本發(fā)明涉及一種雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)主驅(qū)動電路，特別涉及一種克服了大行程永磁操作機構(gòu)分、合閘始動電流過大及剛分速度不滿足要求的永磁操作機構(gòu)的主驅(qū)動回路。

背景技術(shù)：

通常在設計永磁操作機構(gòu)時，一般認為：當動鐵心在分閘位置時，如果要求合閘，則在合閘線圈中通以適當大小和方向的電流，該電流在分閘位置側(cè)的動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場可與由永磁體所產(chǎn)生的磁場互相抵消，該電流在動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場則產(chǎn)生驅(qū)動動鐵心向合閘位置移動的驅(qū)動力；當動鐵心在合閘位置時，如果要求分閘，則在分閘線圈中通以適當大小和方向的電流，該電流在合閘位置側(cè)的動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場可與由永磁體所產(chǎn)生的磁場互相抵消，該電流在動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場則產(chǎn)生驅(qū)動動鐵心向分閘位置移動的驅(qū)動力。但是，當機構(gòu)行程較長，分析表明，采用通常的雙線圈雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)設計方法，無論是合閘還是分閘，單靠一側(cè)激磁線圈所產(chǎn)生的磁場要驅(qū)動動鐵心動作，所需要的磁動勢是很大的，超出了設計上的接受范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)主驅(qū)動電路，解決了大行程永磁操作機構(gòu)分、合閘始動電流過大及剛分速度不滿足要求的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：設想將分閘線圈和合閘線圈配合使用（串聯(lián)）：當動鐵心在合閘位置，如要分閘，由合閘線圈產(chǎn)生抵消永磁體在合閘側(cè)產(chǎn)生的磁場的磁動勢，而由分閘線圈磁動勢和永磁體在動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙中共同激勵磁場產(chǎn)生使動鐵心進行分閘動作的驅(qū)動力；當動鐵心在分閘位置，如要合閘，由分閘線圈產(chǎn)生抵消永磁體在分閘側(cè)產(chǎn)生的磁場的磁動勢，而由合閘線圈磁動勢和永磁體在動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中共同激勵磁場產(chǎn)生使動鐵心進行合閘動作的驅(qū)動力。分析計算表明，分閘時，在動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙較小時，隨著分閘激磁電流的逐漸增大，動鐵心受力的方向呈現(xiàn)“合閘方向－分閘方向－合閘方向”的變化趨勢，原因是隨著分閘激磁電流的逐漸增大，在動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中，合閘線圈的磁動勢產(chǎn)生的磁場抵消永磁體產(chǎn)生的磁場后逐漸過剩，而且由于動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙較小，該過剩磁場較強，動鐵心受到的由該過剩磁場產(chǎn)生的合閘方向的力在分閘激磁電流達到一定值后將超過分閘線圈磁動勢和永磁體在動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙（這時動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙較大）中共同產(chǎn)生的磁場對動鐵心的分閘方向的力的大小，使動鐵心總的受力方向為合閘方向；合閘時，也會出現(xiàn)類似現(xiàn)象，即在動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙較小時，隨著合閘激磁電流的逐漸增大，動鐵心受力方向呈現(xiàn)“分閘方向－合閘方向－分閘方向”的變化趨勢?？梢?，直接將分閘線圈和合閘線圈串聯(lián)作為分閘激磁線圈或合閘激磁線圈使用是不理想的。

提出了一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)設計方法：分閘時，僅使用合閘側(cè)線圈的一部分（與分閘側(cè)線圈串聯(lián)）作為分閘解鎖線圈，其磁動勢所產(chǎn)生的磁場用來抵消永磁體在動鐵心與合閘側(cè)端蓋之間氣隙中產(chǎn)生的磁場；合閘時，僅使用分閘側(cè)線圈的一部分（與合閘側(cè)線圈串聯(lián)）作為合閘解鎖線圈，其磁動勢所產(chǎn)生的磁場用來抵消永磁體在動鐵心與分閘側(cè)端蓋之間氣隙中產(chǎn)生的磁場。需要注意的是，解鎖線圈與主驅(qū)動線圈的匝數(shù)比要經(jīng)過計算分析確定一個恰當?shù)臄?shù)值。經(jīng)過多次計算比較，認為解鎖線圈與主驅(qū)動線圈的匝數(shù)比可以將1/3作為參考?；诖朔椒ㄔO計的配用于真空斷路器的永磁操作機構(gòu)不僅解決了前述分合閘時隨著激磁電流增大動鐵芯受力方向出現(xiàn)反復的問題，所需分、合閘始動電流也大大減小，其他性能也很好滿足了相關(guān)國家標準要求。

一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)主驅(qū)動電路，包括直流電源、合閘主驅(qū)動線圈、分閘主驅(qū)動線圈、合閘側(cè)分閘解鎖線圈、分閘側(cè)合閘解鎖線圈、第一合閘絕緣柵雙極晶體管、第二合閘絕緣柵雙極晶體管、第一分閘絕緣柵雙極晶體管和第二分閘絕緣柵雙極晶體管，第一合閘絕緣柵雙極晶體管的集電極和第一分閘絕緣柵雙極晶體管的集電極均與直流電源的正極連接在一起，第二分閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極和第二合閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極均與直流電源的負極連接在一起，第一合閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極與第二分閘絕緣柵雙極晶體管的集電極連接在一起，第一分閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極與分閘主驅(qū)動線圈的星號端連接在一起，第二合閘絕緣柵雙極晶體管的集電極與合閘主驅(qū)動線圈的星號端連接在一起，分閘主驅(qū)動線圈的另一端、合閘主驅(qū)動線圈的另一端和合閘側(cè)分閘解鎖線圈的星號端連接在一起，合閘側(cè)分閘解鎖線圈的另一端與分閘側(cè)合閘解鎖線圈的星號端連接在一起，分閘側(cè)合閘解鎖線圈的另一端與第一合閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接在一起，合閘主驅(qū)動線圈的星號端、合閘側(cè)分閘解鎖線圈的星號端、分閘主驅(qū)動線圈的星號端和分閘側(cè)合閘解鎖線圈的星號端為同極性端。

在直流電源的兩端并聯(lián)有儲能電容器；合閘主驅(qū)動線圈的匝數(shù)與合閘側(cè)分閘解鎖線圈的匝數(shù)的比為3：1，分閘主驅(qū)動線圈的匝數(shù)與分閘側(cè)合閘解鎖線圈的匝數(shù)的比為3：1。

本發(fā)明可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)，使大行程永磁操作機構(gòu)分、合閘始動電流減小，并使剛分速度達到設計要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明：

一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)主驅(qū)動電路，包括直流電源、合閘主驅(qū)動線圈1、分閘主驅(qū)動線圈3、合閘側(cè)分閘解鎖線圈2、分閘側(cè)合閘解鎖線圈4、第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁、第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK₂、第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁和第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂，第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁的集電極和第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁的集電極均與直流電源的正極連接在一起，第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂的發(fā)射極和第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK₂的發(fā)射極均與直流電源的負極連接在一起，第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁的發(fā)射極與第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂的集電極連接在一起，第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁的發(fā)射極與分閘主驅(qū)動線圈3的星號端連接在一起，第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK₂的集電極與合閘主驅(qū)動線圈1的星號端連接在一起，分閘主驅(qū)動線圈3的另一端、合閘主驅(qū)動線圈1的另一端和合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的星號端連接在一起，合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的另一端與分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的星號端連接在一起，分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的另一端與第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁的發(fā)射極連接在一起，合閘主驅(qū)動線圈1的星號端、合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的星號端、分閘主驅(qū)動線圈3的星號端和分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的星號端為同極性端。

在直流電源的兩端并聯(lián)有儲能電容器C；合閘主驅(qū)動線圈1的匝數(shù)與合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的匝數(shù)的比為3：1，分閘主驅(qū)動線圈3的匝數(shù)與分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的匝數(shù)的比為3：1。

本發(fā)明應用于傳統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)中，在雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機構(gòu)的外殼8中設置有永磁體5，在永磁體5中設置有動鐵芯10，在動鐵芯10的下端連接有下驅(qū)動軸9，下驅(qū)動軸9是從合閘側(cè)端蓋7上穿過的，在動鐵芯10的上端連接有上驅(qū)動軸，上驅(qū)動軸是從分閘側(cè)端蓋6上穿過的，在永磁體5的下端設置有合閘主驅(qū)動線圈1和合閘側(cè)分閘解鎖線圈2，在永磁體5的上端設置有分閘主驅(qū)動線圈3和分閘側(cè)合閘解鎖線圈4。

當動鐵芯10在合閘位置，如果要執(zhí)行分閘操作，控制電路同步發(fā)送導通觸發(fā)脈沖給第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁和第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由關(guān)斷狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)，形成從儲能電容器C“+”極→第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁集電極→第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁發(fā)射極→分閘主驅(qū)動線圈3*端→分閘主驅(qū)動線圈3另一端→合閘側(cè)分閘解鎖線圈2*端→合閘側(cè)分閘解鎖線圈2另一端→分閘側(cè)合閘解鎖線圈4*端→分閘側(cè)合閘解鎖線圈4另一端→第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂集電極→第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂發(fā)射極→儲能電容器C“-”極的電流導通回路。分閘主驅(qū)動線圈3、分閘側(cè)合閘解鎖線圈4、永磁體5在動鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場方向是相同的，共同產(chǎn)生對動鐵芯10的分閘驅(qū)動力；合閘側(cè)分閘解鎖線圈2與永磁體5在動鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場方向相反，快速解開動鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間的吸合，從而使分閘動作快速執(zhí)行，同時有效減小分閘始動電流并增大剛分速度。驅(qū)動軸9在分閘到位前會適時觸動分閘行程開關(guān)，控制電路同步發(fā)送關(guān)斷觸發(fā)脈沖給第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK₁和第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK₂的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由導通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，動鐵芯10在分閘位置由永磁體5在動鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間氣隙中產(chǎn)生的磁場吸合力保持。當動鐵芯10在分閘位置，如果要執(zhí)行合閘操作，控制電路同步發(fā)送導通觸發(fā)脈沖給第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁和第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK₂的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由關(guān)斷狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)，形成從儲能電容器C“+”極→第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁集電極→第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁發(fā)射極→分閘側(cè)合閘解鎖線圈4另一端→分閘側(cè)合閘解鎖線圈4*端→合閘側(cè)分閘解鎖線圈2另一端→合閘側(cè)分閘解鎖線圈2*端→合閘主驅(qū)動線圈1另一端→合閘主驅(qū)動線圈1*端→第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK₂的集電極→第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK₂的發(fā)射極→儲能電容器C“-”極的電流導通回路。合閘主驅(qū)動線圈1、合閘側(cè)分閘解鎖線圈2、永磁體5在動鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場方向是相同的，共同產(chǎn)生對動鐵芯10的合閘驅(qū)動力；分閘側(cè)合閘解鎖線圈4與永磁體5在動鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場方向相反，快速解開動鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間的吸合，從而使合閘動作快速執(zhí)行，同時有效減小合閘始動電流。驅(qū)動軸9在合閘到位前會適時觸動合閘行程開關(guān)，控制電路同步發(fā)送關(guān)斷觸發(fā)脈沖給第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK₁和第二合閘絕緣柵雙極晶體管（HK₂）的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由導通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，動鐵芯10在合閘位置由永磁體5在動鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間氣隙中產(chǎn)生的磁場吸合力保持。