励磁式自动转换开关电器控制器的制作方法

本发明属于电气设备领域，特别是涉及一种励磁式自动转换开关电器控制器。

背景技术：

近年来，随着用户对自动转换开关电器的转换速度的要求越来越高，励磁式制动转换开关电器逐渐成为市场的主流。由于励磁式转换开关电器的主要驱动机构是电磁铁，电磁铁的工作电流往往远大于电机式，并且电磁铁的响应速度远快于电机式。另外，励磁式转换开关所用电磁铁一般采用直流电磁铁，而电机多采用交流电磁铁。所以励磁式自动转换开关电器控制器也不同于电机式自动转换开关电器控制器。

同时，随着矿山、化工等现场的应用，配电电压等级也由普通的220V电压上升为660V电压。这样一来对于普通的控制起来说，耐压的要求也会由于变得更加苛刻，而不能使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种励磁式自动转换开关电器控制器，其能很好地与电磁铁相配合，将响应时间缩短到纳米级，满足用户对与自动转换开关电器的新需求。

为此，本发明的技术方案如下：

一种励磁式自动转换开关电器控制器，包括与第一电源连接的第一采样模块、与第二电源连接的第二采样模块、处理模块、第一励磁机构驱动装置和第二励磁机构驱动装置；

所述第一、二采样模块分别与处理模块连接，用于将与其连接的电源的高压强电信息转化为低电压等级集成电路系统能够接受的信号，并在接收到处理模块的调用指令后，将该信号传输至处理模块；

所述处理模块将接收到的信号进行分析，判断需要转换电源时向所述第一励磁机构驱动装置和第二励磁机构驱动装置发送信号；

所述第一、第二励磁机构驱动装置结构相同，分别用于控制第一、第二电源在执行开关上的接通或断开；

所述第一励磁机构驱动装置包括整流桥D4、N型MOSFET Q1、N型MOSFET Q2、电磁铁L1、TVS管D1、TVS管D2、TVS管D3、TVS管D5、电阻器R1～R8和继电器REA1；所述继电器REA1连接在所述处理模块上，由其控制；所述继电器REA1的第一常开触点连接在电阻器R1的第一端；电阻器R1的第二端连接在整流桥D4直流侧高电平管脚上；整流桥D4直流侧低电平管脚接参考点；整流桥D4的交流侧直接接交流660V电源；电阻R5与电阻器R1的第二端和电阻器R6的第一端相连，电阻器R6的第二端连接N型MOSFET Q1的栅极；电阻器R7与电阻器R6的第二端和TVS管D1的阴极相连；TVS管D1的阳极接TVS管D2的阴极，TVS管D2的阳极接参考点；电磁铁L1的一端连接在整流桥D4直流侧高电平管脚上，另一端连接在N型MOSFET Q1的漏极；N型MOSFET Q1的栅极与TVS管D5阴极相连，N型MOSFET Q1的源极与TVS管D5阳极相连；N型MOSFET Q1的源极与N型MOSFET Q2的漏极相连，N型MOSFET Q2的源极接参考点；继电器REA1的第二常开触点串联有电阻器R2、电阻器R3、电阻器R4和电阻器R8，电阻器R8连接TVS管D3的阴极，TVS管D3的阳极接参考点；所述电磁铁L1为执行开关内的电磁铁，其导通时产生磁力吸附合闸。

进一步，所述励磁式自动转换开关电器控制器还包括HMI模块，其与处理模块连接，用于显示所述处理模块中的数据及人工向所述处理模块中输入相关数据。

进一步，所述处理模块的工作步骤如下：

步骤S01：初始化；

步骤S02：处理模块向第一采样模块、第二采样模块分别发送指令，调取数据，所述第一、二采样模块分别将采集到的第一、二电源的相关数据传送至所述处理模块；

步骤S03：所述处理模块对接收到的数据进行计算；

步骤S04：依据计算结果判断数据是否正常，正常则代表电源符合使用要求，返回步骤S02；不正常，则需对数据出现不正常的次数进行累加；

步骤S05：判断累加后次数是否超出预设值，没有超过则返回步骤S02；超过则进入下一步逻辑判断S06；

步骤S06：依据接收到的数据和预设条件进行逻辑判断，确定是否需要启动相应励磁机构驱动装置，控制执行开关的开合；

步骤S07：若步骤S06判断的结果是需要启动相应励磁机构驱动装置，则在相应励磁机构驱动装置的光电耦合器U1的输入端加电信号。

进一步，该励磁式自动转换开关电器控制器还包括位置反馈模块；与处理模块相连，用于向所述处理模块反馈执行开关的状态；所述处理模块接收到所述位置反馈模块的信息后，判断执行开关的状态是否与其上次发出指令的状态一致。

利用该技术方案进行工作时，处理模块完成上述步骤S01～07后，还会进行步骤S08：依据位置反馈模块反馈的执行开关的状态，判断执行开关的状态是否与其上次发出指令的状态一致，若一致，则结束程序，反之报警。

该励磁式自动转换开关电器控制器具有如下优点

1)能够快速执行对电磁铁的通电和断电的命令；

2)整体功耗非常低，能够降低产品的发热，同时降低产品的成本；

3)能够在控制电压660V的等级下可靠工作；

4)体积小，重量轻。

附图说明

图1为本发明提供的励磁式自动转换开关电器控制器的结构示意图；

图2为励磁机构驱动装置的电路图；

图3为处理模块的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1所示，一种励磁式自动转换开关电器控制器，包括与第一电源连接的第一采样模块1、与第二电源连接的第二采样模块2、处理模块3、第一励磁机构驱动装置5和第二励磁机构驱动装置6；

所述第一、二采样模块1、2分别与处理模块3连接，用于将与其连接的电源的高压强电信息转化为低电压等级集成电路系统能够接受的信号，并在接收到处理模块3的调用指令后，将该信号传输至处理模块3；

所述处理模块3将接收到的信号进行分析，判断需要转换电源时向所述第一励磁机构驱动装置5和第二励磁机构驱动装置发送信号6；

所述第一、第二励磁机构驱动装置5，6结构相同，分别用于控制第一、第二电源在执行开关上的接通或断开；

如图2所示，所述第一励磁机构驱动装置5包括整流桥D4、N型MOSFET Q1、N型MOSFET Q2、电磁铁L1、TVS管D1、TVS管D2、TVS管D3、TVS管D5、电阻器R1～R8和继电器REA1；所述继电器REA1连接在所述处理模块3上，由其控制；所述继电器REA1的第一常开触点连接在电阻器R1的第一端；电阻器R1的第二端连接在整流桥D4直流侧高电平管脚上；整流桥D4直流侧低电平管脚接参考点；整流桥D4的交流侧直接接交流660V电源；电阻R5与电阻器R1的第二端和电阻器R6的第一端相连，电阻器R6的第二端连接N型MOSFET Q1的栅极；电阻器R7与电阻器R6的第二端和TVS管D1的阴极相连；TVS管D1的阳极接TVS管D2的阴极，TVS管D2的阳极接参考点；

电磁铁L1的一端连接在整流桥D4直流侧高电平管脚上，另一端连接在N型MOSFET Q1的漏极；N型MOSFET Q1的栅极与TVS管D5阴极相连，N型MOSFET Q1的源极与TVS管D5阳极相连；N型MOSFET Q1的源极与N型MOSFET Q2的漏极相连，N型MOSFET Q2的源极接参考点；

继电器REA1的第二常开触点串联有电阻器R2、电阻器R3、电阻器R4和电阻器R8，电阻器R8连接TVS管D3的阴极，TVS管D3的阳极接参考点；所述电磁铁L1为执行开关内的电磁铁，其导通时产生磁力吸附合闸。

对于励磁式自动转换开关电器控制器来说，它与普通电机式自动转换开关电器控制器的最大区别是励磁机构驱动装置。下面单独对励磁机构驱动装置的工作过程进行详细描述，首先由于励磁机构主要使用直流式电磁铁，这样首先需要交流转直流的整流装置将交流660V电压转化为直流峰值933V的脉动电压，由于使用了两个N MOSFET的串联结构，所以可以耐受较高的电压。同时将串联的N型MOSFET Q1、Q2与电磁铁的励磁线圈连接在直流660V电压的两侧。而N型MOSFET Q2的控制主要是通过继电器REA1的闭合，导致N型MOSFET Q2的栅极与源极之间处于导通电压，使得N型MOSFET Q2的源极与漏极导通。此时，N型MOSFET Q1的源极通过N型MOSFET Q2与参考电平导通，导致TVS管D5导通，使得N型MOSFET Q1的源极与漏极导通。这样，电磁铁两端电压为660V直流电，从而电磁铁工作。当继电器REA1停止工作，则N型MOSFET Q2截止，N型MOSFET Q2的漏极与源极电容开始储能，最后导致TVS管D5截止，从而N型MOSFET Q1的漏极与源极截止。这样，电磁铁两端电压为0V，从而电磁铁停止工作。

如图3所示，所述处理模块的工作步骤如下：

步骤S01：初始化；

步骤S02：处理模块向第一采样模块1、第二采样模块2分别发送指令，调取数据，所述第一、二采样模块1、2分别将采集到的第一、二电源的相关数据传送至所述处理模块3；

步骤S03：所述处理模块3对接收到的数据进行计算；

步骤S04：依据计算结果判断数据是否正常，正常则代表电源符合使用要求，返回步骤S02；不正常，则需对数据出现不正常的次数进行累加；

步骤S05：判断累加后次数是否超出预设值，没有超过则返回步骤S02；超过则进入下一步逻辑判断S06；

步骤S06：依据接收到的数据和预设条件进行逻辑判断，确定是否需要启动相应励磁机构驱动装置5或6，控制执行开关的开合；

步骤S07：若步骤S06判断的结果是需要启动相应励磁机构驱动装置，则向相应励磁机构驱动装置的继电器REA1发送闭合指令。

作为本发明的一个实施例，所述励磁式自动转换开关电器控制器还包括HMI模块4，其与处理模块3连接，用于显示所述处理模块3中的数据及人工向所述处理模块3中输入相关数据。

作为对本发明的另一个实施例，该励磁式自动转换开关电器控制器还包括位置反馈模块7；与处理模块3相连，用于向所述处理模块3反馈执行开关的状态；所述处理模块3接收到所述位置反馈模块7的信息后，判断执行开关的状态是否与其上次发出指令的状态一致。

利用该技术方案进行工作时，处理模块3完成上述步骤S01～07后，还会进行步骤S08：依据位置反馈模块7反馈的执行开关的状态，判断执行开关的状态是否与其上次发出指令的状态一致，若一致，则结束程序，反之报警。