[发明专利]单稳态永磁机构智能化控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单稳态永磁机构智能化控制装置及控制方法，属于铁路电力牵引真空断路器单稳态永磁机构智能化控制装置及控制方法。

背景技术

现有用于铁路专用真空断路器的永磁机构多采用双稳态形式，体积大，不便安装。而单稳态永磁机构具有体积小的特点，适合装载在受空间限制的真空断路器上，特别适合铁路专用真空断路器，但目前的单稳态永磁机构都采用有触点的开关元件，无法加载电流控制单元，只能通过简单地改变电流的方向来完成永磁机构的分、合动作，因此系统输出到电磁线圈的控制电流不能受控，会随电压的变化而变化，而且峰值很高，使永磁机构动作时冲击很大，整体寿命降低；同时由于采用的是有触点的元件，而通过的电流很高，容易造成触点烧结，引发运行故障，不适合铁路真空断路器要求动作频率高、运行周期长的特点。

发明内容

本发明的发明目的：在于提供一种高寿命、智能化、可靠性高的单稳态永磁机构控制装置及控制方法，以解决现有单稳态永磁机构控制装置及控制方法使用寿命短、可靠性低、不受控等诸多不足之处。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

这种单稳态永磁机构智能化控制装置，由分立的控制单元1、储能单元2组成，二者之间用带1.5mm²铁路专用导线的7芯航空插头连接；所述控制单元1安装在同一密闭盒内的控制电路板3、桥式逆变单元4、电源模块5、电源模块6和电源模块7组成。

所述控制电路板3置于电源模块5、电源模块6、电源模块7和桥式逆变单元4的上方，其间用四个支撑柱安装在安装底板上，并与下面的元器件保持一定的距离，以保证各器件安全运行。

所述电源模块5、电源模块6、电源模块7和桥式逆变单元4并排置于控制电路板3的下方。

所述电源模块转换的电能通过0.3mm²的导线输出到控制电路板3的接线端子上，以供控制电路板3上的元器件工作用。

所述桥式逆变单元4与永磁机构线圈构成控制永磁线圈的主电路，该桥式逆变单元4由两组西门康SKM200G176D型IGBT组成，用螺栓固定在安装底板上，用0.3mm²导线连接到控制电路板3上的隔离放大单元的输出端子，每一组的导线通过交织后再连接到相应的位置；这样做的目的是为了减少对IGBT的干扰。

安装盒体的正面左上方布有运行指示灯和报警扬声器，通过导线与报警指示单元9相连。安装盒体的正面左下方是RS232通信插座，通过导线与通信接口10相连，可以方便地与计算机进行通讯，以便用户随时根据需要调整设置参数。安装盒体的正面右下方设有一个7芯航空插座和一个6芯航空插座，7芯航空插座通过带1.5mm²铁路专用导线的7芯航空插头与储能单元2相连接，6芯航空插座通过专用导线与永磁机构线圈相连。

所述储能单元包括储能电容15和充电控制单元16，二者装在一个密封的安装盒内。所述储能电容15是为了保证分合闸的足够能量。所述充电控制单元16控制充电电量，并根据设定值自动调整充电时间。

其控制方法如下：外部分、合信号通过隔离单元进入CPU模块11，CPU模块11接受指令后进行分析，然后将处理好的指令发送给隔离放大单元12作为驱动桥式逆变单元4的控制信号，使桥式逆变单元4中的一组IGBT(如图2所示)导通，储能电容中的电能经过桥式逆变单元4输送给永磁机构线圈，完成分合闸。同时，电流互感器14检测的永磁机构线圈电流经A/D单元13通过模数转换后将处理后的信号传递给CPU模块11，CPU模块11根据A/D单元13传递的数据进行分析判断，实时调整输出到隔离放大单元12的PWM信号，使通过永磁线圈的电流始终保持预定值(如图3所示)。CPU模块11将设置的参数储存在通信接口10中的存贮器中，以便用户随时通过通信接口10进行数据交换和参数调整。如果线路发生故障，CPU模块11会将采集到的故障信号作出判断，然后发出指令，通过报警指示单元9告知用户。

本发明与目前传统的控制装置及控制方法相比，具有以下优点：

1、输入信号和输出信号进行光电隔离，外部分、合闸信号到CPU进行隔离，CPU输出的控制信号到隔离放大单元进行隔离，这就提高了系统的抗干扰性和可靠性；

2、利用电流互感器对永磁线圈合闸时的电流进行测量，测量信号进行调理、A/D转换到CPU后，采用数字控制技术对永磁线圈中电流进行控制，使得外部工作电压在76V～125V的范围，永磁机构产生的合闸力保持不变，这使得系统几乎不受外部工作电压变化的影响；