专利名称：控制磁力启动电源开关装置的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电力分配系统领域。更具体地说，本发明涉及应用于电力分配系统中的电源开关控制装置。
背景技术：
几乎任何电力分配系统中普遍存在的问题就是例如由于瞬时短路而引起的电气设备的瞬时中断或故障。大部分这种故障可以自动校正并很快终止，因而不需要永久的保险丝或者断路器的保护。然而，如果保险丝烧坏或者断路器跳闸，电力线就会断开，用户就会因此丧失电力。这就会要求更换保险丝或者复位断路器的服务，进而增加了用户的花费。
电源开关装置系统是一种故障中断装置，用于检测电流、电压，以及/或者频率变化并隔离配电线路中的故障部分，进而保护了电力分配系统中的电力线。更具体地说，电源开关装置系统一般包括一个电源开关装置和一个电源开关控制装置。电源开关装置可以是一个机电装置，类似于断路器，其中包括一个用于断开关闭电力系统的每条线路的磁力启动器或者磁性闩锁。
磁力启动器可以是一个螺线管，当与直流电(DC)的正极接通时就会因磁性而闭锁。有一种磁力启动器采用了单线圈设计。为了操作单线圈磁力启动器，电流沿一个方向流过用于闭锁(关闭)功能，沿相反方向流过用于开锁(断开)功能。
每一个电源开关装置都有三个磁力启动器(即每一个就是交流电源的一相)，并且每一个磁力启动器都机械连有一个真空开关。目前，每个磁力启动器要求大约20安培的电流完成闭锁(关闭)操作，大约10安培的电流开锁。
电源开关控制装置检测到电力线中的故障状态时，电源开关控制装置就会断开磁力启动器。通过断开磁力启动器，电源开关装置就会切断流到分配系统的剩余部分的电力，也就是将故障从系统剩余部分分中清除。如果故障在固定的时间间隔内不能自动消除，那么，顾名思义，电源开关控制装置将重新接通磁力启动器，如果故障状态消除了，供电就会恢复。然而，如果故障状态不能消除，电源开关装置就会在第二固定时间间隔后再次跳闸断开磁力启动器。如果经过预定次数的重新闭合操作之后，故障状态仍然没有消除，电源开关控制装置就会永久闭锁磁力激励器磁力启动器(也就是永久断开电路)。于是电路保持断开，直到系统得到维修和/或故障状态消除。本发明中使用的示范的电源开关装置是VR-3S自动开关，由美国北卡罗来纳州罗利的ABB Power T&D Company，Inc.生产并销售。
电源开关装置由电源开关控制装置(控制器)操作。通常，控制器是一个智能的电子控制电路，能使电源开关装置检测到过载电流、选择定时操作以及重新闭合的时间。控制器是一个基于微处理器的装置，包括控制电源开关装置的软件和硬件两部分。硬件，或称物理元件包括集成电路、电阻器、电容、显示器、开关等。软件就是微处理器控制电源开关装置的编码指令。传统的控制器包括各种部件。例如，控制器中通常会有为控制器中其它部件供电的电源。控制器中也可能会有调压器，用于为控制器中各个部件提供稳定的输入信号。控制器中的存储器或者内存用于暂时和/或永久存储数据和/或软件。例如，为了供电源开关装置使用，这些数据可包括线路电流量和指令信息，如多重时间-电流特性曲线和保护设置组。内存可以是随机存取存储器(RAM)或者只读存贮器(ROM)，或者任何其它类型存储器。只读存贮器优先是可电编程的，易于修改，用于存储程序信息。存储器可以是控制器的内部存储器或者外部存储器。
控制器也可以包括一个用于显示信息的显示器，以及一个键盘或者其它输入设备，用于输入信息。指示灯用于指示状态信息，如电源开关装置断开、闭合、控制闭锁、高于跳闸最小值、故障和锁定。示范用的控制单元是美国北卡罗来纳州罗利的ABB Power T&DCompany，Inc.生产并销售的型号为PCD2000的控制单元。
通常，控制器通过在磁力启动器的线圈的两端施加电压以控制(例如断开和闭合)电源开关装置中磁力启动器的位置。照这样，当施加一定电压量时，启动器将断开或闭合，进而断开或闭合相关的电力线。然而，这种经常断开、闭合磁力启动器的方法浪费能源，而且不能控制启动器断开或闭合的速度。因此，需要一种在电源开关装置中能够效率高而且有效地控制磁力启动器的电源开关控制装置。
发明内容
本发明通过提供一种电源开关控制装置及其使用方法来满足前面所述要求，该装置和方法通过一系列调制电流脉冲来控制电源开关装置中磁力启动器。在本发明的一个实施例中，调制电流脉冲是可调节的，所以控制装置能够与多种具有不同阻抗特性的启动器相兼容。而且，本发明的电源开关控制装置可以控制磁力启动器断开和闭合的速度。
根据本发明的一个实施例，提供了一种控制包含在电源开关装置中的具有一个线圈和一个电枢的磁力启动器的方法。根据这种方法，施加一系列调制电流脉冲使其沿第一方向通过磁力启动器的线圈，因此启动器从第一位置移动到第二位置，并施加一系列调制电流脉冲使其沿第二方向通过磁力启动器的线圈，因此启动器从第二位置移动到第一位置。在本发明的一个实施例中，通过分析电源开关装置中的磁力启动器线圈的阻抗可以确定电源开关装置的某种操作特性。据此，电源开关装置中的磁力启动器的位置就可以被确定。或者，在本发明的另一个实施例中，磁力启动器线圈的物理状态就可以被确定了。
另外，在本发明的另一个实施例中，提供了一种电源开关装置的控制装置，其中包括了一个改进的能源管理系统。在这种方式中，控制器包含一个能够切换不同操作模式的调压器。
结合附图具体描述本发明的实施例，本发明的其它特征会更加明显，其中图1是一个电源开关装置系统的简化示意图，该系统包括一个根据本发明的电源开关控制装置和一个电源开关装置；图2是一个控制根据本发明的电源开关装置的示例方法的流程图；图3A和3B分别是电源开关装置中磁力启动器在开锁和闭锁位置的结构图，本发明的一个方面应用于其中。
图4是一个根据本发明的一个实施例来确定磁力启动器操作特性的示例方法的流程图；图5A和5B是用于说明如何确定根据本发明的一个实施例的磁力启动器中电枢位置的示例曲线；和图6A和6B分别是根据本发明示例的调压器分别在两种不同操作方式中的示意电路图。
具体实施例方式
本发明提供了一种电源开关控制装置及其方法，以便控制电源开关装置中磁力启动器。据此，本发明的电源开关控制装置适合于提供一系列调制电流脉冲以控制(例如断开闭合)电源开关装置中的磁力启动器。通过使用一系列调制电流脉冲来控制电源开关装置中的磁力启动器。在本发明的一个实施例中，电源开关控制装置是一个自动开关控制器，电源开关装置是一个自动开关。
另外，在本发明的一个实施例中，通过观察磁力启动器线圈的阻抗来确定电源开关装置中的磁力启动器的操作特性。据此，磁力启动器的电枢位置就可以被决定。或者，磁力启动器线圈的物理状态就可以被确定了。另外，在本发明的另一个实施例中，电源开关控制装置包含一个调压器，能够在开关模式和线性模式之间切换。
图1是本发明实施的一个电源开关装置系统1的简化示意图。根据本发明，电源开关装置系统1包括一个电源开关装置10和一个电源开关控制器20。电源开关装置10与电力线5连接(例如在变电站和负载之间)，并被如自动开关控制装置的电源开关装置控制装置20所操作。电力线5是三相电力线。电源开关装置10包括3个电杆或磁力启动器15。每个磁力启动器15连接在电力线5上的相关电线上，因而与相关的相通电。
电源开关装置控制器20包括存储装置30，用于存储电源开关装置操作参数等，以及调压器22(下面会结合图5A和5B进一步描述)。调压器22即使在输入电压波动时也能够保持一个稳定的输出电压。在本发明的一个实施例中，调压器22可以线性模式、开关模式或者两种模式同时操作。本发明中的调压器22也能够在几秒钟内传递几个安培的负载，能够保持在较宽范围内调整输入电压。
电源开关控制装置还包括一个微处理器或者CPU35，以及至少一个启动器驱动电路45。每个启动器驱动电路45连接并控制(如断开闭合)电源开关装置10中的磁力启动器。根据本发明，启动器驱动电路适于为电源开关装置中的磁力启动器提供一系列调制电流脉冲。在本发明的一个实施例中，自动开关控制装置中有三个启动器驱动电路，每一个都与电源开关装置中如自动开关的一个磁力启动器相连。这样，每个启动器驱动电路利用脉冲宽度调节器从CPU35向电源开关装置10中如自动开关的磁力启动器(未显示)传输一系列可调节的调制电流脉冲，以断开和闭合磁力启动器。
在这种方式中，通过调整每个脉冲的幅度和持续时间来断开和闭合磁力启动器，可调节电流脉冲。通过调整传递给磁力启动器的电流脉冲的幅度和持续时间，电源开关控制装置可以与大量具有不同阻抗特性的启动器兼容，因为具有不同阻抗特性的启动器要求不同的电流大小和持续时间才可以断开和闭合启动器。在本发明的一个实施例中，电源开关控制装置具有调整电流脉冲大小的低、中、高三种设置，这样电源开关控制装置可以控制多种磁力启动器。例如，低设置可以传递大小为10安培的电流脉冲，中设置可以传递大小为20安培的电流脉冲，高设置可以传递大小为30安培的电流脉冲。
在本发明的一个实施例中，启动器驱动电路45通过电源33供电，电源33是可编程的，在从大约150VDC到大约250VDC的范围内，但是，电源33可以提供直流电和交流电，而没有脱离本发明范围。
图2是一个用于控制电源开关装置10中的磁力制动器的示例方法流程图，在本发明中，电源开关装置10可以是，例如一个自动开关。在这种方式中，电源开关装置中具有一个线圈和一个电枢的磁力启动器被电源开关控制装置所控制。具体地，输入信号在步骤200中输入，并施加一系列调制电流脉冲使其沿第一方向通过磁力启动器的线圈，因此启动器在步骤210中从第一位置移动到第二位置(如从断开到闭合)。在本发明的另一个实施例中，施加一系列调制电流脉冲使其沿第二方向通过磁力启动器的线圈，因此启动器在步骤220中从第二位置移动到第三位置。例如，第三位置可以是第一位置。在这种方式中，磁力启动器可以从断开位置(第一位置)移动到闭合位置(第二位置)，然后在移回到断开位置(第一位置)。
另外，在本发明的另一个实施例中，当向启动器线圈发送一系列调制电流脉冲时，测量线圈中的电流值，并将此电流值与门限值或者调整值比较。在这种方式中，门限值可以代表启动器驱动停止向磁力启动器传递电流脉冲的电流值。在这点上，如果线圈中的电流值小于门限值，则启动器驱动线圈会继续向磁力启动器发送电流脉冲，然而，如果电流值大于或等于门限值，启动器驱动线圈会停止向磁力启动器传递电流脉冲。
而且，在本发明的另一个实施例中，施加到启动器线圈的系列调制电流脉冲是可调节的。因此，调制电流脉冲的幅度和持续时间是可调节的，同样地，电源开关控制装置可以控制多种磁力启动器。
图3A和3B是可以本发明中进行控制的电源开关装置的结构图。图3A显示了开锁位置的磁力启动器15，也就是电枢320没有位于磁力启动器线圈300之间。磁力启动器15通过断开弹簧330保持在开锁位置。根据本发明，通过向磁力启动器线圈300施加一系列调制电流脉冲，磁力启动器可以完成闭锁动作。同样地，电流必须沿加强永磁铁305磁通密度的方向。换句话说，随着电流流动，线圈300连同线圈铁心(未显示)和外壳(未显示)形成了一个电磁铁。电磁铁的磁力将电枢320拉向线圈铁心。随着电枢320向电磁铁移动，断开弹簧330被压缩。通过线圈300的电流继续流动直到电枢320封闭，即电枢320接触永磁铁305。然后，电流停止，电枢320被永磁铁305保持在合适的位置。于是磁力启动器就会保持在如图3B所示的闭锁位置，直到磁力启动器开锁。
相反，为了开锁磁力启动器，电流必须沿排斥永磁铁305磁通的方向通过线圈300。据此，随着通过线圈中的电流的大小的增加，电枢320和永磁铁305之间的封闭强度也减弱了。封闭同样被削弱了，因此断开弹簧330的弹力会破坏封闭状态。一旦电枢320被释放，断开弹簧330就会将电枢320移动到开锁位置。
图4是一个根据本发明的另一个实施例的方法流程图。在这个实施例中，采用了一种通过测量磁力启动器线圈的感应系数来确定磁力启动器的某种操作特性的方法。
根据本发明这种实施例，在步骤400中，将一系列调制电流脉冲以预定的时间间隔施加于磁力启动器线圈上。在本发明的一个实施例中，电压脉冲的持续时间大约为230微秒，驱动电流的电压大约为250VDC。然后，在步骤410中，在预定时间间隔的一部分内，测量磁力启动器线圈内的电流值。在本发明的一个实施例中，电流值大约在200毫秒测得。测得的电流大小是与磁力启动器线圈的阻抗成正比。这样，在步骤420中，阻抗值就可以由测得电流值确定。在步骤430中，测量值与预定的门限值比较。特别地，确定门限值和测得的阻抗之间的差值。在本发明的另一个实施例中，采用一个与门限值关联的偏差窗口来补偿磁力启动器部件的制造偏差。偏差窗口可以在磁力启动器中由用户定义和/或编程设计，不脱离本发明的范围。
门限值可以通过用户在电源开关控制装置中的软件定义，或者快速写入到控制器固件中，而不脱离本发明原理。在本发明的一个实施例中，控制器存储门限值，然后与阻抗相比较。
在步骤440中，门限阻抗值和测量阻抗值的比较结果(即门限值和阻抗的差值)用于确定磁力启动器的某种操作特性。例如，根据本发明，比较值可以用来确定磁力启动器电枢是处于闭锁位置或者开锁位置，或者比较值可以用来确定磁力启动器线圈的物理状态。特别地，在本发明的一个实施例中，电源开关控制装置没有使用如电杆位置传感器的传感器就可以确定磁力启动器电枢是处于闭锁位置还是开锁位置。可选择地，可将这种方法与传感器一起使用，来校验传感器确定磁力启动器电枢是处于闭锁还是开锁位置是否是准确的。根据本发明，在步骤400中，为了确定磁力启动器电枢的位置，施加一系列调制电流脉冲使其通过磁力启动器线圈上。然后，在步骤410中，当施加电流脉冲使其通过线圈时测量通过线圈的电流。在步骤420中，磁力启动器的阻抗值通过线圈中测量电流确定，并与门限值比较。在本发明的一个实施例中，门限值是电枢处于开锁位置时线圈的阻抗。据此，当电枢处于开锁位置时线圈的阻抗与门限值比较时，阻抗近似相同或在偏差范围内或通过/不通过可由用户定义的窗口。因此，如果阻抗等于或者在偏差窗口范围内，电枢就被确定为开锁位置。或者，如果电枢处于闭锁位置，其阻抗将大于电枢处于开锁位置时的线圈阻抗。在这种情况下，线圈的阻抗会更大，因为，如图3B所示，当电枢闭锁时，电枢处于磁力启动器线圈的下面，因此电枢的磁通就会使电枢线圈的阻抗更大。因此，如果门限值和阻抗值的差值大于偏差窗口，就可以确定电枢处于闭锁位置。
图5A和5B是依据本发明的一个实施例用于决定磁力启动器中电枢位置的阻抗测试示例曲线。在图5A中，可以为如图3所示的磁力启动器的电枢处于闭锁位置。这样，当施加系列调制电流脉冲时电流曲线的斜度就小于图5B中的曲线斜度，因为电枢(位于线圈下面)增加了线圈的阻抗，进而减少了通过线圈的电流量。在本发明的一个实施例中，电流在大约200毫秒时测量(t0)，电流测量值约为例如，3.3安培。
图5B也是用于决定磁力启动器中电枢位置的阻抗测试的示例曲线。然而，在这条曲线中，磁力启动器的电枢是处于开锁位置。这样，在230毫秒测量时间段内的电流曲线的斜度比图5A所示的电流上升斜度更陡，因为电枢(没有位于线圈下面)没有增加线圈的阻抗，因而，通过线圈的电流量就大于电枢位于线圈下面时的电流量。在本发明的一个实施例中，电流在大约200毫秒时测量(t0)，电流测量值约为例如，5.5安培。
据此，用户可以定义门限阻抗值相关于，例如，约为4安培。因此，任何大于4安培的测量电流值就表明电枢处于开锁位置，而任何小于4安培的测量电流值就表明电枢处于闭锁位置。这样的门限值优选可以充分克服任何由于电源开关装置部件制造加工的公差偏差而引起的测量偏差。但是，门限值可以设为任何值，而没有脱离本发明原理的。
本发明可以作为一种独立方法，用于确定磁力启动器位置，或者可以用于补充具有电杆位置传感器的系统。这样，本发明可以用于校验电杆位置传感器的测量结果。在本发明和电杆位置传感器同时被采用的情况下，两种技术优选在每个磁力启动器的位置判定上是一致的，否则就会激活报警功能。采用两种分开的探测方法可以增加电源开关装置系统的总体完整性。
在本发明的另一个实施例中，每个磁力启动器线圈的物理状态都是可以确定的。这样，根据本发明，在步骤400中一系列调制电流脉冲施加到磁力启动器线圈的两端。然后，在步骤410中，当电流脉冲施加于线圈时测量通过线圈的电流。在步骤420中，阻抗值通过测量的电流确定。
然后在步骤430中，比较阻抗值与门限值，基于此比较结果，磁力启动器线圈的物理状态就可以确定了。据此，门限值是线圈正常工作状态时的阻抗，比如正确连接的、非腐蚀的线圈。根据本发明，如果从步骤420测量的电流计算出的阻抗值大于门限值，线圈中存在着一种使线圈阻抗增加的状态，例如，线圈绕组断线或者腐蚀。另一方面，如果线圈阻抗小于门限值，线圈中存在着一种使线圈阻抗减小的状态，例如，线圈绕组短路。据此，如果测量值等于门限值，则线圈处于正常运转状态。
因此，在本发明的一个实施例中，如果线圈阻抗值不在门限值预定偏差窗口范围内，则电源开关装置控制器就会向操作员发送信号此线圈处于不可操作状态。偏差窗口可以在电源开关装置控制器中由用户定义，或者编程设定，不脱离本发明。因此，通过对比根据本发明的磁力启动器线圈阻抗，磁力启动器线圈的物理状态就可以被确定。
本发明也提供了一种具有改进能源管理系统的电源开关装置控制装置。这样，电源开关控制装置包括了一个能源管理系统，此系统具有一个调压器，能够在多种操作模式下操作并切换。在一个实施例中，调压器是一个15VDC的调压器。这样，15VDC的调压器可以接收250VDC的输入信号并输出一个15VDC的信号，例如，这个15VDC的输出信号可以作为向电源开关装置控制器中的CPU供电的5VDC调压器的输入。
根据本发明，调压器可以以线性模式、开关模式或者同时两种模式工作。例如，调压器可以根据CPU指令或者调压器输出载荷来改变模式。当外部条件要求调压器输出更多电力时，就会出现调压器输出载荷。在调压器输出载荷过程中，调压器可能不必完全从一种模式转换为另一种模式，但实际上为达到需要的载荷，可能以两种方式工作。
在线性模式下，或称独立模式，调压器在没有收到控制器CPU控制的条件下而工作，可以产生一个较低效率的高输出。图6A是本发明调压器以线性模式工作的简化示意图。在该图中，虚线表示调压器以线性模式工作的电流。这样，15VDC导轨电源的调整电压根据齐纳二极管Z1的正向电压降设定。被调整的电压大约比齐纳二极管Z1的正向电压降大5伏特。调整值是齐纳二极管Z1的正向电压降加上FET Q1的最小栅极(G)到源极(S)的导通电压。进入齐纳二极管Z1的电流通路是通过电阻器R1从250VDC导轨电源开始。齐纳二极管Z1的出口通路是通过电阻器R2到“返回”。优选地，电阻器R1设为大于约100K ohms的数值，电阻器R2设为约1K ohm。电感器L1和二极管D1充当导体。FET Q1的漏极(D)上的电压大约与250VDC导轨电源上的电压相等。允许流过FET Q1而流入到15VDC导轨电源中的电流量受FET Q1的栅极(G)和源极(S)之间的电压降控制。当15VDC导轨电源上的电压上升时，栅极(G)和源极(S)之间的电压差就会减小。栅极电压保持不变。当电压差小于5伏特时，通过FET Q1的电流将减少。
然而，在开关模式下，调压器的工作效率比线性模式的效率高。图6B是本发明调压器以开关模式工作的简化示意图。这样，虚线表示开关模式下通过调压器的电流。首先，CPU通过PWM1向FET Q1的栅极发送脉冲。进入FET Q1的栅极的脉冲使FET Q1在脉冲持续时间导电。在该持续时间内，电流开始流过电感器L1；然后脉冲下降沿切断FET Q1，并且电流流过电感器L1。流过电感器L1的电流脉冲引起电感器L1“振铃”或振荡。这些振荡通过二极管D1和二极管D2整流进入15VDC导轨电源。电容器C3堵塞250VDC导轨电源，仅允许振荡中的交流成分被整流。PWM 1的脉冲宽度较窄，以使电感器L1以较低振幅振荡。较低振幅可以减少向周围电路(未显示)的噪声辐射。二极管D1通过阻塞FET Q1的内部电容来防止振荡的衰减，并阻塞FET Q1的寄生二极管的导电通路。电感器L1的振荡很窄；因此二极管D1和二极管D2的一个优选的特性是快速的反向恢复时间(比如，小于35毫微秒)。15VDC导轨电源上的电压通过模拟数字转换器12数字化，并将值传给CPU。CPU利用15VDC和250VDC导轨电源上的数字化了的电压值来确定接通还是切断PWM1。
这些数字化了的数值也可以用于调整PWM1脉冲的持续时间和频率。例如，开关模式的调整电压可以通过电源开关装置控制装置的固件设为15VDC。此值大约比线性模式高3伏特。因此，当采用开关模式时，FETQ1被加偏压而截止，除非受到PWM1的脉冲作用。
然而，也有CPU不能控制电压调整函数即以开关模式工作的情况。例如，在通电之前或者临时故障时，CPU不能调整电压。在这些情况下，调压器以较低效率的线性或独立模式工作来调整电压，然后切换为开关模式。
另外，根据本发明，如果由于例如意外的电压突降原因调压器的电路下游调压器需要更多的电流，则调压器可以从开关模式切换为线性模式，或者反过来。这样，例如，调压器可以以开关模式工作，可以临时切换为线性模式，这样的话，调压器为了补偿下游电压突降就可能消耗更多的调整电力。
例如，根据本发明，调压器输出0.4安培。然而，调压器负载暂时需要0.8安培，这样，调压器理想地以线性和开关模式工作，直到达到平衡状态，因此调压器传递所需电力。
在这一点上，调压器能够调整其在调整电力时可热消耗的那么多的电力。在一个实施例中，被消耗的热能会随着电压电源、调整电压和通过调压器的电流量之间的电压差而改变。因此，消耗的电力(瓦特数)是源电压和调整电压之间的电压降乘以流过调压器的电流，或(P＝E*I)。
这样的话，调压器可以在正常运转时以开关模式工作，然而，也能够切换到线性模式，而且在需要时提供额外的电力。因此，通过能够进行不同模式的切换，调压器在需要时可以提供额外的电力，并在无需额外电力时切换到更高效率模式。例如，在本发明的一个实施例中，电源开关装置的控制装置使用来自调压器的0.2安培电流，调压器以线性模式工作，源电源约为250VDC，调整电压约为12VDC。因此，利用上面的方程式计算，电力约为47.6瓦，表示所耗费的热量。
另一方面，调压器以开关模式工作，电源开关装置的控制装置使用15VDC时的0.2安培电流，利用上面的方程式计算，电力损耗为4瓦。
另外，根据本发明各方面，调压器可以在从一种模式切换到另一种模式时同时以两种模式工作。据此，如果调压器正从一种模式转换到另一种模式，调整的输出电压可从两种工作模式中得出。可选地，在本发明的一个实施例中，如果需要更多的下游电流，当以开关模式工作时，调压器可部分地以线性模式工作以提供所需的下游电流。例如，如果的调压器在线性模式下设定为调压12VDC，在开关模式下设定为调压15VDC，期望输出电压为13VDC，那么大部分电力来源于线性模式而小部分来源于开关模式。然而，在本发明的另一个实施例中，即使在15VDC完全以开关模式工作，调压器仍然可以从线性模式取得部分输出电流。
发明的部分内容可以以适当的计算机软件地形式实现，或者适当的硬件，或者适当的硬件软件组合，而没有脱离本发明的要旨和范围。关于硬件和/或软件的具体详细内容对于本领域普通技术人员来说应该是明显的，因此，在这里就不再详细说明硬件和/或软件了。
虽然在这里参照特定实施例进行图示和说明，然而，本发明并不局限于所示的详细资料。相反地，在权利要求等效的范围内而没有脱离本发明的情况下，可以对细节做各种修改。
权利要求书(按照条约第19条的修改)17.一种确定电源开关装置特性的方法，该电源开关装置包括一个具有一个线圈和一个电枢的磁力启动器，该方法包括施加一系列调制电流脉冲，使其以预定的时间间隔通过线圈；在预定时间间隔的一部分测量线圈中的电流值；根据电流值确定线圈的阻抗值；比较线圈的阻抗值与线圈的门限阻抗值；和根据比较结果，确定磁力启动器的特性。
18.权利要求17中方法，其中磁力启动器的特性是磁力启动器中电枢的位置。
19.权利要求17中的方法，其中磁力启动器的特性是线圈的状态。
20.权利要求17中的方法，其中预定时间间隔约为230微秒。
21.权利要求17中的方法，其中测量线圈中的电流值包括在所述预定时间间隔开始后，测量在约为200微秒时的电流值。
22.权利要求17中的方法，其中门限值是可以由用户编程设置的。
23.权利要求17中的方法，其中门限值存储在电源开关装置控制器的内存中。
24.一种电源开关装置系统，包括一个电源开关装置，它具有一个包括一个线圈和一个电枢的磁力启动器；一个电源开关装置控制器，它适合于以预定的时间间隔在线圈两端施加电压，在预定时间间隔的一部分测量线圈中的电流值，根据电
权利要求
1.一种控制电源开关装置中的磁力启动器的方法，该装置中包含一个具有一个线圈和一个电枢的磁力启动器，该方法包括输入一个功率信号；和施加一系列调制电流脉冲使其沿第一方向通过磁力启动器的线圈，以使启动器从第一位置移动到第二位置。
2.权利要求1中的方法，进一步包括施加一系列调制电流脉冲使其沿第二方向通过磁力启动器的线圈，以使启动器从第二位置移动到第三位置。
3.权利要求2中的方法，其中第三位置是第一位置。
4.权利要求1中的方法，进一步包括当向线圈发送脉冲时，测量线圈中的电流值；和将此电流大小与门限值比较。
5.权利要求4中的方法，进一步包括基于比较结果，决定是否继续施加一系列调制电流脉冲使其沿第一方向通过磁力启动器的线圈，以使启动器从第一位置移动到第二位置。
6.权利要求1中的方法，进一步包括调节系列调制电流脉冲。
7.权利要求6中的方法，其中调节电流脉冲包括改变至少一个调制电流脉冲的振幅和持续时间。
8.一种用于控制电源开关装置中磁力启动器的电源开关控制装置，包括一个电源；一个微处理器；至少一个连接到电源开关装置并适合于向电源开关装置中的磁力启动器提供一系列调制电流脉冲的启动器驱动电路。
9.权利要求8中的电源开关控制装置，其中电流脉冲是可调节的。
10.权利要求9中的电源开关控制装置，其中控制装置具有用于可调节电流脉冲的低、中、高三种设置。
11.权利要求8中的电源开关控制装置，其中电源开关控制装置是一个自动开关控制器，电源开关装置是一个自动开关。
12.权利要求8中的电源开关控制装置，其中电源是直流电源。
13.权利要求8中的电源开关控制装置，其中电源是交流电源。
14.权利要求8中的电源开关控制装置，其中电源开关控制装置包括三个启动器控制电路。
15.权利要求8中的电源开关控制装置，其中电源是可编程的，范围在150VDC和250VDC之间。
16.权利要求8中的电源开关控制装置，进一步包括一个控制器外壳；和控制器外壳中的储能电容器，用于存储传递给磁力启动器的能量。
17.一种确定电源开关装置特性的方法，该电源开关装置包括一个具有一个线圈和一个电枢的磁力启动器，该方法包括施加一系列调制电流脉冲，使其以预定的时间间隔通过线圈；在预定时间间隔的一部分测量线圈中的电流值；根据电流值确定线圈的阻抗值；比较线圈的阻抗值与线圈的门限阻抗值；和根据比较结果，确定磁力启动器的特性。
18.权利要求17中方法，其中磁力启动器的特性是磁力启动器中电枢的位置。
19.权利要求17中的方法，其中磁力启动器的特性是线圈的状态。
20.权利要求17中的方法，其中预定时间间隔约为230微秒。
21.权利要求17中的方法，其中测量线圈中的电流值包括测量在约为200微秒时的电流值。
22.权利要求17中的方法，其中门限值是可以由用户编程设置的。
23.权利要求17中的方法，其中门限值存储在电源开关装置控制器的内存中。
24.一种电源开关装置系统，包括一个电源开关装置，它具有一个包括一个线圈和一个电枢的磁力启动器；一个电源开关装置控制器，它适合于以预定的时间间隔在线圈两端施加电压，在预定时间间隔的一部分测量线圈中的电流值，根据电流值确定线圈的阻抗值，比较线圈的阻抗值与线圈的门限阻抗值，并根据比较结果，确定磁力启动器的特性。
25.权利要求24中的电源开关装置系统，其中磁力启动器的特性是磁力启动器中电枢的位置。
26.权利要求24中的电源开关装置系统，其中磁力启动器的特性是线圈的状态。
27.权利要求24中的电源开关装置系统，其中电源开关装置控制器包括存储数据的内存；一个微处理器；和一个电连接到微处理器的调压器，它适合于在线性模式和开关模式之间进行切换。
28.一个调压器，用于调节电源开关装置的控制装置中电压，此调压器可以以开关模式和线性模式工作，该调压器包括一个输入电源；一个具有第一、第二、第三接线端的晶体管；一个置于输入电源和晶体管之间的电感器，电感器的一端电连接到晶体管的第一接线端；一个与晶体管并连的电容器，电容器的一端电连接到电感器的一端，电容另一端电连接到一个输出接线端；和一个输出接线端，电连接到晶体管的第三接线端。
29.权利要求28中的调压器，其中当调压器以线性模式工作时，电感器充当一个导体，当调压器以开关模式工作时，电感器充当一个振荡器。
30.权利要求28中的调压器，进一步包括至少一个连接在输出接线端和电容器之间的二极管。
31.权利要求30中的调压器，其中二极管整流电容器的输出。
32.权利要求28中的调压器，进一步包括一个微处理器，它有一个脉冲宽度调节器，其中微处理器连接在晶体管的第二接线端和第三接线端之间。
33.权利要求32中的调压器，其中脉冲宽度调节器向晶体管的第二接线端发送脉冲。
34.一种利用调压器在电源开关装置控制装置中输出调整的输出功率信号来调整输入电力信号的方法，此调压器可以以开关模式和线性模式工作，此方法包括接收一个具有第一电压的输入电力信号；调整输入电压信号为第二电压；在第二电压处输出调整的输出信号；基于此调整的输出信号，决定调节器以开关模式还是线性模式工作。
35.权利要求34中的方法，其中接收一个具有第一电压的输入电力信号包括接收一个电压为250VDC的输入电力信号。
36.权利要求34中的方法，其中在第二电压处输出调整的输出信号包括输出一个电压为15VDC的调整输出信号。
37.权利要求34中的方法，进一步包括在第二电压处输出调整的输出信号之前，整流输入电力信号。
全文摘要
本发明公开一种电源开关控制装置(1)及其使用方法，用于控制电源开关装置(10)中磁力启动器(15)。电源开关控制装置利用一系列调制电流脉冲来控制电源开关装置中磁力启动器。电源开关控制装置输入一个功率信号并施加一系列调制电流脉冲使其沿第一方向通过磁力启动器的线圈，以使启动器从第一位置移动到第二位置。通过分析电源开关装置中的磁力启动器线圈的阻抗来确定电源开关装置中的磁力启动器的某些操作特性。电源开关装置的控制装置还包括一个改进的能源管理系统。这样，控制器包含一个能够在不同操作模式中切换的调压器(22)。
文档编号H01H47/32GK1533505SQ02814375
公开日2004年9月29日 申请日期2002年6月6日 优先权日2001年6月6日
发明者厄斯金·R·巴伯, 卡尔·J·拉普拉斯, J 拉普拉斯, 厄斯金 R 巴伯 申请人:Abb公司