバック手段が含まれ、スイッチング動作は、コンデンサ・スイッチにかかる交流電圧波形と同期する。
【００１３】
本発明のまた別の態様によれば、これらと他の目的は、スイッチング動作時の電気開閉装置の少なくとも１つの接点を制御する閉ループ・フィードバック方法によって達成される。本方法は、少なくとも１つの接点を移動させるために必要な駆動電流を生成するステップと、スイッチング動作時にリアルタイムで接点位置フィードバック・データを生成するステップと、少なくとも１つの接点が、予め定義された運動プロファイルに従って初期接点位置から最終接点位置に遷移し、交流電圧または電流波形同期スイッチングを提供するように、初期接点位置及びリアルタイム接点位置フィードバック・データの関数として、スイッチング動作時に実時間で少なくとも１つの接点の運動を調整するために必要な駆動電流の生成を制御するステップとを含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明をよりよく理解するために、添付の図面と共に以下の詳細な説明が参照されるが、そこでは本発明の好適で典型的な実施形態が示され説明される。参照符号は各図面を通じて一貫している。
図２は、コンデンサ・スイッチの概略図の例であるが、この概略図は他の種類の開閉装置とも矛盾しないことが理解されるだろう。図２に示すように、コンデンサ・スイッチには、ボイスコイルアクチュエータ８、コイル巻線１０、ラッチ装置１６、操作ロッド６、電流断続器４、運動制御回路１２及び位置フィードバック装置１４を含む多数の構成部品が含まれる。利用可能な他の高速アクチュエータには直線運動電動機及び油圧機構がある。
【００１５】
一般に、図２で例示されるコンデンサ・スイッチは以下のように動作する。ボイスコイルアクチュエータ８は、直接駆動、限定運動装置であり、コイル巻線１０が生成する磁界を使用するが、これは磁気構造のギャップの磁界と反応して、ボイスコイルアクチュエータ８に機能的に結合された操作ロッド６に対してコイル巻線１０を流れる電流に比例する力を作用させる。操作ロッド６に作用する力は操作ロッド６の軸に沿って、コイル巻線１０を流れる電流の方向によって後方または前方に動かし、開または閉動作に関連する力を発生する。一方操作ロッド６の運動によって、電流断続器４の中に位置する１組の開閉装置接点７１、７２が、やはりスイッチング動作が開動作か閉動作かによって接触したり離れたりする。
【００１６】
図３に例示されるように、開閉装置接点７１、７２は本質的に電流断続器４の内部に収容されている。好適な実施例によれば、開閉装置接点７１は操作ロッド６に結合されている。従って、接点７１は操作ロッド６の運動の関数として軸方向に移動する。これと対照的に、開閉装置接点７２は固定されている。接点７１、７２が閉動作時に接触すると、図２に示す交流回路２は閉状態になる。接点７１、７２が開動作時に離れると、交流回路２は開状態になる。
【００１７】
図３は、電流断続器４を断面図で示す。電流断続器４には真空ボトルが含まれ、その内部に開閉装置接点７１、７２が配置される。真空ボトルは開閉装置接点７１、７２のハウジング及び排気された環境を提供する。真空ボトルは普通、好適にはアルミナから形成された、細長い、一般に管状の、排気されたセラミックのケーシング７３から構成されている。好適な実施例は真空モジュールを利用するが、当業者は、ＳＦ６、油、空気等といった誘電媒体を収容する断続器も利用可能であることを理解するだろう。
【００１８】
コイル巻線１０を流れる電流は運動制御回路１２によって制御される。運動制御回路１２は位置フィードバック装置１４に接続される。位置フィードバック装置１４は運動制御回路１２に、各スイッチング動作時のリアルタイム接点位置フィードバック情報を提供するが、運動制御回路１２はこれを微分してリアルタイム接点速度フィードバック情報を得ることができる。運動制御回路１２は、以下より詳細に説明されるように、位置及び速度のリアルタイムフィードバック情報を使用して、閉ループ・フィードバック戦略による同期スイッチング動作を達成することができる。
【００１９】
運動制御回路１２はラッチ装置１６にも結合されている。運動制御回路１２が指示すると、ラッチ装置１６は操作ロッド６を現在の位置に保持する。ラッチ装置１６は、傾斜ばね、ボール・プランジャ、磁気式ラッチ、双安定ばね、ばねオーバトグルまたは何らかの他の同等のラッチである。しかし、ラッチ装置１６は開閉装置の接点抵抗を最小にする十分な接触圧力を提供し、定格電流時に接点の接触を保持する十分な接触圧力を提供しなければならず、また接触圧力より大きい遮断力を示さなければならない。
【００２０】
運動制御回路１２が図４でより詳細に例示される。図示されるように、運動制御回路１２には、交流波形分析回路４１、コンデンサ・スイッチ制御インタフェース４３、電源４５、パルス幅変調ユニット（ＰＷＭ）４７、復号器４８及びマイクロプロセッサ４９が含まれる。
電源４５は運動制御回路１２のための多数の電圧レベルを提供する。第１に、これはＰＷＭユニット４７の増幅器の電源となる電圧レベル＋ＨＶを供給する。一方ＰＷＭユニット４７の増幅器はＭＯＳＦＥＴブリッジ（図４では図示せず）を通じてボイスコイルアクチュエータ８に電源を供給する。電源４５はまた、低電力電子装置用の直流１５Ｖ及び直流５Ｖといった多数の制御電圧を提供する。
【００２１】
交流電圧波形分析回路４１は、交流電圧波形に沿ったゼロ電圧交差点に関するタイミング情報を提供する。交流電圧波形分析回路４１はこの情報を電源４５に入力される到来する交流電圧から得る。好適な実施例では、交流電圧波形分析回路４１は、各ゼロ電圧交差点の出現に一致するパルスを生成する。各パルスはマイクロプロセッサ４９に伝送され、そこで以下説明されるスイッチング動作制御アルゴリズムは各パルスを使用して様々な割込み信号を生成する。この割込み信号は同期スイッチング動作を保証するために極めて重要である。この割込み信号も以下より詳細に論じられる。好適な実施例では、交流電圧波形分析回路４１には、波形分析器、位相ロック・ループ及びゼロ電圧検出回路が含まれる。
【００２２】
コンデンサ・スイッチに開または閉動作を行うよう命令するスイッチング動作実行コマンド信号は、通常コンデンサ・バンク制御システム（図示せず）が生成する。しかし、スイッチング動作実行コマンドは手動で発生させることもできることが理解されるだろう。スイッチング動作実行コマンドは、業界標準コンデンサ・スイッチ制御インタフェース４３を通じて光学的に絶縁された入力ライン上でマイクロプロセッサ４９に供給される。コンデンサ・スイッチ制御インタフェース４３は一般に５ピン・コネクタで、第１のピンに開動作コマンド、第２のピンに閉動作コマンド、第３のピンに接地、第４及び第５のピンに２線１２０Ｖ交流電源入力を提供する。
ＰＷＭユニット４７はマイクロプロセッサ４９とボイスコイル巻線１０との間に配置される。スイッチング動作時、ＰＷＭユニット４７はマイクロプロセッサ４９から連続的にデジタル電流制御信号を受信する。これに応答して、ＰＷＭユニット４７はボイスコイル巻線１０を流れる電流を生成する。一方、ボイスコイル１０の場合、磁気構造のギャップ内に形成された磁界に反応するボイスコイル巻線を流れる電流は、ボイスコイルアクチュエータ８から力を発生する磁界の強度を制御する。この方法で、マイクロプロセッサ４９は、各スイッチング動作時に開閉装置接点７１、７２の相対位置及び速度を制御する。好適な実施例では、ＰＷＭユニット４７は、デジタル・アナログ変換器５０とバイポーラ電力増幅器５１とを備えている。
【００２３】
マイクロプロセッサ４９は、もちろん、運動制御回路１２の中心である。すなわち、マイクロプロセッサ４９はコンデンサ・スイッチ制御インタフェース４３、交流電圧波形分析回路４１及び位置フィードバック装置１４から受信する情報を使用してスイッチング動作制御アルゴリズムを実行する。スイッチング動作制御アルゴリズムはマイクロプロセッサ４９によって使用され、交流電圧波形同期を保証することでスイッチング動作性能を最適化する。
【００２４】
運動制御フィードバック・ループを閉じるために、開閉装置接点位置情報はマイクロプロセッサ１２に戻されなければならない。これは位置フィードバック装置１４の機能である。位置フィードバック装置１４には符号器４４及び復号器４８が含まれる。符号器は、例えば線形ポテンショメータ、ＬＤＶＴ、線形タコメータ等の任意の数の線形装置を使用して実現されるが、こうした装置は雑音を発生しやすい。従って、本発明の好適な実施例では光学式直交符号器が使用される。
【００２５】
位置フィードバック装置１４は実際に２つの主要な機能を果たす。第１に、位置フィードバック装置１４は、スイッチング動作時に、例えば２５０μ秒毎に可動接点７１の位置を連続的にサンプリングする。次に位置情報は光学式符号器４４によって符号化され、情報は復号器４８に供給される。次に復号器４８は位置データをデジタル化し、それをマイクロプロセッサ４９に転送する。次に、マイクロプロセッサ４９、特にマイクロプロセッサ４９が実行するスイッチング動作制御アルゴリズムはこの情報を使用して、スイッチング動作時に開閉装置接点７１、７２の相対位置及び速度を連続的に最適化する。第２に、位置フィードバック装置１４は、前のスイッチング動作時に可動接点７１が移動した合計距離に関する情報をスイッチング動作制御アルゴリズムに提供する。この情報はスイッチング動作制御アルゴリズムによって使用され、各スイッチング動作の開始時に初期接点位置を確立する。
【００２６】
マイクロプロセッサ４９によって実行されるスイッチング動作制御アルゴリズムは、波形上の点によるスイッチング(point-on-wave switching）とも呼ばれる交流電圧波形同期スイッチングを提供するために不可欠な操作を行う。スイッチング動作制御アルゴリズムはソフトウェアにおいて実現される。このソフトウェアはマイクロプロセッサ４９に存在するメモリまたは個別のメモリ装置に保存される。
【００２７】
一般に、スイッチング動作制御アルゴリズムは、ｉ）スイッチング動作実行コマンドの受信後、交流電圧波形分析回路４１から受信したデータに基づいて、最適スイッチング動作始動時間を確立し、ｉｉ）スイッチング動作実行コマンド（すなわち開または閉動作コマンド）についてコンデンサ・スイッチ制御インタフェース４３を監視し、ｉｉｉ）初期接点位置を確立し、ｉｖ）最適スイッチング始動開始時間にスイッチング動作を始動し、ｖ）予めプログラムされた運動プロファイルに従って接点７１、７２を初期接点位置から最終接点位置に移動させることによって、交流電圧波形同期スイッチングを保証する。ここでこれらの機能をより詳細に説明する。
【００２８】
第１に、スイッチング動作制御アルゴリズムは、交流電圧波形同期スイッチングを達成するために、スイッチング動作実行コマンドの後いつスイッチング動作を始動すべきかを決定する。これを達成するために、スイッチング動作制御アルゴリズムは、一連のタイミング・パルスの形態を取るゼロ電圧交差タイミング情報に依存するが、その際各タイミング・パルスはゼロ電圧交差点（例えば図１の点Ｂ）の出現に対応する。上記で述べたように、パルスは高流電圧波形分析回路４１が生成する。
【００２９】
特に、スイッチング動作制御アルゴリズムは、タイミング・パルスを使用して少なくとも２つの様々な種類の割込み信号を生成する。こうした少なくとも２つの割込み信号の第１のものは、ゼロ電圧交差割込み信号Ｖ_INT である。Ｖ_INT 割込み信号は、マイクロプロセッサ４９が交流電圧波形分析回路４１からタイミング・パルスを受信する度毎に生成される。すなわち、Ｖ_INT 割込み信号は、交流波形がゼロ電圧交差点を通過する度毎に同時に生成される。従って、交流電圧波形が正確に６０サイクル／秒で振動する場合、Ｖ_INT 割込み信号は８．３３ミリ秒毎に発生する。
【００３０】
スイッチング動作制御アルゴリズムが発生する第２の種類の割込み信号は、時間間隔Ｔ_INT 割込み信号である。本発明の好適な実施例によれば、交流電圧波形の各半サイクルの間に、等しい長さの３２の時間間隔に対応する３２のＴ_INT 信号が発生する。最後のＶ_INT 割込み信号の後、発生した各Ｔ_INT 割込み信号を数えることによって、スイッチング動作制御アルゴリズムはそれが交流電圧波形上のどこに位置するかを正確に決定することができる。さらに、最後のＶ_INT 割込み信号の後（すなわち、最後のゼロ交差点の後）、いくつのＴ_INT 割込み信号が発生したかをスイッチング動作制御アルゴリズムが決定することができれば、スイッチング動作制御アルゴリズムは、次のＶ_INT 割込み信号の前に（すなわち次のゼロ電圧交差点の前に）さらにいくつのＴ_INT 割込み信号を生成すべきかを決定することができる。
【００３１】
本発明の好適な実施例によれば、スイッチング動作制御アルゴリズムは、スイッチング動作を完了するために必要なＴ_INT 間隔の数の関数として最適なスイッチング動作始動時間を決定する。一方、スイッチング動作を完了するために必要なＴ_INT 間隔の数は、スイッチング動作時に可動接点７１が移動する距離と可動接点７１が移動する速度とに基づいて決定されるが、その際スイッチング動作を通じての可動接点７１の速度は、望ましい運動プロファイルによって定義される。
【００３２】
図７は、交流電圧波形７００の例を示すが、ここでは交流電圧波形７００の各半サイクルが３２の均等間隔のＴ_INT 間隔に分割される。例えば、スイッチング動作を完了するために４０Ｔ_INT 間隔が必要な場合、スイッチング動作制御アルゴリズムが点Ａで交流電圧波形同期スイッチングを達成しなければならないとすれば、交流電圧波形７００に沿った点Ｂより前にスイッチング動作を始動しなければならないことがスイッチング動作制御アルゴリズムには分かっているが、ここで点Ｄと点Ｂとの間は２４Ｔ_INT 間隔であり、点Ｂと点Ａとの間は４０Ｔ_INT 間隔である。従って、スイッチング動作制御アルゴリズムが、点Ｄと点Ｃとの間が１６Ｔ_INT 間隔である点Ｃでスイッチング動作実行コマンドを受信する場合、スイッチング動作制御アルゴリズムは、点Ｂでスイッチング動作を始動する前に、正確にさらに８Ｔ_INT 間隔を受信するまで待たなければならないことが分かる。
【００３３】
連続的に最適なスイッチング性能を保証するためには、スイッチング動作制御アルゴリズムは、スイッチング動作を完了するために必要な時間量の変化（例えばＴ_INT 間隔の数の変化）に合わせて調整できるものでなければならない。前の例では、スイッチング動作を完了するために４０Ｔ_INT 間隔が必要であると規定された。コンデンサ・スイッチの寿命の間は、交流電圧波形同期スイッチング動作を完了するために必要なＴ_INT 間隔の数が変化する見込みは少なく、変化するとしても、大きく変化する見込みは少ない。しかし、本発明は各スイッチング動作の実績を追跡し、そうすることでスイッチング動作が非同期か、またそれはいつ非同期になるかを決定する。例えば、スイッチング動作が一貫して目的のゼロ電圧交差点を行き過ぎている場合、スイッチング動作制御アルゴリズムは、以前より適当な数のＴ_INT 間隔だけ早く（例えば、図７の点Ｂでなく点Ｂ₁ で）スイッチング動作を始動するように調整することができる。例えば、スイッチング動作が一貫して目的のゼロ電圧交差点に届かない場合、以前より適当な数のＴ_INT 間隔だけ遅く（例えば、図７の点Ｂでなく点Ｂ₂ で）スイッチング動作を始動するように調整することができる。
【００３４】
図７に示される例で、スイッチング動作制御アルゴリズムが点Ｃでなく点Ｃ₁ でスイッチング動作実行コマンドを受信する場合、スイッチング動作制御アルゴリズムには、点Ａで交流電圧同期スイッチングを達成するには時間間隔が不十分であることが分かる。従って、スイッチング動作制御アルゴリズムはＴ_INT 割込み信号の追跡を続け、次のＶ_INT 割込み信号（すなわち、次のゼロ電圧交差点に関連するＶ_INT 割込み信号であり、図７の点Ｅに対応する）の後２４Ｔ_INT 割込み信号でスイッチング動作を始動し、それによって点Ａの次のゼロ電圧交差点（図７では図示せず）で交流電圧波形同期スイッチングを達成する。
【００３５】
各スイッチング動作の開始時に、スイッチング動作制御アルゴリズムは初期接点位置を確立する。上記で説明したように、初期接点位置は、可動接点７１が現在のスイッチング動作の間に移動すると予想される距離を表す。本発明の好適な実施例によれば、スイッチング動作制御アルゴリズムは、前のスイッチング動作時に可動接点７１が移動した実際の距離としてこの初期接点位置を確立する。もちろん、スイッチング動作制御アルゴリズムは、位置フィードバック装置１４を通じて、可動接点７１が移動した実際の距離を得る。
【００３６】
スイッチング動作を完了するために可動接点７１が移動しなければならない距離は、接点の摩耗、機構の摩耗及び温度の影響により、コンデンサ・スイッチの寿命の間は徐々に増加することも上記で説明された。しかし、１つのスイッチング動作から次のスイッチング動作までの間では、増加することがあっても小さいと予想されることが理解されるだろう。従って、前のスイッチング動作時に可動接点７１が移動した距離に等しい初期接点位置を設定することによって、スイッチング動作制御アルゴリズムはコンデンサ・スイッチの寿命の間は発生する増分変化に対応し、一方それによって、スイッチング動作制御アルゴリズムが連続的にスイッチング動作性能を最適化できるようにする。
【００３７】
例えば、前の交換動作時に可動接点７１が１００単位の合計距離を移動した場合、スイッチング動作制御アルゴリズムは、現在のスイッチング動作の開始時に、初期接点位置を１００単位に設定する。以下より詳細に説明されるように、スイッチング動作制御アルゴリズムは実際には、初期接点位置を、目的とするゼロ電圧交差点で正確にゼロまで減らさなければならない位置誤差として処理する。
【００３８】
一度スイッチング動作が始動されると、スイッチング動作制御アルゴリズムはボイスコイル巻線１０に流れ込む電流の量を連続的に調整する。一方これは、可動接点７１を初期位置から最終位置に移動させる力の量を制御する。好適な実施例では、スイッチング動作制御アルゴリズムは、図６に示す閉ループ位置フィードバック処理を実行することによって電流を調整する。
【００３９】
図６に示す閉ループ位置フィードバック処理によれば、初期接点位置（６０）に関連する値が図示されるように処理にロードされる。上記で述べたように、初期接点位置は可動接点７１が現在のスイッチング動作時に移動すると予想される距離を表し、それは前のスイッチング動作時に可動接点７１が移動した実際の距離に等しい。現在のスイッチング動作中、初期接点位置（６０）に関連する値は、位置フィードバック装置１４によってスイッチング動作制御アルゴルズムにフィードバックされる接点位置フィードバック項（６２）とリアルタイムで連続的に比較される。この比較は位置誤差（６４）を生成する。この位置誤差（６４）は、可動接点７１がスイッチング動作を完了するためにまだ移動しなければならない距離を表す。従って、これはスイッチング動作制御アルゴリズムが、目的とするゼロ電圧交差点で正確にゼロにしようとする位置誤差（６４）である。次にこの位置誤差（６４）は、基準化定数Ｐで掛け算され、速度フィードバック項（６８）と比較される。スイッチング動作制御アルゴリズムは、接点位置フィードバック項（６２）を微分することで速度フィードバック項（６８）を得る。第２の比較の結果として速度誤差（７０）が得られる。次に速度誤差（７０）はスイッチング動作制御アルゴリズムによって使用され、ボイスコイル巻線１０への電流の量を増大するか、またはボイスコイル巻線１０への電流の量を減少させるかのいずれか適当なものを行い、望ましい運動プロファイルをたどる。図６で規定された処理に関連する伝達関数は以下の通りである。
【００４０】
【数１】

【００４１】
図８（Ａ）は典型的な運動プロファイルを示す。上記で述べたように、運動プロファイルは、交流電圧波形同期スイッチングを達成するため、スイッチング動作の持続期間中に可動接点７１が移動すべき速度を定義する。一方、運動プロファイルは、処理伝達関数、例えば式（１）の処理伝達関数によって定義される。式（１）の伝達関数の値Ｐ及び／またはＤを調整することで、図８（Ａ）で例示される運動プロファイルの代わりに図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）で例示される典型的な運動プロファイルが得られる。
【００４２】
上記で特定した機能の各々を達成することで、スイッチング動作制御アルゴリズムは、多数の方法でスイッチング動作性能を最適化することができる。第１に、スイッチング動作制御アルゴリズムは、位置フィードバック処理自体の力で、本質的にスイッチング動作性能を最適化する。これは、位置及び速度情報がスイッチング動作時にリアルタイムで（例えば２５０μ秒毎に）スイッチング動作制御アルゴリズムに戻されるからである。そこでスイッチング動作制御アルゴリズムはこの情報を使用して可動接点７１に加わる力を制御する電流の量を連続的に訂正（増加または減少）し、それによって交流電圧波形同期スイッチングを保証する。第２に、過度の位置誤差が存在する（例えば、可動接点７１が運動プロファイルを達成するのに十分なだけ急速に大きく加速しない）場合、スイッチング動作制御アルゴリズムはスイッチング動作時にある伝達関数パラメータを調整し、交流電圧波形同期スイッチングを維持することができる。例えば、位置誤差信号が過度に大きい場合、スイッチング動作制御アルゴリズムはＤの値を適切に調整することができる。しかし、速度誤差が過度に大きい場合、スイッチング動作制御アルゴリズムはＰの値を調整することができる。第３に、伝達関数パラメータをリアルタイムで調整することに加えて、スイッチング動作制御アルゴリズムは前のスイッチング動作の動作データ（位置及び速度の値）を保存し、前の動作データを望ましい運動プロファイルに沿った対応する点と比較することができる。次に、保存された値と運動プロファイルとの値の差を使用して、次のスイッチング動作について交流電圧波形同期スイッチングを保証するためにさらに伝達関数パラメータ、すなわち、Ｐ及びＤの値、またはＰとＤとの比を調整する必要があるかを決定することができる。
【００４３】
図６で例示された閉ループ位置フィードバック処理は、図８で例示されているようなある程度単純な台形運動プロファイルを定義する伝達関数を有するが、必要に応じて他の閉ループ処理を使用し、より複雑な運動プロファイルを定義することができる。例えば、再閉路器の開動作時に、図９のプロファイル区分Ａで例示されるように、接点を離す前に、接点間に形成された溶着部を破断するために負方向の力を提供する必要があることがある。従って、代替実施例では、スイッチング動作制御アルゴリズムはルックアップテーブルを参照し、スイッチング動作の仮定を通じた離散的な速度の値を検索する。そうすることで、図９で例示される運動プロファイルのような複雑な運動プロファイルを達成することがより実現可能になる。図５はこうした複雑な運動プロファイルを達成する閉ループ処理の例を示すが、図５で例示される処理にはフィードバック及びフィードフォワード経路が含まれる。
【００４４】
本発明の好適な実施例では、スイッチ動作制御アルゴリズムは、各々が標準プログラミング技術を使用するソフトウェアにおいて実現される多数の様々なルーチンを含んでいる。こうしたルーチンの典型的な実施例が図１０〜１２の流れ図で示される。
第１に、図１０は主起動及び初期化ルーチン１０００を例示する。主起動及び初期化ルーチン１０００は、ステップ１００５で示すように多数のシステム変数を初期化することによって開始される。次にルーチンは、ステップ１０１０により、Ｖ_INT 割込み信号の発生を可能にする。前に説明したように、Ｖ_INT 割込み信号は、交流電圧波形分析回路４１が生成するゼロ電圧交差タイミング・パルスの関数として生成される。
【００４５】
Ｖ_INT 割込み信号を可能にした後、主起動及び初期化ルーチン１０００は、決定ステップ１０１５により、例えばコンデンサ・スイッチ制御インタフェース４３を通じて、スイッチング動作実行コマンドが受信されたかを決定する。スイッチング動作実行コマンドが受信されていないと決定されると、決定ステップ１０１５からの「ＮＯ」経路により、主起動及び初期化ルーチン１０００はループに留まり、スイッチング動作実行コマンドが存在するか否かの検査を続ける。しかし、スイッチング動作実行コマンドが受信されたと決定されると、決定ステップ１０１５からの「ＹＥＳ」経路により、決定ステップ１０２０によって例示されるように、スイッチング動作実行コマンドが「開」スイッチコマンドであるかがさらに決定される。スイッチング動作実行コマンドが「開」スイッチコマンドである場合、決定ステップ１０２０からの「ＹＥＳ」経路により、適切なスイッチング動作状態フラグが設定され、「開」スイッチ指令の存在を反映する。スイッチング動作実行コマンドが「開」スイッチ指令でない場合、決定ステップ１０２０からの「ＮＯ」経路により、主起動及び初期化ルーチン１０００は、決定ステップ１０３０により、スイッチング動作実行コマンドが「閉」スイッチコマンドであるかを決定する。スイッチング動作実行コマンドが「閉」スイッチコマンドである場合、決定ステップ１０３０からの「ＹＥＳ」経路により、適切なスイッチング動作状態フラグが設定され、「閉」スイッチコマンドの存在を反映する。しかし、「開」スイッチコマンドと「閉」スイッチコマンドのどちらも存在しない場合、主起動及び初期化ルーチン１０００は決定ステップ１０１５に関連する決定ループに戻り、スイッチング動作実行コマンドを探し続ける。それぞれステップ１０２５または１０３５で設定された、「開」スイッチコマンドの存在または「閉」スイッチコマンドの存在を示すスイッチング動作状態フラグは、以下より詳細に説明されるように、後で時間間隔Ｔ_INT ルーチンによって利用され、運動制御ルーチンを呼び出す。
【００４６】
Ｖ_INT 割込み信号を可能にする際、ステップ１０１０により、マイクロプロセッサ４９は、図１１に例示されるようなゼロ電圧割込みルーチン１０４０の実行を開始する。ゼロ電圧割込みルーチン１０４０は、マイクロプロセッサ４９が交流電圧波形分析回路４１からゼロ電圧交差タイミング・パルスを受信する際、ステップ１０４５により、Ｖ_INT 割込み信号を生成することで開始される。次に、Ｖ_INT 割込み信号の発生に対応するクロック時間が「時間」システム変数として保存される。次に、ステップ１０５０により、ゼロ電圧割込みルーチン１０４０は「時間間隔」変数に関連する時間の量を決定するが、ここで「時間間隔」変数は、交流電圧波形の現在の半サイクル中に発生する各３２Ｔ_INT 割込み信号の間にあるＴ_INT 間隔に関連する時間の長さを表す。好適な実施例では、「時間間隔」変数は、現在のゼロ電圧交差点の出現時間を表す「時間」変数と、前のゼロ電圧交差点の出現時間を表す「古い時間」変数との差によって決定される。当業者が容易に認識するように、「時間」変数と「古い時間」変数との差は交流電圧波形の現在の半サイクルを反映する。次に「時間間隔」変数は３２で割り算されるが、これは、上記で説明したように、交流電圧波形の各半サイクルが３２の均等な間隔に分割され、その間に１つのＴ_INT 割込み信号が発生するからである。次にゼロ電圧割込みルーチン１０４０は、ステップ１０５５により、Ｔ_INT 割込み信号の生成をイネーブルにする。これは、以下時間間隔カウンタと呼ばれ、その値が「時間間隔」変数に関連する、内部カウンタのロードを伴う。時間間隔カウンタはすぐに「時間間隔」変数に関連する値からデクリメントを開始する。時間間隔カウンタがゼロになる度毎に、Ｔ_INT 割込み信号が生成する。ステップ１０６０により、Ｔ_INT カウンタと呼ばれる、値が３２の第２カウンタがロードされる。Ｔ_INT 割込み信号が発生する度毎に、Ｔ_INT カウンタは１つずつデクリメントする。Ｔ_INT カウンタの目的は、以下のＴ_INT 割込みルーチンの説明からより明らかになるだろう。
【００４７】
Ｔ_INT 割込みルーチン１０７０と、運動制御ルーチン１０７１が図１２で例示される。時間間隔カウンタがゼロまでデクリメントすると、Ｔ_INT 割込み信号が生成する。一方、これによって、ステップ１０７２で示されるように、Ｔ_INT カウンタが１つデクリメントする。Ｔ_INT カウンタをデクリメントすることで、交流電圧波形に沿った現在位置が正確に追跡される。
【００４８】
次にＴ_INT 割込みルーチン１０７０は運動制御状態フラグを検査し、運動制御ルーチンが開始されたかを決定する。最初、運動制御ルーチン状態フラグはリセットされ、決定ブロック１０７４からの「ＮＯ」経路により、運動制御ルーチン１０７１がまだ開始されていないことを示す。次にＴ_INT 割込みルーチン１０７０は、ステップ１０７６により、上記のスイッチング動作状態フラグの状態を検査し、「開」スイッチコマンドまたは「閉」スイッチコマンドが存在するかを決定する。もし存在すれば、図１０で示されるように、主起動及び初期化ルーチン１０００のステップ１０２０〜１０３５によって、スイッチング動作状態フラグの状態が設定される。
【００４９】
次にＴ_INT 割込みルーチン１０７０は、決定ステップ１０７８により、スイッチング動作状態フラグが「開」スイッチコマンドの存在を示しているかと、開スイッチ動作を開始する適当な時間か（すなわち交流電圧波形に沿った適当な時間間隔か）を決定する。これらの条件の両方が満たされる場合、決定ステップ１０７８からの「ＹＥＳ」経路により、ステップ１０８０で示されるように、「開」スイッチ動作のための運動制御ルーチン１０７１が開始される。運動制御ルーチン１０７１の開始は、とりわけ、初期接点位置（すなわち、前のスイッチング動作時に接点が移動した合計距離）のロードと、運動制御ルーチン１０７１が開始されたことを示す運動制御ルーチン状態フラグの設定とを伴う。しかし、決定ステップ１０７８に関連する条件の両方が満たされない場合、ステップ１０７８からの「ＮＯ」経路により、Ｔ_INT 割込みルーチン１０７０は、決定ステップ１０８１により、スイッチング動作状態フラグが「閉」スイッチコマンドの存在を示すかと、閉スイッチ動作を開始する適当な時間か（すなわち交流電圧波形に沿った適当な時間間隔か）を決定する。決定ステップ１０８１に関連する両方の条件が満たされる場合、決定ステップ１０８１からの「ＹＥＳ」経路により、ステップ１０８２で示されるように、「閉」スイッチ動作のための運動制御ルーチン１０７１が開始される。決定ステップ１０８１に関連する条件の両方が満たされない場合、決定ステップ１０８１からの「ＮＯ」経路により、Ｔ_INT 割込みルーチン１０７０は、決定ステップ１０８４により、Ｔ_INT カウンタがゼロまでデクリメントしたかを決定する。Ｔ_INT カウンタがゼロまでデクリメントすることは交流電圧波形の現在の半サイクルの終了を示す。従って、Ｔ_INT 割込みルーチン１０７０は、次のゼロ電圧交差点と、ひいては交流電圧波形の次の半サイクルの開始を意味する次のＴ_INT 割込み信号を待つ。しかし、Ｔ_INT カウンタがゼロでないと決定されると、決定ステップ１０８４からの「ＮＯ」経路により、Ｔ_INT 割込みルーチン１０７０は、ステップ１０８６で示されるように、次のＴ_INT 割込み信号のセットアップを行う。
【００５０】
運動制御ルーチン１０７１が開始されると、ステップ１０８０またはステップ１１８２により、運動制御ルーチン１０７１は、ステップ１０８８により、フィードバック装置１４から現在のフィードバック位置誤差及びフィードバック速度を読むことで先に進む。最初、フィードバック速度はゼロであり、フィードバック位置誤差は最大値（すなわち、ステップ１０８０またはステップ１０８２でロードされた初期接点位置誤差の値に等しい）である。その後、フィードバック位置誤差及びフィードバック速度は、スイッチング動作中接点７１が移動するに連れて変化する。
【００５１】
次に、運動制御ルーチン１０７１は、決定ステップ１０９０により、位置誤差が予め定義された最小値より小さいかを決定する。このステップの目的は、スイッチング動作が本質的に完了しているかを決定することである。位置誤差が予め定義された最小値より小さいと決定される場合、決定ステップ１０９０からの「ＹＥＳ」経路により、運動制御ルーチン１０７１は、ステップ１０９１により、フィードバック処理を終了し、様々な状態フラグをリセットし、制御を放棄してＴ_INT 割込みルーチン１０７０に戻し、その際Ｔ_INT 割込みルーチン１０７０は次のゼロ電圧交差点と次のＶ_INT 割込み信号とを待つ。
【００５２】
位置誤差が予め定義された最小値より小さくないと決定されると、決定ブロック１０９０からの「ＮＯ」経路により、運動制御ルーチン１０７１は、ステップ１０９２で示されるように、電流制御信号を計算することで先に進む。上記で説明したように、電流制御信号は、フィードバック位置誤差、速度及び伝達関数の関数として計算される。もちろん、電流制御信号は、ボイスコイル巻線１０を流れる電流の量と、ボイスコイルアクチュエータに作用し接点７１を移動させる力とを制御するものである。次にＴ_INT 割込みルーチン１０７０は、次のＴ_INT 割込み信号のセットアップを行い、処理はスイッチング動作がゼロ電圧交差点と同時に完了するまで繰り返される。
【００５３】
本発明は、多数の代表的な実施例を参照して説明された。しかし、上記で説明した代表的な実施例以外の特定の形式で本発明を実施することが可能であり、かつそれは本発明の精神から離れることなくなされることが、当業者には容易に明らかとなるだろう。上記で説明された代表的な実施例は単に例示的であり、いかなる意味でも制限的であると考えられるべきではない。本発明の範囲はこれまでの説明ではなく添付の請求項によって与えられ、請求の範囲内にあるすべての変形及び同等物は本願に包含されることが企図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】交流電圧波形または交流電流波形を例示するグラフである。
【図２】コンデンサ・スイッチの概略図である。
【図３】電流断続器の断面図である。
【図４】運動制御回路の概略図である。
【図５】本発明の１つの実施例による閉ループ・フィードバック処理を例示する図である。
【図６】本発明の別の実施例による閉ループ・フィードバック処理を例示する図である。
【図７】交流電圧波形を例示するグラフである。
【図８】運動プロファイルを典型的に例示する図である。
【図９】複雑な運動プロファイルを典型的に例示する図である。
【図１０】スイッチング動作制御アルゴリズムを実現する特定の技術を例示する図（その１）である。
【図１１】スイッチング動作制御アルゴリズムを実現する特定の技術を例示する図（その２）である。
【図１２】スイッチング動作制御アルゴリズムを実現する特定の技術を例示する図（その３）である。
【符号の説明】
４…電流断続器
６…操作ロッド
８…アクチュエータ
１０…コイル巻線
１２…運動制御回路
１４…位置フィードバック装置
１６…ラッチ装置
４１…交流波形分析回路
４３…コンデンサスイッチ制御インタフェース
４４…センサ
４５…電源
４７…パルス幅変調（ＰＷＭ）ユニット
４９…マイクロプロセッサ
５０…ディジタル・アナログ変換器
５１…電力増幅器
７１，７２…開閉装置接点

Claims (37)

1. 電気開閉装置用の閉ループ・フィードバック制御システムであって、
   マイクロプロセッサと、
   該マイクロプロセッサに機能的に接続され、前記電気開閉装置内の２つの開閉装置接点の少なくとも１つの可動接点を初期接点位置から最終接点位置へ向けて移動させるアクチュエータを調整するために必要な駆動電流を提供する電流生成手段と、
   ２つの接点のうちの前記少なくとも１つの可動接点に機能的に接続され、前記少なくとも１つの可動接点に関する接点位置情報を連続的にサンプリングするとともに、前記接点位置情報を前記マイクロプロセッサに提供する位置フィードバック手段と、を備え、
   前記マイクロプロセッサは、
   前記位置フィードバック手段によって提供される、前記接点位置情報から得られる前記少なくとも１つの可動接点についての前記初期接点位置及び現在接点位置の関数を用いて、スイッチング動作時に、リアルタイムで前記電流生成手段を制御する制御手段であって、当該スイッチング動作時における前記初期接点位置は、当該スイッチング動作の前のスイッチング動作において可動接点が実際に移動した距離と前記最終接点位置とによって決定される手段と、
   交流電圧波形がゼロ電圧になった時に生成されるゼロ電圧交差点割込み信号と交流電圧波形の半サイクルを所定の間隔で分割したときの時間間隔毎に生成される時間間隔割込み信号とを使って、交流電圧波形がゼロ電圧になった時には前記少なくとも１つの可動接点が前記最終接点位置に位置することになるよう、前記少なくとも１つの可動接点が前記初期接点位置から前記最終接点位置へ向けて移動を開始すべき時間である最適スイッチング動作始動時間を確立する手段であって、前記最適スイッチング動作始動時間を、スイッチング動作実行コマンドの受信後、次に生成される前記ゼロ電圧交差点割込み信号と、該ゼロ電圧交差点割込み信号の前に生成すべきと決定された前記時間間隔割込み信号と、を使って確立する手段と、を備え、
   前記制御手段は、連続的にサンプリングされた前記接点位置情報を用いて、前記少なくとも１つの可動接点が、予め定義された運動プロファイルに従って前記初期接点位置から前記最終接点位置へ移動するよう制御し、交流電圧波形に同期したスイッチングを提供する電気開閉装置用の閉ループ・フィードバック制御システム。
2. 前記電流生成手段を制御する前記制御手段は、
   前記スイッチング動作時に、前記少なくとも１つの可動接点の前記現在接点位置と該現在接点位置から導出される該少なくとも１つの可動接点の前記現在接点位置における接点速度とに関するスイッチング動作性能データを、前記予め定義された運動プロファイルと比較する比較手段と、
   前記スイッチング動作性能データと前記予め定義された運動プロファイルとの前記比較に基づいて、前記閉ループ・フィードバック制御システムに関連する伝達関数を調整することによって、前記スイッチング動作時に、前記少なくとも１つの接点の前記運動プロファイルを修正する修正手段とを備える請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
3. 前記マイクロプロセッサは、
   １つまたはそれより多い先行スイッチング動作から過去のスイッチング動作性能データを保存する保存手段であって、前記過去のスイッチング動作性能データは、前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作時における、前記少なくとも１つの可動接点の前記現在接点位置と該現在接点位置から導出される該少なくとも１つの可動接点の該現在接点位置における接点速度とに関するものである保存手段と、
   前記過去のスイッチング動作性能データを望ましい運動プロファイルと比較する比較手段と、
   前記過去のスイッチング動作性能データと前記望ましい運動プロファイルとの前記比較に基づいて、前記閉ループ・フィードバック制御システムに関連する伝達関数を調整することによって、前記予め定義された運動プロファイルを修正する修正手段とを更に備える請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
4. 前記電流生成手段を制御する前記制御手段は、
   前記交流波形に関連するタイミング情報の関数として前記スイッチング動作を始動する始動手段を備える請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
5. 前記電流生成手段を制御する前記制御手段がさらに、
   １つまたはそれより多い先行スイッチング動作から過去のスイッチング動作性能データを保存する保存手段であって、前記過去のスイッチング動作性能データは、前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作時における、前記少なくとも１つの可動接点の前記現在接点位置と該現在接点位置から導出される該少なくとも１つの可動接点の該現在接点位置における接点速度とに関するものである保存手段と、
   前記過去のスイッチング動作性能データの関数として前記スイッチング動作始動手段を調整する調整手段とを備える請求項４に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
6. 前記過去のスイッチング動作性能データは交流波形同期の測定値を含む請求項５に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
7. 前記タイミング情報が、交流波形に沿った対応するゼロ交差点と同時かつその結果として各々発生する１つまたはそれより多いパルスを含み、連続パルス間の時間周期が前記交流波形の半サイクルに対応する請求項４に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
8. 前記電流生成手段を制御する前記制御手段がさらに、
   前記１つまたはそれより多いパルスの各々と同時かつその結果として、ゼロ交差点割込み信号を生成する手段と、
   各前記ゼロ交差点割込み信号の間の期間中に、予め定義された数の時間間隔割込み信号を生成する手段であって、前記スイッチング動作を始動する前記始動手段が前記時間間隔割込み信号の予め定義された１つと同時に開始される手段と、を備える請求項７に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
9. 前記タイミング情報が、前記交流電圧波形がゼロ電圧になった時間と、前記交流電圧波形が当該ゼロ電圧になった時間よりも前にゼロ電圧になった時間と、の差から得られる前記交流電圧波形の半サイクルに関連するタイミング・パルスを含む請求項４に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
10. 前記位置フィードバック手段が、
    前のスイッチング動作時に前記少なくとも１つの接点が移動した合計距離に基づいて前記電流生成手段のための前記初期接点位置を提供する手段を備える請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
11. ２つの開閉装置接点の前記少なくとも１つの接点を移動させるために利用される前記アクチュエータがボイスコイルに関連する請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
12. ２つの開閉装置接点の前記少なくとも１つの接点を移動させるために利用される前記アクチュエータが直線運動電動機に関連する請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
13. ２つの開閉装置接点の前記少なくとも１つの接点を移動させるために利用される前記アクチュエータが油圧ユニットに関連する請求項１に記載の閉ループ・フィードバック制御システム。
14. コンデンサ・スイッチであって、
    少なくとも１つの可動接点を含む電流断続器と、
    前記少なくとも１つの可動接点に結合されたアクチュエータと、
    閉ループ・フィードバック運動制御回路であって、
    マイクロプロセッサと、
    該マイクロプロセッサに機能的に結合されたパルス幅変調（ＰＷＭ）回路であって、前記ＰＷＭ回路が、スイッチング動作時に、前記少なくとも１つの可動接点を、初期接点位置から最終接点位置に移動させるために必要な前記アクチュエータの駆動電流を生成するＰＷＭ回路と、
    前記少なくとも１つの可動接点に光学的に結合され、該少なくとも１つの可動接点が、予め定義された運動プロファイルに従って前記初期接点位置から最終接点位置に遷移するよう制御するために用いられる、前記少なくとも１つの可動接点に関する接点位置データを、連続的にサンプリングする位置センサと、
    復号器であって、該復号器が前記位置センサからの前記少なくとも１つの可動接点に関する接点位置データを受信及び復号し、復号化された前記接点位置データを前記マイクロプロセッサへ接点位置フィードバック信号として転送する復号器と、を備え、
    前記マイクロプロセッサが、
    前記初期接点位置と、現在接点位置に関する前記接点位置フィードバック信号と、該接点位置フィードバック信号から導出される前記現在接点位置における接点速度を表す接点速度フィードバック信号とに基づいて、前記スイッチング動作時に、リアルタイムで接点位置及び速度を制御する閉ループ・フィードバック手段であって、当該スイッチング動作時における前記初期接点位置は、当該スイッチング動作の前のスイッチング動作において前記少なくとも１つの可動接点が実際に移動した距離と前記最終接点位置とによって決定される手段と、
    交流電圧波形がゼロ電圧になった時に生成されるゼロ電圧交差点割込み信号と交流電圧波形の半サイクルを所定の間隔で分割したときの時間間隔毎に生成される時間間隔割込み信号とを使って、交流電圧波形がゼロ電圧になった時には前記少なくとも１つの可動接点が前記最終接点位置に位置することになるよう、前記少なくとも１つの可動接点が前記初期接点位置から前記最終接点位置へ向けて移動を開始すべき時間である最適スイッチング動作始動時間を確立する手段であって、前記最適スイッチング動作始動時間を、スイッチング動作実行コマンドの受信後、次に生成される前記ゼロ電圧交差点割込み信号と、該ゼロ電圧交差点割込み信号の前に生成すべきと決定された前記時間間隔割込み信号と、を使って確立する手段と、
    を含む、前記スイッチング動作が前記コンデンサ・スイッチにかかる交流電圧波形と同期する閉ループ・フィードバック運動制御回路、を備えるコンデンサ・スイッチ。
15. 前記ＰＷＭ回路は、
    デジタル・アナログ変換器と、
    電力増幅器とを備える請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
16. 前記位置センサが光学式直交符号器である請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
17. 接点位置及び速度を制御する前記閉ループ・フィードバック手段は、
    前記接点位置フィードバック信号から前記接点速度フィードバック信号を導出する手段と、
    前記接点速度フィードバック信号を予め定義された運動プロファイルと比較する手段と、
    前記接点速度フィードバック信号と前記予め定義された運動プロファイルとの前記比較の関数として前記ＰＷＭ回路によって生成する電流を調整する手段とを備える請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
18. 前記マイクロプロセッサは、
    １つまたはそれより多い先行スイッチング動作に関連する速度フィードバック・データを保存する手段と、
    前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記速度フィードバック・データを予め定義された運動プロファイルと比較する手段と、
    前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記速度フィードバック・データと前記予め定義された運動プロファイルとの前記比較に基づいて、前記閉ループ・フィードバック運動制御回路に関連する伝達関数を調整することによって、前記予め定義された運動プロファイルを修正する手段とをさらに含む請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
19. 交流電圧波形分析回路と、
    コンデンサ・スイッチ制御インタフェースとをさらに備える請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
20. 前記マイクロプロセッサは、
    前記交流電圧波形分析回路からタイミング情報を受信する手段と、
    前記コンデンサ・スイッチ制御インタフェースからスイッチング動作実行コマンドを受信する手段と、
    前記タイミング情報及び前記スイッチング動作実行コマンドの関数としてスイッチング動作を始動する手段とをさらに備える請求項１９に記載のコンデンサ・スイッチ。
21. 前記マイクロプロセッサは、
    １つまたはそれより多い先行スイッチング動作からスイッチング動作性能データを保存する手段であって、前記スイッチング動作性能データは、前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作時における、前記少なくとも１つの可動接点の前記現在接点位置と該現在接点位置から導出される該少なくとも１つの可動接点の該現在接点位置における接点速度とに関するものである手段と、
    前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記スイッチング動作性能データに基づいて、前記スイッチング動作始動手段を調整する手段であって、前記１つまたはそれより多い以上の先行スイッチング動作からの前記スイッチング動作性能データが交流電圧波形同期の測定値を含む手段とをさらに備える請求項２０に記載のコンデンサ・スイッチ。
22. 前記タイミング情報が複数のタイミング・パルスを含み、各タイミング・パルスが、前記交流電圧波形に沿ったゼロ電圧交差点と同時かつそれの結果として前記交流電圧波形分析回路によって生成する請求項２０に記載のコンデンサ・スイッチ。
23. 前記タイミング情報が、対応するタイミング・パルスと同時かつその結果として前記マイクロプロセッサによって各々発生するゼロ電圧交差割込み信号を含む請求項２２に記載のコンデンサ・スイッチ。
24. 前記タイミング情報が、連続ゼロ電圧割込み信号間の期間中に前記マイクロプロセッサによって均等間隔で発生した、多数の時間間隔割込み信号を含む請求項２３に記載のコンデンサ・スイッチ。
25. 前記タイミング情報が、前記交流電圧波形がゼロ電圧になった時間と、前記交流電圧波形が当該ゼロ電圧になった時間よりも前にゼロ電圧になった時間と、の差から得られる前記交流電圧波形の半サイクルに関連するタイミング・パルスを含む請求項２０に記載のコンデンサ・スイッチ。
26. 前記アクチュエータがボイスコイルに関連する請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
27. 前記アクチュエータが直線運動電動機に関連する請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
28. 前記アクチュエータが油圧ユニットに関連する請求項１４に記載のコンデンサ・スイッチ。
29. スイッチング動作時に電気開閉装置内の少なくとも１つの接点を制御する閉ループ・フィードバック方法であって、
    前記少なくとも１つの接点を初期接点位置から最終接点位置へ向けて移動させるために必要な駆動電流を生成するステップと、
    前記スイッチング動作時に、サンプルされた前記少なくとも１つの接点の位置情報を連続的に受信することによって、リアルタイムの接点位置フィードバック・データを生成するステップと、
    前記少なくとも１つの接点が、予め定義された運動プロファイルに従って前記初期接点位置から前記最終接点位置に遷移するよう制御し、交流電圧波形または交流電流波形に同期したスイッチングを提供するように、前記位置情報から得られた前記初期接点位置及び前記リアルタイムの接点位置フィードバック・データの関数を用いて、前記スイッチング動作時に、リアルタイムで少なくとも１つの接点の前記初期接点位置から前記最終接点位置への移動を調整するために必要な駆動電流の生成を制御するステップであって、当該スイッチング動作時における前記初期接点位置は、当該スイッチング動作の前のスイッチング動作において前記少なくとも１つの可動接点が実際に移動した距離と前記最終接点位置とによって決定されるステップと、
    交流電圧波形がゼロ電圧になった時に生成されるゼロ電圧交差点割込み信号と交流電圧波形の半サイクルを所定の間隔で分割したときの時間間隔毎に生成される時間間隔割込み信号とを使って、交流電圧波形がゼロ電圧になった時には前記少なくとも１つの可動接点が前記最終接点位置に位置することになるよう、前記少なくとも１つの可動接点が前記初期接点位置から前記最終接点位置へ向けて移動を開始すべき時間である最適スイッチング動作始動時間を確立するステップであって、前記最適スイッチング動作始動時間を、スイッチング動作実行コマンドの受信後、次に生成される前記ゼロ電圧交差点割込み信号と、該ゼロ電圧交差点割込み信号の前に生成すべきと決定された前記時間間隔割込み信号と、を使って確立するステップと、
    を含む閉ループ・フィードバック方法。
30. 前記スイッチング動作時に、リアルタイムで前記少なくとも１つの接点の前記運動を調整するために必要な駆動電流の生成を制御する前記ステップが、
    前記リアルタイム接点位置フィードバック・データからリアルタイム接点速度フィードバック・データを導出するステップと、
    前記リアルタイム接点速度フィードバック・データを予め定義された運動プロファイルと比較するステップと、
    前記接点速度フィードバック・データと前記予め定義された運動プロファイルとの前記比較の関数として前記少なくとも１つの接点の前記運動を調整するために必要な前記駆動電流を調整するステップとを含む請求項２９に記載の方法。
31. １つまたはそれより多い先行スイッチング動作に関連する前記接点速度フィードバック・データを保存するステップと、
    前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記接点速度フィードバック・データを予め定義された運動プロファイルと比較するステップと、
    前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記速度フィードバック・データと前記予め定義された運動プロファイルとの前記比較に基づいて、前記予め定義された運動プロファイルを修正するステップとをさらに備える請求項２９に記載の方法。
32. タイミング情報及びスイッチング動作実行コマンドの関数として前記スイッチング動作を始動するステップであって、前記タイミング情報が前記交流電圧波形または交流電流波形に関連するステップをさらに備える請求項２９に記載の方法。
33. １つまたはそれより多い先行スイッチング動作からのスイッチング動作性能データを保存するステップであって、前記スイッチング動作性能データは、前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作時における、前記少なくとも１つの可動接点の現在接点位置と該現在接点位置から導出される該少なくとも１つの可動接点の該現在接点位置における接点速度とに関するものであるステップと、
    前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記スイッチング動作性能データに基づいてスイッチング動作の始動を調整するステップであって、前記１つまたはそれより多い先行スイッチング動作からの前記スイッチング動作性能データが交流電圧波形または交流電流波形同期の測定値を含むステップとをさらに備える請求項３２に記載の方法。
34. 前記タイミング情報が、それぞれ前記交流電圧波形または前記交流電流波形に沿ったゼロ電圧交差点またはゼロ電流交差点に各々関連するタイミング・パルスを含む請求項３２に記載の方法。
35. 前記タイミング情報が、対応するタイミング・パルスと同時かつその結果として各々発生するゼロ電圧交差割込み信号またはゼロ電流交差割込み信号を含む請求項３４に記載の方法。
36. 前記タイミング情報が、隣接するゼロ電圧交差割込み信号またはゼロ電流交差割込み信号間の複数の均等時間間隔の１つに各々関連する多数の時間間隔割込み信号を含む請求項３５に記載の方法。
37. 前記タイミング情報が、前記交流電圧波形がゼロ電圧になった時間と、前記交流電圧波形が当該ゼロ電圧になった時間よりも前にゼロ電圧になった時間と、の差から得られる前記交流電圧波形の半サイクルに関連するタイミング信号を含む請求項３２に記載の方法。

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