[发明专利]真空断路器永磁机构双线圈变电流控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电子应用领域，具体涉及一种真空断路器永磁机构双线圈变电流控制方法。

背景技术

双稳态永磁机构是针对真空断路器设计的一种新型操动机构，因其高可靠性及分、合闸时间分散性小而受到广泛关注，并且大量应用于中压领域。其主要动作特征为：当分闸或合闸信号发出后，电源给分闸线圈或合闸线圈供电，由线圈产生的电磁力克服反力和永磁保持力，带动铁芯进而驱动断路器触头完成分、合闸操作。当动作完成后，由永磁体提供保持力，使触头处于闭合或者关断的状态。

永磁机构的工作状态可以分为合闸、分闸和保持。在合闸操作过程中，需要给线圈通上足够的电流提供电磁力，克服永磁体的保持力，驱动铁芯动作。如果将现有双稳态永磁机构用于更高电压等级的断路器，因为行程的增大，磁阻增大，需要更大的驱动电流满足断路器的速度特性要求，现有电容供电方式，无法提供如此大的电流，从而限制了永磁机构在高电压等级断路器上的应用。另外分闸过程与合闸过程不同，由于断路器反力和超程的存在，会造成启动电流不够，铁芯驱动力突变的问题，使速度特性曲线呈现马鞍型，影响刚分速度。如果突变严重，还有分闸失败的可能性。分、合闸过程中存在的另一个重要问题是动作时间过长。高电压等级的断路器要求更快的动作速度，在安匝数一定的条件下，为了适当降低电流，只能增大匝数，线圈匝数越多，电感越大，电流上升到动作要求电流的时间也会越长，导致动作时间过长，将会导致分、合闸时间分散性增大，无法满足同步关合的要求。

现有的机构设计，一般关注于结构的合理性，使永磁机构的特性与真空断路器的特性良好配合，但依照传统的单线圈控制策略显然无法克服电流过大，动作时间过长，刚分速度不够的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高永磁机构运动行程，优化刚分、刚合速度；减少闭合过程中，触头弹跳；降低工作电流及动作时间的真空断路器永磁机构双线圈变电流控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：1)首先，当合闸信号发出后，合闸线圈正向通电、分闸线圈反向通电，通过线圈电流测量模块对分、合闸线圈的电压、电流进行采样，并将采集到的数据反馈给中央控制模块，中央处理模块计算当前线圈的中的电流变化率，并以计算结果为依据调整线圈合闸线圈中的电流值；2)当合闸线圈中的电流达到设定值值，关断分闸线圈，同时改变分闸线圈的电流方向，保证下一次分闸操作的正常；3)根据位置开关判断是否合闸到位，若合闸到位，切断合闸线圈的电流，同时改变合闸线圈的电流方向；4)分闸的过程：A分闸线圈正向通电，合闸线圈反向通电或B分闸线圈正向通电，合闸线圈正向通电，通过线圈电流测量模块对分、合闸线圈的电压、电流进行采样，并将采集到的数据反馈给中央控制模块，中央处理模块计算当前线圈的中的电流变化率，并以计算结果为依据调整线圈分闸线圈中的电流值；对于方案A，当分闸线圈中的电流达到设定值值，关断合闸线圈，同时改变合闸线圈的电流方向，保证下一次合闸操作的正常；对于方案B，当分闸线圈中的电流达到设定值值，关断合闸线圈，但不改变改变合闸线圈的电流方向；根据位置开关判断是否分闸到位，若分闸到位，切断分闸线圈的电流，同时改变分闸线圈的电流方向。

当合闸信号发出后，合闸线圈正向通电、分闸线圈反向通电(正向和反向都是相对于分、合闸线圈在正常工作时电流的方向，例如分闸线圈在分闸操作时，通顺时针的电流，则顺时针方向为正方向，逆时针为反方向。合闸线圈与分闸线圈类似。主线圈和辅助线圈的定义为，分闸操作时分闸线圈为主线圈，合闸线圈为辅助线圈，合闸操作的定义类似)，对分、合闸线圈的电压、电流采样，反馈给中央控制模块，不断调整线圈中的电流值，当分闸线圈中的电流达到特征值，关断分闸线圈，同时改变分闸线圈的电流方向，保证下一次分闸操作的正常。根据位置开关判断，是否合闸到位。一旦到位，切断合闸线圈的电流，同时改变合闸线圈的电流方向。分闸的过程有两种控制方案，第一种控制方案，分闸线圈正向通电，合闸线圈反向通电，同时需要在完成操作后改变电流方向；第二种控制方案，分闸线圈正向通电，合闸线圈正向通电，但合闸线圈在完成操作后不需要改变电流方向。其余步骤与合闸过程类似。

通过对永磁机构分、合闸线圈的电压、电流的采样反馈，计算当前线圈的中的电流变化率，不断调整线圈中的电流幅度。使永磁机构的动作特性与断路器的反力特性达到理想配合。