基于igbt及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，包括中央控制器、IGBT電路模塊、輔助開關(guān)控制電路、合分閘按鈕和電源電路；所述中央控制器是可編程邏輯芯片，與IGBT電路模塊、輔助開關(guān)控制電路和合分閘按鈕連接，且IGBT電路模塊和輔助開關(guān)控制電路分別與斷路器的永磁線圈和合分閘電容、斷路器的輔助開關(guān)連接；所述電源電路由AC/DC電源電路、變壓器和充電回路組成，變壓器和充電回路的兩端分別與AC/DC電源電路、中央控制器和IGBT電路模塊、合分閘電容電性連接。這樣，即可精確控制合分閘時(shí)間，動(dòng)作快速，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，安全性高，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，抗電磁干擾能力強(qiáng)。
【專利說明】基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器
[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0002]本實(shí)用新型屬于永磁開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器。
[0003]【【背景技術(shù)】】
[0004]目前，國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的永磁控制器控制電路采用2個(gè)直流接觸器切換儲(chǔ)能電容來驅(qū)動(dòng)分、合閘線圈，以實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘操作、過流速斷保護(hù)、失壓保護(hù)、無線遙控操作、重合閘操作，以及配網(wǎng)自動(dòng)化功能等，使開關(guān)成為智能型斷路器。但是使用簡單的接觸器來作為永磁機(jī)構(gòu)的控制單元，由于接觸器使用時(shí)會(huì)導(dǎo)致能耗大，放電電容要求容量更大，容易燒毀永磁機(jī)構(gòu)的線圈；而且接觸器的觸點(diǎn)斷開回路時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，導(dǎo)致保護(hù)、控制裝置誤動(dòng)作，同時(shí)接觸器的觸點(diǎn)在通過大電流時(shí)，壽命短。另外，永磁開關(guān)的手動(dòng)合閘功能并不實(shí)用，一是操作者有安全風(fēng)險(xiǎn)，二是永磁機(jī)構(gòu)的手動(dòng)合閘速度較慢，合不上的幾率較大，三是在雙線路供電的情況下，可能會(huì)發(fā)生閉環(huán)、反送電，威脅電力檢修人員的人身安全，甚至導(dǎo)致重大傷亡事故。因此，有些用戶明確要求永磁機(jī)構(gòu)禁止配備手動(dòng)合閘功能，如煤礦系統(tǒng)。
[0005]由此現(xiàn)有的永磁控制器存在以下的缺陷:
[0006]1、控制時(shí)間不準(zhǔn)確，分散性大；
[0007]2、動(dòng)作速度慢；
[0008]3、接線復(fù)雜；
[0009]4、接觸器的壽命和可靠性不良；
[0010]5、功耗多、成本高、重量和體積大。
[0011]【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠精確控制合分閘時(shí)間，快速做出合閘/分閘動(dòng)作，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，安全性高，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，功能強(qiáng)大，抗電磁干擾能力強(qiáng)的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器。
[0013]本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0014]一種基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，包括有中央控制器、IGBT電路模塊、輔助開關(guān)控制電路、合分閘按鈕和電源電路；所述中央控制器是可編程邏輯芯片，與IGBT電路模塊、輔助開關(guān)控制電路和合分閘按鈕導(dǎo)通連接，且IGBT電路模塊與斷路器的永磁線圈和合分閘電容導(dǎo)通連接，輔助開關(guān)控制電路與斷路器的輔助開關(guān)導(dǎo)通連接；所述電源電路主要由AC/DC電源電路、變壓器和充電回路組成，所述變壓器和充電回路的輸入端與AC/DC電源電路電性連接，且變壓器的輸出端與中央控制器和IGBT電路模塊電性連接，充電回路的輸出端與合分閘電容電性連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述IGBT電路模塊是IGBT驅(qū)動(dòng)線圈回路，包括有合閘控制回路和分閘控制回路，所述合閘控制回路和分閘控制回路均包括兩組IGBT控制電氣回路，每組IGBT控制電氣回路均由依次導(dǎo)通連接的光電耦合器、IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路和IGBT絕緣柵雙極型晶體管組成，且光電耦合器與中央控制器導(dǎo)通連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管與斷路器的永磁線圈連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述中央控制器是復(fù)雜可編程邏輯芯片。
[0017]進(jìn)一步地，所述永磁開關(guān)控制器還包括有合分閘指示燈電路和合分閘到位指示燈電路，所述合分閘指示燈電路和合分閘到位指示燈電路的輸入端和輸出端均分別與中央控制器和指示燈導(dǎo)通連接。
[0018]進(jìn)一步地，所述永磁開關(guān)控制器還包括有合分閘外部控制電源電路，所述合分閘外部控制電源電路的輸出端與中央控制器導(dǎo)通連接。
[0019]進(jìn)一步地，所述永磁開關(guān)控制器還包括有防彈跳電路，所述防彈跳電路與中央控制器導(dǎo)通連接，外接判斷短接塊。
[0020]進(jìn)一步地，所述永磁開關(guān)控制器還包括有閉鎖常閉接點(diǎn)，所述閉鎖常閉接點(diǎn)與中央控制器導(dǎo)通連接。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0022]本實(shí)用新型通過上述技術(shù)方案，不僅能夠精確控制合分閘時(shí)間，也能夠通過可編程邏輯芯片與IGBT電路模塊相互配合可使斷路器快速做出合閘/分閘動(dòng)作，以及無火花的IGBT電路模塊作為永磁線圈驅(qū)動(dòng)回路也避免了接觸器易拉弧的問題，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，安全性高，而且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，體積小，功能強(qiáng)大，抗電磁干擾能力強(qiáng)。
[0023]【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0024]圖1是本實(shí)用新型所述基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意框圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型所述基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器實(shí)施例中IGBT電路模塊的結(jié)構(gòu)原理示意框圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型所述基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器的控制方法的流程示意圖。
[0027]【【具體實(shí)施方式】】
[0028]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0029]如圖1至圖3中所示:
[0030]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，包括有中央控制器1、IGBT電路模塊2、輔助開關(guān)控制電路3、合分閘按鈕4和電源電路5 ；所述中央控制器I是可編程邏輯芯片，優(yōu)選復(fù)雜可編程邏輯芯片(CPLDjB EPM240T100C5)，與IGBT電路模塊2、輔助開關(guān)控制電路3和合分閘按鈕4導(dǎo)通連接，且IGBT電路模塊2與斷路器的永磁線圈11和合分閘電容12導(dǎo)通連接，輔助開關(guān)控制電路3與斷路器的輔助開關(guān)13導(dǎo)通連接；所述電源電路5主要由AC/DC電源電路51、變壓器52和充電回路53組成，所述變壓器52和充電回路53的輸入端與AC/DC電源電路51電性連接，且變壓器的輸出端與中央控制器I和IGBT電路模塊2電性連接，充電回路53的輸出端與合分閘電容12電性連接。所述IGBT電路模塊2是IGBT驅(qū)動(dòng)線圈回路，包括有合閘控制回路21和分閘控制回路22，所述合閘控制回路21和分閘控制回路22均包括兩組IGBT控制電氣回路，每組IGBT控制電氣回路均由依次導(dǎo)通連接的光電耦合器、IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路和IGBT絕緣柵雙極型晶體管組成，且光電耦合器與中央控制器I導(dǎo)通連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管與斷路器的永磁線圈11導(dǎo)通連接。
[0031]另外，所述永磁開關(guān)控制器還包括有合分閘指示燈電路6、合分閘到位指示燈電路
7、合分閘外部控制電源電路8、防彈跳電路9和閉鎖常閉接點(diǎn)10 ;所述合分閘指示燈電路6和合分閘到位指示燈電路7的輸入端和輸出端均分別與中央控制器I和指示燈14導(dǎo)通連接；所述合分閘外部控制電源電路7的輸出端與中央控制器I導(dǎo)通連接；所述防彈跳電路9是現(xiàn)有普通的防跳回路，與中央控制器I導(dǎo)通連接，外接判斷短接塊；所述閉鎖常閉接點(diǎn)10與中央控制器I導(dǎo)通連接。
[0032]如圖3，本實(shí)用新型所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器的控制方法，具體包括以下步驟:
[0033]步驟A1.AC/DC電源電路51輸入工作電源，并通過充電回路53向斷路器的合分閘電容12進(jìn)行充電(約25s充電完畢)；
[0034]步驟A2.中央控制器I實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)合分閘按鈕4中的合閘按鈕是否被摁下，或者合分閘外部控制電源電路8是否輸入合閘信號(hào)；
[0035]步驟A3.判斷合分閘電容12中的合閘電容是否達(dá)到合閘電壓；
[0036]步驟A4.當(dāng)?shù)竭_(dá)合閘電壓時(shí)，中央控制器I在發(fā)出正確的指令，驅(qū)動(dòng)IGBT電路模塊2中的合閘控制回路導(dǎo)通，將所述合閘電容的儲(chǔ)能釋放到斷路器的永磁線圈11回路上，使斷路器完成合閘動(dòng)作；
[0037]步驟A5.中央控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)合分閘按鈕4中的分閘按鈕是否被摁下，或者合分閘外部控制電源電路8是否輸入分閘信號(hào)；
[0038]步驟A6.判斷合分閘電容12中的分閘電容是否達(dá)到分閘電壓；
[0039]步驟A7.當(dāng)?shù)竭_(dá)分閘電壓時(shí)，中央控制器I在發(fā)出正確的指令，驅(qū)動(dòng)IGBT電路模塊2中的分閘控制回路導(dǎo)通，將所述分閘電容的儲(chǔ)能釋放到斷路器的永磁線圈11回路上，使斷路器完成分閘動(dòng)作。
[0040]其中，在斷路器完成合閘動(dòng)作或分閘動(dòng)作時(shí)，中央控制器I實(shí)時(shí)檢測(cè)輔助開關(guān)13動(dòng)作到位信號(hào)，以自動(dòng)斷開IGBT電路模塊2的驅(qū)動(dòng)控制；若檢測(cè)不到輔助開關(guān)到位信號(hào)時(shí)，將在130ms內(nèi)自動(dòng)關(guān)斷IGBT電路模塊2的合閘驅(qū)動(dòng)控制或在25ms內(nèi)自動(dòng)關(guān)斷IGBT電路模塊2的分閘驅(qū)動(dòng)控制。而且，在對(duì)合分閘電容11進(jìn)行充電時(shí)或者中央控制器I發(fā)出合分閘指令的同時(shí)，中央控制器I向合分閘指示燈電路6發(fā)出相應(yīng)的指令，以控制指示燈14呈現(xiàn)不同閃爍方式(如不停閃爍表示充電中，閃爍一次表示發(fā)出合分閘指令)。
[0041]這樣，本實(shí)用新型所述的永磁開關(guān)控制器通過采用編程靈活、集成度高、工作速度快、工作性能穩(wěn)定可靠的可編程邏輯芯片作為控制部分，同時(shí)采用控制電路簡單、開關(guān)損耗小、通斷速度快、工作頻率高、元件容量大的IGBT電路模塊作為永磁線圈驅(qū)動(dòng)回路，不僅能夠精確控制合分閘時(shí)間，也能夠通過可編程邏輯芯片與IGBT電路模塊相互配合可使斷路器快速做出合閘/分閘動(dòng)作，以及無火花的IGBT電路模塊作為永磁線圈驅(qū)動(dòng)回路也避免了接觸器易拉弧的問題，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(可以達(dá)到10萬次以上不損壞)，安全性高，而且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，體積小，功能強(qiáng)大，抗電磁干擾能力強(qiáng)。
[0042]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:包括有中央控制器(I)、IGBT電路模塊(2)、輔助開關(guān)控制電路(3)、合分閘按鈕(4)和電源電路(5);所述中央控制器(I)是可編程邏輯芯片，與IGBT電路模塊(2)、輔助開關(guān)控制電路(3)和合分閘按鈕(4)導(dǎo)通連接，且IGBT電路模塊(2)與斷路器的永磁線圈(11)和合分閘電容(12)導(dǎo)通連接，輔助開關(guān)控制電路(3)與斷路器的輔助開關(guān)(13)導(dǎo)通連接；所述電源電路(5)主要由AC/DC電源電路(51)、變壓器(52)和充電回路(53)組成，所述變壓器(52)和充電回路(53)的輸入端與AC/DC電源電路(51)電性連接，且變壓器的輸出端與中央控制器(I)和IGBT電路模塊(2)電性連接，充電回路(53)的輸出端與合分閘電容(12)電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:所述IGBT電路模塊(2)是IGBT驅(qū)動(dòng)線圈回路，包括有合閘控制回路(21)和分閘控制回路(22)，所述合閘控制回路(21)和分閘控制回路(22)均包括兩組IGBT控制電氣回路，每組IGBT控制電氣回路均由依次導(dǎo)通連接的光電耦合器、IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路和IGBT絕緣柵雙極型晶體管組成，且光電耦合器與中央控制器(I)導(dǎo)通連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管與斷路器的永磁線圈(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:所述中央控制器(I)是復(fù)雜可編程邏輯芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:所述永磁開關(guān)控制器還包括有合分閘指示燈電路(6)和合分閘到位指示燈電路(7)，所述合分閘指示燈電路(6)和合分閘到位指示燈電路(7)的輸入端和輸出端均分別與中央控制器(I)和指示燈(14)導(dǎo)通連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:所述永磁開關(guān)控制器還包括有合分閘外部控制電源電路(8)，所述合分閘外部控制電源電路(8)的輸出端與中央控制器(I)導(dǎo)通連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:所述永磁開關(guān)控制器還包括有防彈跳電路(9)，所述防彈跳電路(9)與中央控制器(I)導(dǎo)通連接，外接判斷短接塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于IGBT及可編程邏輯技術(shù)的永磁開關(guān)控制器，其特征在于:所述永磁開關(guān)控制器還包括有閉鎖常閉接點(diǎn)(10)，所述閉鎖常閉接點(diǎn)(10)與中央控制器(I)導(dǎo)通連接。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK203951266SQ201420251718
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】余家杰, 李艷濤, 朱志偉, 趙燕鋼, 李山德 申請(qǐng)人:珠海萬力達(dá)電氣自動(dòng)化有限公司