專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電氣開(kāi)關(guān)裝置的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及電氣開(kāi)關(guān)裝置的控制。
背景技術(shù)：
在配電系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)裝置通常用于保護(hù)系統(tǒng)不受異常條件、如電力線故障條件或不規(guī)則負(fù)荷條件的影響。對(duì)于不同的應(yīng)用存在不同類(lèi)型的開(kāi)關(guān)裝置。故障斷流器是一類(lèi)開(kāi)關(guān)裝置。故障斷流器用于在檢測(cè)到故障條件時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電力線。
自動(dòng)重接器是另一類(lèi)開(kāi)關(guān)裝置。與故障斷流器不同的是，自動(dòng)重接器響應(yīng)故障條件，根據(jù)一組時(shí)間-電流曲線多次地迅速跳閘斷開(kāi)電力線并隨后重新合閘接通電力線。然后，在預(yù)定次數(shù)的跳閘/合閘操作后，如果故障條件仍然沒(méi)有消除，那么自動(dòng)重接器將切斷該電力線。
斷路器是第三類(lèi)開(kāi)關(guān)裝置。斷路器與自動(dòng)重接器類(lèi)似。但是，它們一般僅能執(zhí)行單個(gè)斷開(kāi)-閉合-斷開(kāi)序列，并且它們所中斷的電流比自動(dòng)重接器的電流高得多。
電容器開(kāi)關(guān)是第四類(lèi)開(kāi)關(guān)裝置。電容器開(kāi)關(guān)用于電容器組的充電和放電。當(dāng)大負(fù)載(例如工業(yè)負(fù)載)引起線電流滯后于線電壓時(shí)，利用電容器組調(diào)節(jié)饋送到所述負(fù)載的電流。一旦電容器組啟用，它將線電流推回與線電壓同相，由此提高功率因數(shù)(即，電量輸送到負(fù)載上)。電容器開(kāi)關(guān)每次通常執(zhí)行一次斷開(kāi)操作或一次閉合操作。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，用于AC(交流)電路的系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、源以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電流轉(zhuǎn)化為力，使觸點(diǎn)相對(duì)另一個(gè)觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和切斷AC電路中的電力。源用于為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電流。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)和源，以便控制送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓以及源的工作電壓無(wú)關(guān)。
實(shí)施例可包括以下特征中的一個(gè)或者多個(gè)特征。例如，所述系統(tǒng)也可以包括放大器，用于控制從源到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。所述系統(tǒng)還可以包括控制器，它連接到源和放大器，并配置成檢測(cè)來(lái)自源的電壓，向放大器提供信息以控制送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
源可在高于執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓的電壓下工作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可將電流轉(zhuǎn)化為力，使觸點(diǎn)沿直線方向相對(duì)另一個(gè)觸點(diǎn)移動(dòng)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)可通過(guò)移動(dòng)其中至少一個(gè)觸點(diǎn)遠(yuǎn)離另一觸點(diǎn)來(lái)接通和切斷AC電路中的電力。觸點(diǎn)可連接到AC電路，這樣，當(dāng)觸點(diǎn)接觸時(shí)，電流流經(jīng)AC電路。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)可包括檢測(cè)電壓源所提供的電壓的控制器。
系統(tǒng)可包括連接到觸點(diǎn)的控制電路，以便根據(jù)來(lái)自控制電路的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電流進(jìn)行控制。
在另一個(gè)概括的方面中，用于控制連接到AC電路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以中斷電流的方法包括為執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電，以及控制送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流，使得送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓以及提供電力的電壓無(wú)關(guān)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置成將電流轉(zhuǎn)化為力，使觸點(diǎn)相對(duì)另一個(gè)觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和切斷AC電路中的電力。
在又一個(gè)概括的方面中，AC電路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口、輸入接口以及連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口和輸入接口的控制器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電流轉(zhuǎn)化為力，使觸點(diǎn)相對(duì)另一個(gè)觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和切斷AC電路中的電力。輸入接口與用以向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電流的源相連接?？刂破骺刂扑偷綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的電流，使得送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓以及源的工作電壓無(wú)關(guān)。
在下面的附圖和說(shuō)明書(shū)中對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，通過(guò)說(shuō)明書(shū)、附圖以及權(quán)利要求可以明白本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
圖2是包括在圖1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的輸入接口的框圖。
圖3A-3I是圖2的輸入接口的元件圖。
圖4A是包括在圖1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的控制接口的框圖。
圖4B和4C是圖4A的控制接口的元件圖。
圖5是包括在圖1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的指令接口的示意圖。
圖6是包括在圖1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的傳感器接口的示意圖。
圖7A是包括在圖1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口的框圖。
圖7B-7G是圖7A的執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口的元件圖。
圖8-14是由圖1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)所執(zhí)行的程序的流程圖。
圖15是輸入接口中儲(chǔ)能部分的工作電壓與時(shí)間的曲線圖以及經(jīng)過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與時(shí)間的曲線圖。
各圖中類(lèi)似的參考標(biāo)號(hào)表示類(lèi)似的元件。
詳細(xì)說(shuō)明參照?qǐng)D1，系統(tǒng)100保護(hù)AC電路105不受異常條件的影響。此系統(tǒng)100包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)110、源115、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120以及控制電路125。執(zhí)行機(jī)構(gòu)110將電流轉(zhuǎn)化為力，使觸點(diǎn)相對(duì)另一個(gè)觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和切斷AC電路105中的電力。
具體地說(shuō)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)110將電流轉(zhuǎn)化為力，使觸點(diǎn)沿直線方向相對(duì)另一個(gè)觸點(diǎn)移動(dòng)。AC電路105包括斷流器130，其中含有觸點(diǎn)。斷流器130連接到AC電路105，以便觸點(diǎn)的位置控制電流是否流經(jīng)電路105。
源115向執(zhí)行機(jī)構(gòu)110提供電流。源115的工作電壓高于在斷流器130的開(kāi)關(guān)期間由執(zhí)行機(jī)構(gòu)110所產(chǎn)生的電壓。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)110以及源115，控制由源115提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的電流。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120還連接到與電路105相關(guān)聯(lián)的電流互感器135。電流互感器135檢測(cè)電路105的狀態(tài)，例如電流和電壓。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120還連接到與執(zhí)行機(jī)構(gòu)110相關(guān)聯(lián)的傳感器140。傳感器140檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的狀態(tài)，例如位置和速度。此外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120還連接到用于提供和接收來(lái)自用戶(hù)的信息的主計(jì)算機(jī)145。
除了其它元件外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120還包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150、輸入接口155及控制器160。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150與執(zhí)行機(jī)構(gòu)110相連。輸入接口155與源115相連?？刂破?60連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150和輸入接口155，用于根據(jù)有關(guān)AC電路105的信息來(lái)控制送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的電流。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120還包括控制接口165、指令接口170以及傳感器接口175?？刂平涌谶B接到控制電路125、電流互感器135以及斷流器130上。指令接口170連接到主計(jì)算機(jī)145。傳感器接口175與傳感器140相連。
輸入接口155設(shè)計(jì)成可以減少由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120產(chǎn)生以及進(jìn)入其中的電氣噪聲。輸入接口155還可提供一些保護(hù)以避免能造成內(nèi)部損壞的高壓頻率瞬變。同樣參照?qǐng)D2，輸入接口155包括輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)200和一個(gè)或多個(gè)電源，如后備電源225、主電源250以及控制電源275。
輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)200濾除由源115所產(chǎn)生的噪聲。同樣參照?qǐng)D3A，在一種實(shí)現(xiàn)中，上述輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)200包括低通濾波器302，用于阻止低于由濾波器內(nèi)在元件所硫定的閾值的頻率。低通濾波器302包括共模扼流圈304和電容器306、308，配置成截止頻率為3kHz。作為選擇，可以是鐵氧體磁珠和共模扼流圈的組合的器件310提供噪聲的進(jìn)一步衰減。系統(tǒng)200還可包括由電容器312和314構(gòu)成的T-形低通濾波器，它有助于改善從源115輸入的電力的電涌處理能力。系統(tǒng)200還可包括高壓陶瓷器件316，例如金屬氧化物變阻器(MOV)，用于源輸入的線間過(guò)電壓保護(hù)以及改善電涌處理能力。
主電源250通過(guò)轉(zhuǎn)換源115輸入的電力來(lái)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120提供工作電力。主電源250還用于隔離斷流器130和源115。
參照?qǐng)D3B，在一種實(shí)現(xiàn)中，主電源250可設(shè)計(jì)為完全隔離的電流型回掃切換開(kāi)關(guān)。主電源250的輸入范圍可低于或高于它的輸出。主電源250設(shè)計(jì)成以1-3瓦特的功率連續(xù)工作，而很少會(huì)產(chǎn)生最大功率的電脈沖。主電源250將斷流器130與源115進(jìn)行電隔離。
圖3C表示圖3B的主電源250的電路圖。主電源250包括輸入部分352、開(kāi)關(guān)部分358、反饋部分364以及儲(chǔ)能部分370。
當(dāng)輸入電力為AC時(shí)，輸入部分352對(duì)輸入電力進(jìn)行整流。如果輸入電力為DC，輸入部分352則直接引入電力而使輸入是非極化的。輸入部分352包括輸入電橋353和橋式整流器354。另外，輸入部分352包括濾波器355，用于使開(kāi)關(guān)部分358的電壓不低于預(yù)定閾值，從而避免充電條件期間的回動(dòng)電壓。假定在60HZ輸入電壓為105V且輸入電流為1A，那么峰值電壓為105×1.414＝148V。
開(kāi)關(guān)部分358產(chǎn)生主供給功率。在一種實(shí)現(xiàn)中，開(kāi)關(guān)部分358包括脈寬調(diào)制(PWM)控制器。PWM控制器可利用從Unitrode獲取的UCC2802來(lái)實(shí)現(xiàn)。UCC2802是一種高速小功率集成電路，具有峰值電流型或平均電流控制，并利用雙環(huán)路控制電路來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)整脈寬以響應(yīng)負(fù)載變化。
反饋部分364將主電源250的調(diào)整環(huán)路閉合。反饋部分364檢測(cè)來(lái)自備份電源225的+HV，通過(guò)一組電阻器將此信號(hào)分壓，隨后用電容器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波。
儲(chǔ)能部分370是一組并聯(lián)電容器。對(duì)于在極冷的條件下工作，儲(chǔ)能部分370的總電容為8800μF。由于主電源250的輸出是經(jīng)過(guò)較好調(diào)整的，因此電容器可以在其額定電壓下工作。
參照?qǐng)D3D，在一種實(shí)現(xiàn)中，備份電源225包括連接到控制器160和控制接口165的欠壓斷路器330，以及連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150的備份切換開(kāi)關(guān)335。
欠壓斷路器330檢測(cè)來(lái)自控制接口165的電壓電平，當(dāng)電壓電平下降到預(yù)定閾值電平以下時(shí)，欠壓斷路器斷開(kāi)備份電源225。因此，欠壓斷路器330阻止備份電源225對(duì)備份切換開(kāi)關(guān)335過(guò)量放電到低于預(yù)定閾值。此外，欠壓斷路器330還防止備份切換開(kāi)關(guān)335在控制接口165的電壓切斷前關(guān)斷。參照?qǐng)D3E，在一種實(shí)現(xiàn)中，欠壓斷路器330設(shè)計(jì)為具有開(kāi)關(guān)332。圖3F表示欠壓斷路器330的更詳細(xì)電路。
在主電源250不工作的情況下，備份切換開(kāi)關(guān)335通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)110維持能夠操作斷流器130的電壓。備份切換開(kāi)關(guān)335從控制接口165獲取其電力。同樣參照?qǐng)D3G，在一種實(shí)現(xiàn)中，備份切換開(kāi)關(guān)335作為一種隔離的升壓回掃電源來(lái)工作。備份切換開(kāi)關(guān)335配置為能夠提供操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120所必需的所有電力，并可以通過(guò)斷流器130完成至少一次斷開(kāi)/閉合操作。圖3H表示備份切換開(kāi)關(guān)335的更詳細(xì)電路。
控制電源275產(chǎn)生執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150所需的額外電力?？刂齐娫?75設(shè)計(jì)為根據(jù)主電源250的儲(chǔ)能電容器來(lái)工作，并接收來(lái)自備份電源225的輸入電壓。同樣參照?qǐng)D3I，控制電源275的一種實(shí)現(xiàn)是一種簡(jiǎn)單的、隔離的、降壓開(kāi)關(guān)電源，具有兩個(gè)輸出+V(本實(shí)現(xiàn)中為+5V)和+Vcc(本實(shí)現(xiàn)中為+15V)。
控制接口165檢測(cè)來(lái)自控制電路125的中斷信號(hào)，并將它們轉(zhuǎn)換為用于控制器160的邏輯信號(hào)。如圖4A中所示，為執(zhí)行這些功能，控制接口165包括互感器接口400和控制輸入系統(tǒng)450。控制輸入系統(tǒng)450隔離并檢測(cè)來(lái)自控制電路125的中斷信號(hào)。另外，控制輸入系統(tǒng)450將中斷信號(hào)傳過(guò)斷流器130。互感器接口400端接并路由通向電流互感器135，且保護(hù)不受電流互感器135的特定條件的影響。
參照?qǐng)D4B，控制輸入系統(tǒng)450可包括一個(gè)或多個(gè)光耦合器452以及一個(gè)或多個(gè)施密特反相器454，各個(gè)施密特反相器454與光耦合器452相關(guān)聯(lián)。每個(gè)光耦合器452包括發(fā)光二極管(LED)456和晶體管458。光耦合器452提供控制電路125與內(nèi)部線路之間對(duì)地的隔離。當(dāng)跳閘或閉合信號(hào)被拉低時(shí)，電流經(jīng)過(guò)LED 456，因此，接通光耦合器452并將對(duì)應(yīng)的晶體管集電極拉低。晶體管458的輸出被緩沖并由對(duì)應(yīng)的施密特反相器454反相，所得信號(hào)發(fā)送到控制器160。當(dāng)LED456上的電壓達(dá)到二極管的正向電壓時(shí)，LED 456才導(dǎo)通電流。在此電平下的LED 456的漏電流不會(huì)產(chǎn)生光子。為設(shè)置導(dǎo)通電平，LED 456被電阻器旁路，此電阻器具有在指定電流電平下產(chǎn)生等于正向電壓的電壓降的值。當(dāng)電流達(dá)到預(yù)定值(例如10mA)時(shí)，電阻器上的電壓超過(guò)LED正向電壓(例如0.8-1.35V，取決于工作溫度)。隨后，電流可流經(jīng)LED 456。此外，與LED 456串聯(lián)的電阻器設(shè)置最大電壓，串聯(lián)電阻器的電阻由LED 456的最大電流和串聯(lián)電阻器的額定功率決定。
在另一種實(shí)現(xiàn)中，控制輸入系統(tǒng)450可包括另一個(gè)光耦合器，它與第一光耦合器串聯(lián)，但不包括設(shè)置電平的電阻器。第二光耦合器可用于檢測(cè)來(lái)自控制電路125的跳閘或合閘信號(hào)的狀態(tài)電流?？刂破?60可利用該信息確定斷流器130的狀態(tài)并檢測(cè)控制斷路。
還參照?qǐng)D4C，在電流互感器與控制電路125斷開(kāi)連接時(shí)，互感器接口400保護(hù)各相(對(duì)于三相系統(tǒng)用A、B、C來(lái)表示)上的電流互感器不受損壞。當(dāng)電流互感器與控制電路125斷開(kāi)連接時(shí)，如果浪涌電流通過(guò)電流互感器，則電流互感器的輸出電壓將升高到使互感器的絕緣損壞的點(diǎn)。因此，浪涌保護(hù)器件402插入各互感器的高壓側(cè)。各個(gè)浪涌保護(hù)器件可以實(shí)現(xiàn)為SIDACtor，該器件可從TeccorElectronics公司獲取。每個(gè)SIDACtor 402一直處于關(guān)斷狀態(tài)，直到SIDACtor上的電壓達(dá)到預(yù)定閾值，這時(shí)，SIDACtor導(dǎo)通并將線路短接，一直到流經(jīng)SIDACtor的電流中斷或者下降到最小閾值以下為止。當(dāng)流經(jīng)SIDACtor的電流降到最小閾值以下時(shí)，SIDACtor關(guān)斷，直到電壓又升高到預(yù)定閾值以上為止。
指令接口170為用戶(hù)提供了對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120進(jìn)行編程、測(cè)試和使用的途徑。指令接口170是邏輯電平異步串行接口，還可提供允許用戶(hù)將系統(tǒng)120設(shè)置為編程模式和將系統(tǒng)120復(fù)位的控制。參照?qǐng)D5，可將指令接口170設(shè)計(jì)為與主計(jì)算機(jī)145的六個(gè)引腳相連，各個(gè)引腳執(zhí)行不同的功能。例如，引腳1可設(shè)為目標(biāo)地，引腳2可在復(fù)位后強(qiáng)制控制器160進(jìn)入引導(dǎo)模式，引腳3可設(shè)置由控制器160從外部主機(jī)接收的串行數(shù)據(jù)，引腳4可設(shè)置由控制器160發(fā)送到外部主機(jī)的串行數(shù)據(jù)，引腳5可將控制器160復(fù)位，引腳6可提供對(duì)控制電源275的測(cè)試。
傳感器接口175使控制器160可以檢測(cè)關(guān)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的信息。如所討論的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)110用線性力將AC電路105的電力接通和斷開(kāi)。為此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常包括沿直線方向移動(dòng)、從而使斷流器130開(kāi)路和閉合的器件。因此，有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的信息包括關(guān)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)線性器件的位置和速度信息?？刂破?60利用有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的信息來(lái)更好地控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)線性器件的運(yùn)動(dòng)。
例如，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是包括由磁結(jié)構(gòu)和線圈繞組所形成的空隙磁場(chǎng)的磁性執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)電流流過(guò)線圈繞組作出響應(yīng)，磁性執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作。此電流通過(guò)磁結(jié)構(gòu)的空隙中的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)作出反應(yīng)，在線圈繞組上施加力。施加在線圈繞組上的力傳遞到與線圈繞組相連的操作桿(線性裝置)。操作桿上所得的力與流過(guò)線圈繞組的電流成比例，并且使操作桿沿其線性軸運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生與斷開(kāi)操作和閉合操作相關(guān)的力。操作桿根據(jù)流經(jīng)線圈繞組的電流方向，朝后或者朝前運(yùn)動(dòng)。根據(jù)開(kāi)關(guān)操作是斷開(kāi)操作還是閉合操作，操作桿的運(yùn)動(dòng)又使斷流器130中的觸點(diǎn)對(duì)接合或分離。操作桿一般利用閂鎖裝置來(lái)保持?jǐn)嚅_(kāi)或閉合的位置。閂鎖裝置提供足夠的接觸壓力以盡量減小接觸電阻，并在額定的瞬時(shí)電流期間保持觸點(diǎn)接合。在各種實(shí)現(xiàn)中，閂鎖裝置包括斜置彈簧、球形塞、磁式鎖、雙穩(wěn)態(tài)彈簧或肘節(jié)上彈簧。
因此，控制器160可利用此信息改善對(duì)流經(jīng)線圈繞組的電流的控制。另外，控制器160可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)110補(bǔ)償由制造公差和環(huán)境條件引起的變化條件。這種傳感器接口175還消除了對(duì)機(jī)械阻尼系統(tǒng)(如阻尼器)的需要，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)110更有效地工作。
在一種實(shí)現(xiàn)中，傳感器140是光增量編碼器。在此實(shí)現(xiàn)中，如圖6中所示，傳感器接口175包括編碼器連接器600、與編碼器連接器600相連的解碼器605、施密特反相器610和諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的開(kāi)關(guān)615。光增量編碼器產(chǎn)生兩個(gè)方波通道A和B，各通道彼此間具有90度的偏移。在工作時(shí)，每當(dāng)編碼器條帶上的刻線通過(guò)編碼器時(shí)，編碼器便產(chǎn)生一個(gè)方波周期。每個(gè)周期表示一次位置變化。如果此周期具有每英寸300條線的速率，那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的位置變化是0.0033英寸。解碼器605對(duì)通道的每次轉(zhuǎn)換進(jìn)行計(jì)數(shù)，并提供每英寸1200線或0.000833英寸的有效分辨率。解碼器605根據(jù)通道A在通道B之前上升還是下降來(lái)確定位置變化是向前或向后。另外，由于控制器160按照固定的時(shí)間間隔從傳感器140讀出位置，因此可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的速度。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150接收來(lái)自控制器160的數(shù)字輸入，并利用此數(shù)字輸入控制電流向執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的流動(dòng)。參照?qǐng)D7A，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150包括輸出部分700和控制部分725。輸出部分700控制流經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的電流，控制部分725設(shè)置并保持所控制的電流。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150還可包括消隱部分750，用于防止瞬間噪聲干擾輸出電流。
同樣參照?qǐng)D7B，在一種實(shí)現(xiàn)中，輸出部分700配置為二次轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)換器或雙轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)換器。輸出部分700可以包括開(kāi)關(guān)702、704、706以及相關(guān)的電阻器和二極管，開(kāi)關(guān)704和706是低側(cè)開(kāi)關(guān)并且共用高側(cè)開(kāi)關(guān)702。在此實(shí)現(xiàn)中，如圖7C和7D所示，輸出部分700配置成操作磁性執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線圈710。磁性執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線圈710設(shè)置在高側(cè)開(kāi)關(guān)702與低側(cè)開(kāi)關(guān)704或706之間。兩個(gè)開(kāi)關(guān)一起接通和斷開(kāi)。這種配置防止高壓瞬變并提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150的效率。當(dāng)開(kāi)關(guān)702和704或706接通時(shí)(圖7C)，來(lái)自主電源250(輸入接口155)中的儲(chǔ)能電容器的電流開(kāi)始流過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線圈710。分別與開(kāi)關(guān)702、704或706相關(guān)聯(lián)的高低二極管712、714反向偏置，不導(dǎo)通。由于可以將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線圈710視為大的電感器，因此電流在開(kāi)關(guān)重新斷開(kāi)之前一直沿斜線上升。此時(shí)，儲(chǔ)存在執(zhí)行機(jī)構(gòu)線圈710中的能量使電流繼續(xù)流過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)線圈710(圖7D)。高低二極管712、714分別變成正向偏置并且開(kāi)始導(dǎo)通。貯存于線圈710中的能量返回到主電源250的儲(chǔ)能電容器中，從而減少了一些小損耗。
同樣，參照?qǐng)D7E，控制部分725基本上是固定斷開(kāi)時(shí)間的脈寬調(diào)制器?？刂撇糠?25包括數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器728，用于接收來(lái)自控制器160的數(shù)字電流指令。從圖7F中的控制部分725的示意圖可以看到，D/A轉(zhuǎn)換器728將此指令轉(zhuǎn)換為電壓電平，并將此電壓電平輸出到比較器730的+輸入端。比較器730的輸出端與開(kāi)關(guān)702、704、706的集電極相連，定時(shí)電容器可以一直充電到+V。施密特反相器732在+V電壓導(dǎo)通，這樣隨后也導(dǎo)通上下開(kāi)關(guān)702、704或706。電流開(kāi)始流過(guò)線圈710和檢測(cè)電阻器Rs 716。電流繼續(xù)沿斜線上升，一直到電阻716上的電壓降超過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器728的輸出為止。這時(shí)，比較器730的輸出被拉向地，定時(shí)電容器Ct 718放電。施密特反相器732的輸出變?yōu)?V，斷開(kāi)了開(kāi)關(guān)702、704或706。線圈710中的電流開(kāi)始下降。檢測(cè)電阻器Rs 716中的電流變?yōu)榱悖容^器730重新導(dǎo)通。但是，定時(shí)電容器Ct 718的電容仍然低，并通過(guò)電阻器Rt 720重新充電，從而將開(kāi)關(guān)702、704或706的接通延遲一段固定的時(shí)間。過(guò)了斷開(kāi)時(shí)間以后，定時(shí)電容器Ct 718重新充電到導(dǎo)通閾值并重復(fù)此循環(huán)。電阻器Rf722用于防止當(dāng)檢測(cè)電壓接近基準(zhǔn)電壓時(shí)的振蕩。
同樣參照?qǐng)D7G，消隱部分750可用于禁止脈寬調(diào)制器或者控制部分725在開(kāi)關(guān)702和704或706接通后的一段時(shí)間斷開(kāi)。這允許電流中的任何尖峰信號(hào)通過(guò)而不影響控制部分725。接通上面的開(kāi)關(guān)702觸發(fā)將電流檢測(cè)信號(hào)箝制到地的單穩(wěn)態(tài)電路。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)電路超時(shí)后，就釋放箝制，而且控制部分725照常工作。
在工作中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120通過(guò)控制器160響應(yīng)來(lái)自控制電路125的斷開(kāi)和閉合輸入，從而產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娏鞣植迹穗娏鞣植驾敵龅綀?zhí)行機(jī)構(gòu)110以斷開(kāi)或閉合斷流器130。參考圖8，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120執(zhí)行過(guò)程800來(lái)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娏鞣植?。?zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120通過(guò)start()過(guò)程(步驟805)將硬件和程序變量初始化，通過(guò)init_sys()過(guò)程(步驟810)完成最終的硬件設(shè)置。
然后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120啟用通過(guò)init_int()過(guò)程激活的中斷(步驟815)。在啟用上述中斷后，系統(tǒng)120檢查是否有在中斷啟用以前可能已出現(xiàn)的待處理的斷開(kāi)指令(步驟820)。如果系統(tǒng)120檢測(cè)到待處理的斷開(kāi)指令(步驟820)，那么系統(tǒng)120通過(guò)設(shè)置標(biāo)志(OpFlg)來(lái)開(kāi)始執(zhí)行斷開(kāi)指令(步驟825)。
如果系統(tǒng)120未檢測(cè)到待處理的跳閘指令(步驟825)，則系統(tǒng)120進(jìn)入空閑狀態(tài)，此空閑狀態(tài)從以下操作開(kāi)始將執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150設(shè)置為斷開(kāi)狀態(tài)，并寫(xiě)入控制器160中的內(nèi)部寄存器(步驟830)。這樣，如果控制器160停止工作，則系統(tǒng)120能夠使自己復(fù)位。
接著，系統(tǒng)120檢查來(lái)自主計(jì)算機(jī)145的指令(由標(biāo)志RXFULL指明)(步驟835)。來(lái)自主計(jì)算機(jī)145的指令稱(chēng)作串行指令。如果系統(tǒng)檢測(cè)到串行指令，則系統(tǒng)解釋該串行指令，并通過(guò)do_msg()過(guò)程根據(jù)此串行指令的解釋來(lái)工作(步驟840)。
如果系統(tǒng)未檢測(cè)到串行指令，則檢查斷開(kāi)或閉合操作指令(OpFlg)(步驟845)。如果系統(tǒng)檢測(cè)到操作指令，則系統(tǒng)通過(guò)do_ops()過(guò)程執(zhí)行該斷開(kāi)或閉合操作(步驟850)。
如果系統(tǒng)120未檢測(cè)到操作指令，則檢查等待指令以確定系統(tǒng)是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)入低功率狀態(tài)(步驟855)。如果檢測(cè)到等待指令，系統(tǒng)120則進(jìn)入低功率狀態(tài)(步驟860)并過(guò)渡到空閑狀態(tài)。如果未檢測(cè)到等待指令，系統(tǒng)120則重復(fù)空閑狀態(tài)而不進(jìn)入低功率狀態(tài)。
同樣參照?qǐng)D9，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120可以在啟用激活的中斷(步驟815)時(shí)啟用定時(shí)中斷(調(diào)用的tint())(步驟900)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120還可以在啟用激活的中斷(步驟815)時(shí)啟用斷開(kāi)請(qǐng)求中斷(調(diào)用的opreqint())(步驟905)。作為又一個(gè)備選方案，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120也可以在啟用激活的中斷(步驟815)時(shí)啟用閉合請(qǐng)求中斷(調(diào)用的clreqint())(步驟910)。
參照?qǐng)D10，當(dāng)定時(shí)中斷啟用時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)120執(zhí)行過(guò)程900。最初，系統(tǒng)120將下一個(gè)中斷復(fù)位，并從傳感器140中讀取數(shù)據(jù)(步驟1000)。接著，系統(tǒng)120通過(guò)檢查操作計(jì)時(shí)器(稱(chēng)為OpTimer)的狀態(tài)來(lái)確定是否發(fā)生操作(步驟1005)。
如果系統(tǒng)120確定沒(méi)有發(fā)生操作(步驟1005)，則系統(tǒng)120執(zhí)行無(wú)操作例程，也稱(chēng)作內(nèi)務(wù)處理例程(步驟1010)。在內(nèi)務(wù)處理例程(步驟1010)期間，系統(tǒng)120可以例如檢查儲(chǔ)能部分370的電壓，檢查主電源250的狀態(tài)，以及設(shè)置互鎖和可能在斷開(kāi)與閉合操作過(guò)程中進(jìn)入的操作模式。
如果系統(tǒng)120確定發(fā)生操作(步驟1005)，則系統(tǒng)120使操作計(jì)時(shí)器減1(步驟1015)，同時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的當(dāng)前速度記錄在稱(chēng)為IdArray的數(shù)組中(步驟1020)。
系統(tǒng)120確定所述操作是否為斷開(kāi)變速序列(步驟1025)。斷開(kāi)變速序列防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)110在斷開(kāi)序列過(guò)程中減速太多。如果速度降到預(yù)定閾值(稱(chēng)為MINTRIPVEL)以下(步驟1030)，則系統(tǒng)120將瞬時(shí)電流(iout)設(shè)為固定的提升電流(稱(chēng)為T(mén)RIPBOOST)，以確保完成斷開(kāi)操作(步驟1035)。否則，系統(tǒng)120將瞬時(shí)電流(iout)設(shè)為零電流(步驟1040)。
接著，系統(tǒng)120確定操作是否為閉合變速序列(步驟1045)。閉合變速序列是執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度受控制的閉合序列的階段。如果操作為閉合變速序列，那么系統(tǒng)120將當(dāng)前速度與目標(biāo)速度(稱(chēng)為SETVEL)比較(步驟1050)。如果當(dāng)前速度高于目標(biāo)速度，系統(tǒng)120則從瞬時(shí)電流中減去抵消電流，并確保該電流不會(huì)降到零以下(步驟1055)。如果當(dāng)前速度低于目標(biāo)速度，系統(tǒng)120則將提升電流加到瞬時(shí)電流中，以提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度(步驟1060)。隨后，系統(tǒng)120根據(jù)瞬時(shí)電流將電流輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)110(步驟1065)。
當(dāng)系統(tǒng)120檢測(cè)到控制電路125發(fā)出的斷開(kāi)請(qǐng)求時(shí)，便產(chǎn)生斷開(kāi)請(qǐng)求中斷。如果在步驟815啟用了斷開(kāi)請(qǐng)求中斷，那么系統(tǒng)120為斷開(kāi)操作作準(zhǔn)備而將傳感器140接通，等待一段時(shí)間，然后判斷斷開(kāi)請(qǐng)求是否仍然存在。如果仍然存在斷開(kāi)請(qǐng)求，則系統(tǒng)120對(duì)斷開(kāi)請(qǐng)求計(jì)數(shù)，并重復(fù)預(yù)定次數(shù)(例如五次)的等待并判斷的循環(huán)。如果在預(yù)定次數(shù)后系統(tǒng)120對(duì)斷開(kāi)請(qǐng)求的計(jì)數(shù)超過(guò)預(yù)定次數(shù)，則系統(tǒng)120產(chǎn)生斷開(kāi)指令，并禁用所有中斷。如果在預(yù)定次數(shù)后系統(tǒng)120對(duì)斷開(kāi)請(qǐng)求的計(jì)數(shù)等于或少于預(yù)定次數(shù)，則系統(tǒng)120不產(chǎn)生斷開(kāi)指令，并復(fù)位定時(shí)中斷。
當(dāng)系統(tǒng)120檢測(cè)到來(lái)自控制電路125的閉合請(qǐng)求時(shí)，便產(chǎn)生閉合請(qǐng)求中斷。如果在步驟815啟用了閉合請(qǐng)求中斷，那么系統(tǒng)120為閉合操作作準(zhǔn)備而將傳感器140接通，等待一段時(shí)間，然后判斷閉合請(qǐng)求是否仍然存在。如果仍然存在閉合請(qǐng)求，則系統(tǒng)120對(duì)閉合請(qǐng)求計(jì)數(shù)，并重復(fù)預(yù)定次數(shù)(例如五次)的等待并判斷的循環(huán)。如果在預(yù)定次數(shù)后系統(tǒng)120對(duì)閉合請(qǐng)求的計(jì)數(shù)超過(guò)預(yù)定次數(shù)，則系統(tǒng)120產(chǎn)生閉合指令，并禁用所有中斷。如果在預(yù)定次數(shù)后系統(tǒng)120對(duì)閉合請(qǐng)求的計(jì)數(shù)等于或少于預(yù)定次數(shù)，則系統(tǒng)120不產(chǎn)生閉合指令，并復(fù)位定時(shí)中斷。
還參照?qǐng)D11，系統(tǒng)120執(zhí)行過(guò)程840以解釋串行指令并操作。首先，系統(tǒng)120設(shè)置計(jì)時(shí)器(稱(chēng)為COMMTIME)，確保在計(jì)時(shí)器到期以前執(zhí)行串行指令(步驟1100)。系統(tǒng)120判斷串行指令是否為操作指令(如ASCII文本中的‘g’指令)(步驟1105)。如果串行指令為操作指令并且計(jì)時(shí)器未到期(步驟1110)，則系統(tǒng)120例如通過(guò)判斷ASCII文本中的下一個(gè)字符是否為‘o’來(lái)判斷操作指令是否為斷開(kāi)指令(步驟1120)。如果操作指令是斷開(kāi)指令，則系統(tǒng)120通過(guò)例如將操作標(biāo)志(OpFlg)設(shè)置為斷開(kāi)(OPREQ)來(lái)設(shè)置斷開(kāi)操作指令(步驟1125)。如果系統(tǒng)120判斷操作指令是閉合指令(步驟1130)，則系統(tǒng)120通過(guò)例如將操作標(biāo)志設(shè)置為閉合(CLREQ)來(lái)設(shè)置閉合操作指令(步驟1135)。
如果串行指令是操作指令，并且如果計(jì)時(shí)器已到期(步驟1110)，則系統(tǒng)120判斷串行指令標(biāo)志是否為空(由標(biāo)志RXEMPTY來(lái)指明)(步驟1115)，串行指令標(biāo)志為空表明串行指令不完整。如果串行指令不完整，系統(tǒng)則再次判斷計(jì)時(shí)器是否還未到期(步驟1110)。
如果系統(tǒng)120確定串行指令是檢查參數(shù)指令(例如ASCII文本中的‘r’指令)(步驟1140)，則系統(tǒng)120從主計(jì)算機(jī)中獲取參數(shù)列表(步驟1145)。如果系統(tǒng)120確定串行指令是發(fā)送參數(shù)指令(例如ASCII文本中的‘s’指令)(步驟1150)，則系統(tǒng)120將參數(shù)列表發(fā)送到主計(jì)算機(jī)(步驟1155)。如果系統(tǒng)120確定串行指令是發(fā)送速度信息指令(例如ASCII文本中的‘p’指令)(步驟1160)，則系統(tǒng)120將所保存的有關(guān)最近操作的速度分布信息發(fā)送到主計(jì)算機(jī)(步驟1165)。所保存的速度分布信息可以是64字節(jié)的帶符號(hào)的字符數(shù)組。
如果系統(tǒng)120未收到有效的指令，則系統(tǒng)復(fù)位操作標(biāo)志并退出。
還參照?qǐng)D12，系統(tǒng)120執(zhí)行過(guò)程850以執(zhí)行斷開(kāi)或閉合操作。開(kāi)始，系統(tǒng)120復(fù)位計(jì)時(shí)器中斷，并禁用其它任何中斷(步驟1200)。另外，系統(tǒng)120從傳感器140中讀取當(dāng)前速度(步驟1205)，并將當(dāng)前速度保存到速度分布數(shù)組中(步驟1210)。
系統(tǒng)120判斷是否收到斷開(kāi)操作指令，這由操作標(biāo)志為OPREQ來(lái)指示(步驟1215)。如果已經(jīng)收到斷開(kāi)操作指令，則系統(tǒng)120執(zhí)行斷開(kāi)操作(步驟1220)。系統(tǒng)判斷是否已經(jīng)收到閉合操作指令，這由操作標(biāo)志為CLREQ來(lái)指示(步驟1225)。如果已經(jīng)收到閉合操作指令，則系統(tǒng)120執(zhí)行閉合操作(步驟1230)。
如果系統(tǒng)120在已經(jīng)執(zhí)行了斷開(kāi)操作或閉合操作后，既未接收斷開(kāi)操作指令，也未接收閉合操作指令，那么系統(tǒng)120將執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150復(fù)位到斷開(kāi)狀態(tài)，并寫(xiě)入控制器160中的內(nèi)部寄存器(步驟1235)。接著，系統(tǒng)120啟用激活的中斷(步驟1240)。
同樣參照?qǐng)D13，系統(tǒng)120執(zhí)行過(guò)程1220以執(zhí)行斷開(kāi)操作。開(kāi)始，系統(tǒng)120執(zhí)行將保持觸點(diǎn)接合的閂鎖裝置的力取消的序列。在此序列中，系統(tǒng)120輸出編程參數(shù)以取消斷流器130中的閂鎖裝置的力(步驟1300)。于是，系統(tǒng)120在預(yù)定的一段時(shí)間里將預(yù)定電流輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)110。接著，系統(tǒng)120判斷傳感器140輸出的位置是否小于預(yù)定位置(稱(chēng)作CONTACTPART)(步驟1305)。如果上述位置小于預(yù)定位置，系統(tǒng)120判斷當(dāng)前時(shí)間是否小于預(yù)定時(shí)段(步驟1310)。
如果傳感器140輸出的位置超過(guò)或等于預(yù)定位置，或者如果當(dāng)前時(shí)間超過(guò)或等于預(yù)定時(shí)段，則系統(tǒng)120執(zhí)行緩慢斷開(kāi)斷流器130的序列。在此序列期間，系統(tǒng)120使執(zhí)行機(jī)構(gòu)緩慢斷電一直到斷流器130在最終的斷開(kāi)位置為止。最初，如果速度下降到預(yù)定水平MINTRIPVEL以下，則系統(tǒng)120設(shè)置允許定時(shí)中斷增加電流的標(biāo)志(步驟1315)。然后，系統(tǒng)判斷傳感器140輸出的位置是否小于預(yù)定的斷開(kāi)位置(稱(chēng)作FULLOPEN)(步驟1320)。如果上述位置小于預(yù)定的斷開(kāi)位置，系統(tǒng)120判斷當(dāng)前時(shí)間是否小于預(yù)定時(shí)間(步驟1325)。
在執(zhí)行機(jī)構(gòu)110已到達(dá)完全斷開(kāi)的位置(步驟1320)后或者預(yù)定時(shí)間到期后(步驟1325)，系統(tǒng)120重置跳閘參數(shù)(步驟1330)，并繼續(xù)記錄速度，直到存儲(chǔ)速度分布數(shù)組的緩沖器裝滿(mǎn)為止(步驟1335)。這允許系統(tǒng)120記錄在斷流器130內(nèi)可能出現(xiàn)的任何跳躍。系統(tǒng)使操作計(jì)數(shù)器遞增，并在一段預(yù)定的時(shí)間內(nèi)禁止備份電源225中的欠壓關(guān)斷，直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止(步驟1340)。
同樣參照?qǐng)D14，系統(tǒng)120執(zhí)行過(guò)程1230以執(zhí)行閉合操作。最初，系統(tǒng)120執(zhí)行閂鎖斷開(kāi)序列，消除維持觸點(diǎn)處于斷開(kāi)位置的閂鎖裝置的力(步驟1400)。隨后，系統(tǒng)120執(zhí)行控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的速度的變速序列(步驟1425)。最后，系統(tǒng)120執(zhí)行閂鎖操作序列，以便保持觸點(diǎn)處于閉合位置(步驟1450)。
在閂鎖斷開(kāi)序列期間(步驟1400)，系統(tǒng)120輸出編程參數(shù)以消除斷流器130中的閂鎖裝置的力(步驟1402)。于是，系統(tǒng)120使執(zhí)行機(jī)構(gòu)110在預(yù)定電流上工作一段預(yù)定的時(shí)間。接著，系統(tǒng)120判斷傳感器140輸出的位置是否小于預(yù)定的閾值位置(稱(chēng)作BREAKPOINT)(步驟1404)。如果上述位置小于預(yù)定的閾值位置，系統(tǒng)120判斷當(dāng)前時(shí)間是否小于最大時(shí)間(步驟1406)。
如果傳感器140輸出的位置超過(guò)或等于預(yù)定的閾值位置(步驟1404)，或者如果當(dāng)前時(shí)間超過(guò)或等于最大時(shí)間(步驟1406)，則系統(tǒng)120執(zhí)行變速序列(步驟1425)。在變速序列期間，系統(tǒng)120試圖控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的速度，一直到達(dá)到預(yù)定閉合位置(稱(chēng)作CONTACTMAKE)為止。系統(tǒng)120在一段預(yù)定的時(shí)間內(nèi)將電流輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)110(步驟1428)。然后，系統(tǒng)120判斷傳感器140輸出的位置是否小于預(yù)定的閉合位置(步驟1430)。如果上述位置小于預(yù)定的閉合位置，系統(tǒng)120判斷當(dāng)前時(shí)間是否小于預(yù)定的時(shí)段(步驟1432)。
在執(zhí)行機(jī)構(gòu)110已到達(dá)預(yù)定的閉合位置(步驟1430)后，或者預(yù)定時(shí)段到期后(步驟1432)，系統(tǒng)120進(jìn)入閂鎖操作序列(步驟1450)。在閂鎖操作序列期間，系統(tǒng)120在一段預(yù)定的時(shí)間施加預(yù)定電流(步驟1452)。當(dāng)時(shí)間小于預(yù)定的時(shí)段時(shí)(步驟1454)，系統(tǒng)120判斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置是否大于閂鎖位置(稱(chēng)為SPRINGCOCKED)(步驟1456)。如果所述位置大于閂鎖位置(步驟1456)，并且時(shí)間小于預(yù)定時(shí)段(步驟1452)，則系統(tǒng)120檢查斷開(kāi)指令(步驟1458)。否則，如果時(shí)間不小于預(yù)定的時(shí)段(步驟1452)，則系統(tǒng)120檢查斷開(kāi)指令(步驟1460)。如果在任一步驟收到斷開(kāi)指令，則系統(tǒng)120準(zhǔn)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)(步驟1462)，并利用圖13的過(guò)程1220執(zhí)行斷開(kāi)指令。
如果未收到斷開(kāi)指令，則系統(tǒng)120繼續(xù)記錄速度，直到存儲(chǔ)速度分布數(shù)組的緩沖器裝滿(mǎn)為止(步驟1478)。這允許系統(tǒng)120記錄在斷流器130內(nèi)可能出現(xiàn)的任何跳動(dòng)。系統(tǒng)使操作計(jì)數(shù)器遞增，并在一段預(yù)定的時(shí)間內(nèi)禁止備份電源225中的欠壓關(guān)斷，直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止(步驟1480)。
參照?qǐng)D15，曲線1500顯示了儲(chǔ)能部分370的工作電壓隨時(shí)間的變化，曲線1550顯示了執(zhí)行機(jī)構(gòu)110中的電流隨時(shí)間的變化。該數(shù)據(jù)是對(duì)磁性執(zhí)行機(jī)構(gòu)取得的。因此，流經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的電流是流經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線圈的電流。從這些曲線可以看出，流經(jīng)線圈的電流與儲(chǔ)能部分370的工作電壓無(wú)關(guān)。此外，由于儲(chǔ)能部分在高于正常電壓的條件下工作，因此電流上升的時(shí)間常數(shù)減小。這使得能夠精確地控制斷開(kāi)和閉合斷流器130時(shí)所用的力。從曲線1500和1550還可以看出，流經(jīng)線圈的電流與執(zhí)行機(jī)構(gòu)110在執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生的電壓無(wú)關(guān)。
此外，控制器160和數(shù)模轉(zhuǎn)換器728用于產(chǎn)生精確且可重復(fù)的電流分布(如曲線1550所示)。采用控制器160與可控執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口150提供了實(shí)際的運(yùn)動(dòng)反饋，這種反饋可以實(shí)現(xiàn)更好的控制并節(jié)省能量。
以上已經(jīng)對(duì)多種實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了描述。相應(yīng)地，在隨后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)還包含其它實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于AC電路的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于將電流轉(zhuǎn)換為力以使觸點(diǎn)相對(duì)于另一觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力；源，用于向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電流；以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，連接到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述源，以便控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流；其中，送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間所產(chǎn)生的電壓以及所述源的工作電壓無(wú)關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括控制從所述源到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流的放大器。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括連接到所述源和所述放大器的控制器，所述控制器配置成檢測(cè)來(lái)自所述源的電壓，以及為所述放大器提供信息以控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述源的工作電壓高于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間所產(chǎn)生的電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)將所述電流轉(zhuǎn)換為使觸點(diǎn)沿直線方向相對(duì)于另一觸點(diǎn)移動(dòng)的力。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)移動(dòng)至少一個(gè)觸點(diǎn)以使其遠(yuǎn)離另一個(gè)觸點(diǎn)來(lái)接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸點(diǎn)連接到所述AC電路，使得所述觸點(diǎn)接觸時(shí)，電流流過(guò)所述AC電路。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)包括檢測(cè)所述電壓源提供的電壓的控制器。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括與所述觸點(diǎn)相連的控制電路；其中，根據(jù)來(lái)自所述控制電路的信息控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
10.一種用于控制與AC電路相連的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以中斷電流的方法，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置成將電流轉(zhuǎn)換為力，使觸點(diǎn)相對(duì)于另一觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力，所述方法包括為執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電；以及控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流，使得送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間所產(chǎn)生的電壓以及供電的電壓無(wú)關(guān)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括檢測(cè)為所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電的電壓，以及提供信息以控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述供電的電壓高于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)移動(dòng)至少一個(gè)觸點(diǎn)以使其遠(yuǎn)離另一個(gè)觸點(diǎn)來(lái)接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述觸點(diǎn)連接到所述AC電路，使得當(dāng)所述觸點(diǎn)接觸時(shí)，電流流過(guò)所述AC電路。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括檢測(cè)向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電的電壓。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)來(lái)自所述控制電路的信息來(lái)控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)將所述電流轉(zhuǎn)換為將觸點(diǎn)相對(duì)于另一觸點(diǎn)沿直線方向移動(dòng)的力。
18.一種用于AC電路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)包括連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電流轉(zhuǎn)換為力，使觸點(diǎn)相對(duì)于另一觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力；連接到源的輸入接口，所述源用于為所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電流；以及控制器，它連接到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口和所述輸入接口，用于控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流，使得送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間所產(chǎn)生的電壓以及所述源的工作電壓無(wú)關(guān)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括控制從所述源到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流的放大器。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成檢測(cè)來(lái)自所述源的電壓，以及為所述放大器提供信息以控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
21.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述源的工作電壓高于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)移動(dòng)至少一個(gè)觸點(diǎn)以使其遠(yuǎn)離另一個(gè)觸點(diǎn)來(lái)接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力。
23.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸點(diǎn)連接到所述AC電路，使得當(dāng)所述觸點(diǎn)接觸時(shí)，電流流過(guò)所述AC電路。
24.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器檢測(cè)所述源提供的電壓。
25.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)與連接所述觸點(diǎn)的控制電路相連；其中，根據(jù)來(lái)自所述控制電路的信息來(lái)控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。
全文摘要
一種用于AC電路的系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)(110)、源(115)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)(120)。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電流轉(zhuǎn)換為力，使觸點(diǎn)相對(duì)于另一觸點(diǎn)移動(dòng)，從而接通和斷開(kāi)所述AC電路中的電力。所述源用來(lái)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電流。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)連接到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述源，用于控制送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流。送到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的電壓以及所述源的工作電壓無(wú)關(guān)。
文檔編號(hào)H01H83/00GK1639819SQ03804999
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月2日
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