专利名称：一种真空断路器用软开关控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机车电カ系统用开关设备，尤其涉及ー种真空断路器用软开关控制器。
背景技术：
真空断路器是ー种触头在高真空的泡内分合的断路器，十分适用于需要进行频繁 操作或快速切断的电路，因而在各行各业的电力系统中都得到了广泛的应用。在机车电カ系统中，真空断路器主要被应用在电容性负载电路，通常是ー个真空断路器与一个电压互感器并联后再与ー个电流互感器串联；目前，机车上所使用的真空断路器都采用直接合闸、直接分闸的工作方式，即在得到合闸或分闸信号后，立刻进行合闸或分闸动作；但是，真空断路器一般都是带电情况下在进行这些操作，因此在真空断路器的内部极易产生电弧，这将对真空断路器的触头造成很大程度的腐蚀，甚至有可能引起爆炸事故，这缩短了真空断路器的使用寿命。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种真空断路器用软开关控制器，以便于使真空断路器在不带电的情况下进行合闸、分闸操作，从而避免在真空断路器的内部产生电弧，延长真空断路器的使用寿命。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的ー种真空断路器用软开关控制器，用于接收机车电カ系统中的真空断路器控制信号，并控制真空断路器进行合闸、分闸操作；所述的机车电カ系统包括先与电压互感器并联再与电流互感器串联的真空断路器；该软开关控制器包括连接到机车电カ系统中并接收真空断路器控制信号的控制信号接收模块，与电压互感器连接并检测电压互感器电压的电压检测模块，与电流互感器连接并检测电流互感器电流的电流检测模块，与真空断路器连接并控制真空断路器进行合闸、分闸操作的真空断路器操控模块，微处理模块以及电源模块；微处理模块分别与控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块连接；微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器控制信号，井根据该真空断路器控制信号检测电压互感器电压或检测电流互感器电流；再根据所述的电压互感器电压或电流互感器电流控制真空断路器进行合闸、分闸操作；电源模块分别与微处理模块、控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块连接，并提供电能。优选地，相应的真空断路器控制信号包括真空断路器合闸信号和真空断路器分闸信号;贝丨J 微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器合闸信号，并根据真空断路器合闸信号控制电压检测模块检测电压互感器电压；当电压互感器电压不大于零时，微处 理模块通过真空断路器操控模块控制真空断路器进行合闸操作，并且通过电流检测模块检测电流互感器电流；当检测到电流互感器电流大于零时，则微处理模块确定真空断路器合闸操作完成；和/或，微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器分闸信号，并根据真空断路器分闸信号控制电流检测模块检测电流互感器电流；当电流互感器电流不大于零时，微处理模块通过真空断路器操控模块控制真空断路器进行分闸操作，同时仍通过电流检测模块检测电流互感器电流；若检测到电流互感器电流仍不大于零时，则微处理模块确定真空断路器分闸操作完成。优选地，还包括在微处理模块控制下对真空断路器控制数据进行存储的存储模块；该存储模块分别与微处理模块和电源模块连接；当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器合闸信号吋，微处理模块将真空断路器合闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据存入存储模块；当微处理模块确定真空断路器合闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器合闸信号接收时刻到真空断路器合闸操作完成时刻的真空断路器合闸操作延时，并将真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据存入存储模块；和/或，当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器分闸信号吋，微处理模块将真空断路器分闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据存入存储模块；当微处理模块确定真空断路器分闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器分闸信号接收时刻到真空断路器分闸操作完成时刻的真空断路器分闸操作延时，并将真空断路器分闸操作完成时刻、真空断路器分闸操作延时以及标识真空断路器分闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据存入存储模块。优选地，还包括在微处理模块控制下对真空断路器控制数据进行显示的显示模块；该显示模块分别与微处理模块和电源模块连接；当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器合闸信号吋，微处理模块将真空断路器合闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示；当微处理模块确定真空断路器合闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器合闸信号接收时刻到真空断路器合闸操作完成时刻的真空断路器合闸操作延时，并将真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示；和/或，当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器分闸信号吋，微处理模块将真空断路器分闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示；当微处理模块确定真空断路器分闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器分闸信号接收时刻到真空断路器分闸操作完成时刻的真空断路器分闸操作延时，并将真空断路器分闸操作完成时刻、真空断路器分闸操作延时以及标识真空断路器分闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示。优选地，相应的控制信号接收模块包括第2光电稱合器U2、第5电阻R5、第6电阻R6、第7电阻R7、第16电容C16和第3稳压ニ极管D3 ；机车电カ系统中的真空断路器控制信号通过机车控制信号正电压传输线和机车控制信号负电压传输线进行传输；所述的第2光电稱合器U2包括第2光电稱合器输入部分ニ极管和第2光电I禹合器输出部分三极管；第2光电稱合器输入部分ニ极管的阳极与第6电阻R6的一端、第16电容C16的一端、第3稳压ニ极管D3的阴极和第5电阻R5的一端相连,第5电阻R5的另一端与机车控制信号正电压传输线连接； 第2光电稱合器输入部分ニ极管的阴极与第6电阻R6的另一端、第16电容C16的另一端、第3稳压ニ极管D3的阳极相连，并且还与机车控制信号负电压传输线相连；第2光电I禹合器输出部分三极管的发射极直接接地；第2光电I禹合器输出部分三极管的集电极分别与第7电阻R7的一端和微处理模块连接，第7电阻R7的另一端连接电源模块的正5V电压输出端。优选地，相应的电压检测模块包括电压转换器Tl、第18电阻R18、第19电阻R19、第20电阻R20、第21电阻R21、第22电阻R22、第23电阻R23、第24电阻R24、第7 ニ极管D7、第8 ニ极管D8、第6A运算放大器U6A和第6D运算放大器U6D ；电压转换器Tl的高电压正极信号输入端和高电压负极信号输入端分别与电压互感器相接；电压转换器Tl的低电压负极信号输出端与电源模块的信号接地端连接；电压转换器Tl的低电压正极信号输出端与第21电阻R21的一端连接；第21电阻R21的另一端分别与第20电阻R20的一端和第6A运算放大器U6A的反相输入端连接；第20电阻R20的另一端分别与第18电阻R18的一端和第19电阻R19的一端连接，第18电阻R18的另一端连接电源模块的正3. 3V电压输出端；第19电阻R19的另一端连接电源模块的信号接地端；第6A运算放大器U6A的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第6A运算放大器U6A的输出端通过第22电阻R22反馈连接第6A运算放大器U6A的反相输入端；第6D运算放大器U6D的反相输入端通过串联的第23电阻R23与第6A运算放大器U6A的输出端连接；第6D运算放大器U6D的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第6D运算放大器U6D的输出端依次与第7 ニ极管D7的阳极、第8 ニ极管D8的阴极连、第24电阻R24的一端和微处理模块连接，同时还通过第24电阻R24反馈连接第6D运算放大器U6D的反相输入端；第7 ニ极管D7的阴极连接电源模块的正5V电压输出端；第8 ニ极管D8的阳极连接电源模块的电源接地端。优选地，相应的电流检测模块包括第25电阻R25、第26电阻R26、第27电阻R27、第28电阻R28、第29电阻R29、第30电阻R30、第31电阻R31、第9 ニ极管D9、第10 ニ极管D10、第7A运算放大器U7A、第7B运算放大器U7B和第7C运算放大器U7C ；第7A运算放大器U7A的同相输入端与电流互感器连接；第7A运算放大器U7A的输出端反馈连接第7A运算放大器U7A的反相输入端，同时与第26电阻R26的一端连接；第26电阻R26的另一端分别与第25电阻R25的一端、第27电阻R27的一端和第7B运算放大器U7B的反相输入端连接；第25电阻R25的另一端分别与第30电阻R30的一端和第31电阻R31的一端连接，第30电阻R30的另一端连接电源模块的正3. 3V电压输出端；第31电阻R31的另一端连接电源模块的信号接地端；第7B运算放大器U7B的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第7B运算放大器U7B的输出端连接第27电阻R27的另一端；第7C运算放大器U7C的反相输入端通过串联的第28电阻R28与第7B运算放大器U7B的输出端连接；第7C运算放大器U7C的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第7C运算放大器U7C的输出端依次与第9 ニ极管D9的阳极、第10 ニ极管DlO的阴极连、第29电阻R29的一端和微处理模块连接，同时还通过第29电阻R29反馈连接第7C运算放大器U7C的反相输入端；第9 ニ极管D9的阴极连接电源模块的正5V电压输出端；第10 ニ极管DlO的阳极连接电源模块的电源接地端。优选地，相应的真空断路器操控模块包括 第14电阻R14、第16电阻R16、第17电阻R17、第2 ニ极管D2、第6 ニ极管D6、第3三极管Q3、第5光电耦合器U5和电子继电器U7 ；所述的第5光电稱合器U5包括第5光电稱合器输入部分ニ极管和第5光电I禹合器输出部分三极管；第5光电耦合器输入部分ニ极管的阳极通过依次串联的第6 ニ极管D6和第17电阻R17与微处理模块的控制信号高电压输出端连接；第5光电稱合器输入部分ニ极管的阴 极直接与微处理模块的控制信号低电压输出端连接；第3三极管Q3的基极通过串联的第16电阻R16与微处理模块的控制信号保护电压输出端连接；第3三极管Q3的发射极直接与电源模块的电源接地端连接;第3三极管Q3的集电极连接在串联的第6 ニ极管D6和第17电阻R17之间；第5光电耦合器输出部分三极管的发射极直接与电源模块的电源接地端连接；第5光电稱合器输出部分三极管的集电极与电子继电器U7的低电平信号输入端连接；电子继电器U7的高电平信号输入端通过串联的第14电阻R14与电源模块的正15V电压输出端连接；电子继电器U7的控制信号输出端与第6 ニ极管D6的阴极和真空断路器驱动电机的高电压控制信号输入端连接；第6 ニ极管D6的阳极和真空断路器驱动电机的低电压控制信号输入端均与电源模块的负IlOV电压输出端连接；真空断路器驱动电机连接并驱动真空断路器进行合闸、分闸操作。由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的真空断路器用软开关控制器通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器控制信号；若该真空断路器控制信号为真空断路器合闸信号，则控制电压检测模块检测电压互感器电压并在电压互感器电压不大于零时控制真空断路器进行合闸操作；若该真空断路器控制信号为真空断路器分闸信号，则控制电流检测模块检测电流互感器电流并在电流互感器电流不大于零时控制真空断路器进行分闸操作；由此可见，本实用新型实施例使真空断路器能够在不带电的情况下进行合闸、分闸操作，因而避免了在真空断路器的内部产生电弧，延长了真空断路器的使用寿命。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图I为本实用新型实施例提供的软开关控制器的结构示意图； 图2为本实用新型实施例提供的控制信号接收模块的电路原理示意图；图3为本实用新型实施例提供的电压检测模块的电路原理示意图；图4为本实用新型实施例提供的电流检测模块的电路原理示意图；图5为本实用新型实施例提供的真空断路器操控模块的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。首先需要说明的是，在机车电カ系统中，真空断路器通常被应用在电容性负载电路中；这些电容性负载电路中至少包括ー个真空断路器、一个电压互感器和ー个电流互感器，并且真空断路器都是先与电压互感器并联再与电流互感器串联。本实用新型实施例提供的真空断路器用软开关控制器就是在这些电容性负载电路中接收机车电カ系统的真空断路器控制信号，并控制真空断路器进行合闸、分闸操作。下面就将结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。如图I至图5所示，ー种真空断路器用软开关控制器，用于接收机车电カ系统中的真空断路器控制信号，并控制真空断路器进行合闸、分闸操作；其具体结构可以包括控制信号接收模块，电压检测模块，电流检测模块，真空断路器操控模块，微处理模块以及电源模块；微处理模块分别与控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块连接，并通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器控制信号，再根据该真空断路器控制信号检测电压互感器电压或检测电流互感器电流，然后根据该电压互感器电压或电流互感器电流控制真空断路器进行合闸、分闸操作；电源模块分别与微处理模块、控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块连接，并为这些模块提供稳定电能。其中，相应的真空断路器控制信号可以包括真空断路器合闸信号和真空断路器分闸信号，则该软开关控制器控制真空断路器的具体过程可以包括以下的至少ー种(I)微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器合闸信号，并根据真空断路器合闸信号控制电压检测模块检测电压互感器电压；当电压互感器电压不大于零时，微处理模块通过真空断路器操控模块控制真空断路器进行合闸操作，并且通过电流检测模块检测电流互感器电流；当检测到电流互感器电流大于零时，则微处理模块确定真空断路器合闸操作完成；(2)微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器分闸信号，并根据真空断路器分闸信号控制电流检测模块检测电流互感器电流；当电流互感器电流不大于零时，微处理模块通过真空断路器操控模块控制真空断路器进行分闸操作，同时仍通过电流检测模块检测电流互感器电流；若检测到电流互感器电流仍不大于零时，则微处理模块确定真空断路器分闸操作完成。具体地，在实际应用中，该软开关控制器控制真空断路器还可以包括以下部件(I)存储模块与微处理模块和电源模块连接，并在微处理模块控制下对真空断路器控制数据进行存储；相应的真空断路器控制数据可以包括真空断路器合闸信号接收时刻、真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸 操作完成的信息，则该真空断路器控制数据从获取到存储的具体过程可以包括以下技术方案中的至少ー种①当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器合闸信号吋，微处理模块将真空断路器合闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据存入存储模块；当微处理模块确定真空断路器合闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器合闸信号接收时刻到真空断路器合闸操作完成时刻的真空断路器合闸操作延时，并将真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据存入存储模块；②当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器分闸信号吋，微处理模块将真空断路器分闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据存入存储模块；当微处理模块确定真空断路器分闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器分闸信号接收时刻到真空断路器分闸操作完成时刻的真空断路器分闸操作延时，并将真空断路器分闸操作完成时刻、真空断路器分闸操作延时以及标识真空断路器分闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据存入存储模块。(2)显示模块与微处理模块和电源模块连接，并在微处理模块控制下对真空断路器控制数据进行显示；相应的真空断路器控制数据可以包括真空断路器合闸信号接收时刻、真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸操作完成的信息，则该真空断路器控制数据从获取到显示的具体过程可以包括以下技术方案中的至少ー种①当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器合闸信号吋，微处理模块将真空断路器合闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示；当微处理模块确定真空断路器合闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器合闸信号接收时刻到真空断路器合闸操作完成时刻的真空断路器合闸操作延时，并将真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示；②当微处理模块通过控制信号接收模块获取到机车电カ系统中的真空断路器分闸信号吋，微处理模块将真空断路器分闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示；当微处理模块确定真空断路器分闸操作完成吋，微处理模块计算出从真空断路器分闸信号接收时刻到真空断路器分闸操作完成时刻的真空断路器分闸操作延时，并将真空断路器分闸操作完成时刻、真空断路器分闸操作延时以及标识真空断路器分闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据发送给显示模块显示。进ー步地，本实用新型实施例提供的真空断路器用软开关控制器的工作原理在于由于在机车电カ系统中，真空断路器都是先与电压互感器并联再与电流互感器串联，因此电压互感器的电压值等于真空断路器的电压值，电流互感器的电流值等于真空断路器的电流值。在真空断路器分闸状态下，若电压检测模块检测到的电压互感器电压不大于零，则真空断路器的电压也不大于零，也就是说此时的真空断路器处于不带电状态，可以进行合闸操作；由于在真空断路器合闸后，真空断路器中会产生电流，因此若在进行合闸操作后，通过电流检测模块检测到的电流互感器电流大于零则表明真空断路器合闸操作成功。在真 空断路器合闸状态下，电流检测模块检测到的电流互感器电流不大于零，则流经真空断路器的电流也不大于零，也就是说此时的真空断路器处于不带电状态，可以进行分闸操作；由于在真空断路器分闸后，真空断路器中将没有电流，因此若在进行分闸操作后，通过电流检测模块检测到的电流互感器电流仍不大于零则表明真空断路器分闸操作成功。由此可见，本实用新型实施例能够使真空断路器在不带电的情况下进行合闸、分闸操作，因而避免了在真空断路器的内部产生电弧，延长了真空断路器的使用寿命。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面列举实施例并结合附图，对本实用新型实施例作进ー步地详细描述。实施例一如图I至图5所示，ー种真空断路器用软开关控制器，用于接收机车电カ系统中的真空断路器控制信号，并控制真空断路器进行合闸、分闸操作；其具体结构可以包括控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块、存储模块、显示模块、微处理模块以及电源模块；微处理模块分别与控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块、存储模块和显示模块连接；电源模块分别与微处理模块、控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块连接，并为这些模块提供稳定电能。其中，相应的真空断路器控制信号可以包括真空断路器合闸信号和真空断路器分闸信号，则该软开关控制器控制真空断路器的具体过程可以包括以下的至少ー种(I)微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器合闸信号，并将真空断路器合闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据存入存储模块，同时也将该真空断路器控制数据发送到显示模块显示；然后，微处理模块根据真空断路器合闸信号控制电压检测模块检测电压互感器电压；当电压互感器电压不大于零吋，微处理模块通过真空断路器操控模块控制真空断路器进行合闸操作，并且通过电流检测模块检测电流互感器电流；当检测到电流互感器电流大于零时，则微处理模块确定真空断路器合闸操作完成，并计算出从真空断路器合闸信号接收时刻到真空断路器合闸操作完成时刻的真空断路器合闸操作延时，再将真空断路器合闸操作完成时刻、真空断路器合闸操作延时以及标识真空断路器合闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据存入存储模块，同时也将该真空断路器控制数据发送到显示模块显示；[0075](2)微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电カ系统中的真空断路器分闸信号，并将真空断路器分闸信号接收时刻作为真空断路器控制数据存入存储模块，同时也将该真空断路器控制数据发送到显示模块显示；然后，微处理模块根据真空断路器分闸信号控制电流检测模块检测电流互感器电流；当电流互感器电流不大于零时，微处理模块通过真空断路器操控模块控制真空断路器进行分闸操作，同时仍通过电流检测模块检测电流互感器电流；若检测到电流互感器电流仍不大于零时，则微处理模块确定真空断路器分闸操作完成，并计算出从真空断路器分闸信号接收时刻到真空断路器分闸操作完成时刻的真空断路器分闸操作延时，再将真空断路器分闸操作完成时刻、真空断路器分闸操作延时以及标识真空断路器分闸操作完成的信息作为真空断路器控制数据存入存储模块，同时也将该真空断路器控制数据发送到显示模块显示。具体地，如图2至图5所示，本实用新型实施例所提供的软开关控制器的各部件的具体技术方案可以包括(I)控制信号接收模块连接到机车电カ系统中并接收真空断路器控制信号；如 图2所示，机车电カ系统中的真空断路器控制信号通过机车控制信号正电压传输线和机车控制信号负电压传输线进行传输，该控制信号接收模块可以通过如下的电路来接收真空断路器控制信号该电路可以包括第2光电稱合器U2、第5电阻R5、第6电阻R6、第7电阻R7、第16电容C16和第3稳压ニ极管D3 ;相应的第2光电稱合器U2包括第2光电稱合器输入部分ニ极管和第2光电稱合器输出部分三极管；第2光电稱合器输入部分ニ极管的阳极与第6电阻R6的一端、第16电容C16的一端、第3稳压ニ极管D3的阴极和第5电阻R5的一端相连，第5电阻R5的另一端与机车控制信号正电压传输线连接；第2光电稱合器输入部分ニ极管的阴极与第6电阻R6的另一端、第16电容C16的另一端、第3稳压ニ极管D3的阳极相连，并且还与机车控制信号负电压传输线相连；第2光电稱合器输出部分三极管的发射极直接接地；第2光电稱合器输出部分三极管的集电极分别与第7电阻R7的一端和微处理模块连接，第7电阻R7的另一端连接电源模块的正5V电压输出端。在该控制信号接收模块的实现电路中，第7电阻R7能够提升输出到微处理模块中的真空断路器控制信号的強度，并保护第2光电耦合器U2的正常工作；第5电阻R5保护第2光电耦合器U2不受大电流的冲击，限制流过第2光电耦合器U2的电流；第16电容C16吸收脉冲电压，消除干扰。(2)电压检测模块与电压互感器连接并检测电压互感器电压；如图3所示，该电压检测模块可以通过如下的电路来实现，该电路可以包括电压转换器Tl (该电压转换器Tl用于将电压互感器的高电压输出信号转换为低电压检测信号；例如该可电压转换器Tl可以选用现有技术中的微型电压互感器芯片TV26B01)、第18电阻R18、第19电阻R19、第20电阻R20、第21电阻R21、第22电阻R22、第23电阻R23、第24电阻R24、第7 ニ极管D7、第8 ニ极管D8、第6A运算放大器U6A和第6D运算放大器U6D ；电压转换器Tl的高电压正极信号输入端和高电压负极信号输入端分别与电压互感器相接；电压转换器Tl的低电压负极信号输出端与电源模块的信号接地端连接；电压转换器Tl的低电压正极信号输出端与第21电阻R21的一端连接；第21电阻R21的另一端分别与第20电阻R20的一端和第6A运算放大器U6A的反相输入端连接；第20电阻R20的另一端分别与第18电阻R18的一端和第19电阻R19的一端连接，第18电阻R18的另一端连接电源模块的正3. 3V电压输出端；第19电阻R19的另一端连接电源模块的信号接地端;第6A运算放大器U6A的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第6A运算放大器U6A的输出端通过第22电阻R22反馈连接第6A运算放大器U6A的反相输入端；第6D运算放大器U6D的反相输入端通过串联的第23电阻R23与第6A运算放大器U6A的输出端连接；第6D运算放大器U6D的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第6D运算放大器U6D的输出端依次与第7 ニ极管D7的阳极、第8 ニ极管D8的阴极连、第24电阻R24的一端和微处理模块连接，同时还通过第24电阻R24反馈连接第6D运算放大器U6D的反相输入端；第7 ニ极管D7的阴极连接电源模块的正5V电压输出端；第8 ニ极管D8的阳极连接电源模块的电源接地端。在该电压检测模块的实现电路中，第18电阻R18和第19电阻R19构成的上拉电阻，能够使第6A运算放大器U6A的反向输入端上叠加上一直流电平,从而保证输出到微处理模块的信号为ー个直流电压，以使微处理模块能够正确判断电压互感器电压过零点的时间。(3)电流检测模块与电流互感器连接并检测电流互感器电流；如图4所示，该电流检测模块可以通过如下的电路来实现，该电路可以包括第25电阻R25、第26电阻R26、第27电阻R27、第28电阻R28、第29电阻R29、第30电阻R30、第31电阻R31、第9 ニ极管 D9、第10 ニ极管D10、第7A运算放大器U7A、第7B运算放大器U7B和第7C运算放大器U7C ；第7A运算放大器U7A的同相输入端与电流互感器连接；第7A运算放大器U7A的输出端反馈连接第7A运算放大器U7A的反相输入端，同时与第26电阻R26的一端连接；第26电阻R26的另一端分别与第25电阻R25的一端、第27电阻R27的一端和第7B运算放大器U7B的反相输入端连接;第25电阻R25的另一端分别与第30电阻R30的一端和第31电阻R31的一端连接，第30电阻R30的另一端连接电源模块的正3. 3V电压输出端；第31电阻R31的另一端连接电源模块的信号接地端；第7B运算放大器U7B的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第7B运算放大器U7B的输出端连接第27电阻R27的另一端；第7C运算放大器U7C的反相输入端通过串联的第28电阻R28与第7B运算放大器U7B的输出端连接；第7C运算放大器U7C的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第7C运算放大器U7C的输出端依次与第9 ニ极管D9的阳极、第10 ニ极管DlO的阴极连、第29电阻R29的一端和微处理模块连接，同时还通过第29电阻R29反馈连接第7C运算放大器U7C的反相输入端；第9ニ极管D9的阴极连接电源模块的正5V电压输出端；第10 ニ极管DlO的阳极连接电源模块的电源接地端。在该电流检测模块的实现电路中，第30电阻R30、第31电阻R31和第25电阻R25构成的上拉电阻，能够使第7B运算放大器U7B的反向输入端上叠加上一直流电平，从而保证输出到微处理模块的信号为ー个直流电压，以使微处理模块能够正确判断电流互感器电流过零点的时间。(4)真空断路器操控模块与真空断路器连接并控制真空断路器进行合闸、分闸操作；如图5所示，该真空断路器操控模块可以通过如下的电路来实现，该电路可以包括第14电阻R14、第16电阻R16、第17电阻R17、第2 ニ极管D2、第6 ニ极管D6、第3三极管Q3、第5光电耦合器U5和电子继电器U7 (该电子继电器U7主要用于将高压制动部分与低压控制部分相隔离，例如该电子继电器U7可以选用现有技术中能够通过商业手段购买的芯片PVX6012);所述的第5光电稱合器U5包括第5光电稱合器输入部分ニ极管和第5光电耦合器输出部分三极管；第5光电耦合器输入部分ニ极管的阳极通过依次串联的第6 ニ极管D6和第17电阻R17与微处理模块的控制信号高电压输出端连接；第5光电稱合器输入部分ニ极管的阴极直接与微处理模块的控制信号低电压输出端连接；第3三极管Q3的基极通过串联的第16电阻R16与微处理模块的控制信号保护电压输出端连接；第3三极管Q3的发射极直接与电源模块的电源接地端连接；第3三极管Q3的集电极连接在串联的第6 ニ极管D6和第17电阻R17之间；第5光电稱合器输出部分三极管的发射极直接与电源模块的电源接地端连接；第5光电耦合器输出部分三极管的集电极与电子继电器U7的低电平信号输入端连接；电子继电器U7的高电平信号输入端通过串联的第14电阻R14与电源模块的正15V电压输出端连接；电子继电器U7的控制信号输出端与第6 ニ极管D6的阴极和真空断路器驱动电机的高电压控制信号输入端连接；第6 ニ极管D6的阳极和真空断路器驱动电机的低电压控制信号输入端均与电源模块的负IlOV电压输出端连接；真空断路器驱动电机连接并驱动真空断路器进行合闸、分闸操作。在该真空断路器操控模块的实现电路中，第17电阻R17能够限制流入第5光电耦合器U5的电流；第6 ニ极管D6能够限制流到真空断路器驱动电机的电压，以防止电压过大；第14电阻R14为上拉电阻，能够限制流入电子继 电器U7的电流。需要说明的是，本申请文件中所述的微处理模块可以是现有技术中由ARM (ARM是Advanced RISC Machines的缩写,译为高级精简指令集计算机)等处理器所构成的常见处理电路；本申请文件中所述的存储模块可以是现有技术中由AT24C04、AT29C257等处存储芯片所构成的常见存储电路；本申请文件中所述的显示模块可以是现有技术中由液晶显示屏、数码管显示屏等显示器件所构成的常见显示电路；本申请文件中所述的电源模块可以是现有技术中由常见电压转换电路，可以将机车电カ系统中波动范围较大电压转换为稳定的电压，以为本软开关控制器的各个模块供电。可见，本实用新型实施例的实现使真空断路器在不带电的情况下进行合闸、分闸操作，从而避免在真空断路器的内部产生电弧，延长真空断路器的使用寿命。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.ー种真空断路器用软开关控制器，用于接收机车电カ系统中的真空断路器控制信号，并控制真空断路器进行合闸、分闸操作；所述的机车电カ系统包括先与电压互感器并联再与电流互感器串联的真空断路器；其特征在于，该软开关控制器包括连接到机车电カ系统中并接收真空断路器控制信号的控制信号接收模块，与电压互感器连接并检测电压互感器电压的电压检测模块，与电流互感器连接并检测电流互感器电流的电流检测模块，与真空断路器连接并控制真空断路器进行合闸、分闸操作的真空断路器操控模块，微处理模块以及电源模块； 微处理模块分别与控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控丰吴块连接； 电源模块分别与微处理模块、控制信号接收模块、电压检测模块、电流检测模块、真空断路器操控模块连接，并提供电能。
2.根据权利要求I所述的真空断路器用软开关控制器，其特征在于，所述的控制信号接收模块包括 第2光电耦合器(U2)、第5电阻(R5)、第6电阻(R6)、第7电阻(R7)、第16电容(C16)和第3稳压ニ极管(D3)； 机车电カ系统中的真空断路器控制信号通过机车控制信号正电压传输线和机车控制信号负电压传输线进行传输； 所述的第2光电稱合器(U2)包括第2光电稱合器输入部分ニ极管和第2光电稱合器输出部分三极管； 第2光电稱合器输入部分ニ极管的阳极与第6电阻(R6)的一端、第16电容(C16)的一端、第3稳压ニ极管(D3)的阴极和第5电阻(R5)的一端相连,第5电阻(R5)的另一端与机车控制信号正电压传输线连接； 第2光电稱合器输入部分ニ极管的阴极与第6电阻(R6)的另一端、第16电容(C16)的另一端、第3稳压ニ极管(D3)的阳极相连，并且还与机车控制信号负电压传输线相连； 第2光电I禹合器输出部分三极管的发射极直接接地；第2光电I禹合器输出部分三极管的集电极分别与第7电阻(R7)的一端和微处理模块连接，第7电阻(R7)的另一端连接电源模块的正5V电压输出端。
3.根据权利要求I或2所述的真空断路器用软开关控制器，其特征在于，所述的电压检测模块包括电压转换器(Tl)、第18电阻(R18)、第19电阻(R19)、第20电阻(R20)、第21电阻(R21)、第22电阻(R22)、第23电阻(R23)、第24电阻(R24)、第7 ニ极管(D7)、第8 ニ极管(D8)、第6A运算放大器(U6A)和第6D运算放大器(U6D)； 电压转换器(Tl)的高电压正极信号输入端和高电压负极信号输入端分别与电压互感器相接；电压转换器(Tl)的低电压负极信号输出端与电源模块的信号接地端连接；电压转换器(Tl)的低电压正极信号输出端与第21电阻(R21)的一端连接； 第21电阻(R21)的另一端分别与第20电阻(R20)的一端和第6A运算放大器(U6A)的反相输入端连接； 第20电阻(R20)的另一端分别与第18电阻(R18)的一端和第19电阻(R19)的一端连接，第18电阻(R18)的另一端连接电源模块的正3. 3V电压输出端；第19电阻(R19)的另一端连接电源模块的信号接地端； 第6A运算放大器(U6A)的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第6A运算放大器(U6A)的输出端通过第22电阻(R22)反馈连接第6A运算放大器(U6A)的反相输入端； 第6D运算放大器(U6D)的反相输入端通过串联的第23电阻(R23)与第6A运算放大器(U6A)的输出端连接；第6D运算放大器(U6D)的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第6D运算放大器(U6D)的输出端依次与第7 ニ极管(D7)的阳极、第8 ニ极管(D8)的阴极连、第24电阻(R24)的一端和微处理模块连接，同时还通过第24电阻(R24)反馈连接第6D运算放大器(U6D)的反相输入端； 第7 ニ极管(D7)的阴极连接电源模块的正5V电压输出端；第8 ニ极管(D8)的阳极连接电源模块的电源接地端。
4.根据权利要求I或2所述的真空断路器用软开关控制器，其特征在于，所述的电流检测模块包括第25电阻(R25)、第26电阻(R26)、第27电阻(R27)、第28电阻(R28)、第29电阻(R29)、第30电阻(R30)、第31电阻(R31)、第9 ニ极管(D9)、第10 ニ极管(DlO)、 第7A运算放大器(U7A)、第7B运算放大器(U7B)和第7C运算放大器(U7C)； 第7A运算放大器(U7A)的同相输入端与电流互感器连接；第7A运算放大器(U7A)的输出端反馈连接第7A运算放大器(U7A)的反相输入端，同时与第26电阻(R26)的一端连接； 第26电阻(R26)的另一端分别与第25电阻(R25)的一端、第27电阻(R27)的一端和第7B运算放大器(U7B)的反相输入端连接； 第25电阻(R25)的另一端分别与第30电阻(R30)的一端和第31电阻(R31)的一端连接，第30电阻(R30)的另一端连接电源模块的正3. 3V电压输出端；第31电阻(R31)的另一端连接电源模块的信号接地端； 第7B运算放大器(U7B)的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第7B运算放大器(U7B)的输出端连接第27电阻(R27)的另一端； 第7C运算放大器(U7C)的反相输入端通过串联的第28电阻(R28)与第7B运算放大器(U7B)的输出端连接；第7C运算放大器(U7C)的同相输入端连接电源模块的信号接地端；第7C运算放大器(U7C)的输出端依次与第9 ニ极管(D9)的阳极、第10 ニ极管(DlO)的阴极连、第29电阻(R29)的一端和微处理模块连接，同时还通过第29电阻(R29)反馈连接第7C运算放大器(U7C)的反相输入端； 第9 ニ极管(D9)的阴极连接电源模块的正5V电压输出端；第10 ニ极管(DlO)的阳极连接电源模块的电源接地端。
5.根据权利要求I或2所述的真空断路器用软开关控制器，其特征在于，所述的真空断路器操控模块包括第14电阻(R14)、第16电阻(R16)、第17电阻(R17)、第2 ニ极管(D2)、第6 ニ极管(D6)、第3三极管(Q3)、第5光电I禹合器(U5)和电子继电器(U7)； 所述的第5光电稱合器(U5)包括第5光电稱合器输入部分ニ极管和第5光电稱合器输出部分三极管； 第5光电耦合器输入部分ニ极管的阳极通过依次串联的第6 ニ极管(D6)和第17电阻(R17)与微处理模块的控制信号高电压输出端连接；第5光电f禹合器输入部分ニ极管的阴极直接与微处理模块的控制信号低电压输出端连接； 第3三极管(Q3)的基极通过串联的第16电阻(R16)与微处理模块的控制信号保护电压输出端连接；第3三极管(Q3)的发射极直接与电源模块的电源接地端连接；第3三极管(Q3)的集电极连接在串联的第6 ニ极管(D6)和第17电阻(Rl7)之间； 第5光电耦合器输出部分三极管的发射极直接与电源模块的电源接地端连接；第5光电率禹合器输出部分三极管的集电极与电子继电器(U7)的低电平信号输入端连接； 电子继电器(U7)的高电平信号输入端通过串联的第14电阻(R14)与电源模块的正15V电压输出端连接；电子继电器(U7)的控制信号输出端与第6 ニ极管(D6)的阴极和真空断路器驱动电机的高电压控制信号输入端连接； 第6 ニ极管(D6)的阳极和真空断路器驱动电机的低电压控制信号输入端均与电源模块的负IlOV电压输出端连接； 真空断路器驱动电机连接并驱动真空断路器进行合闸、分闸操作。
专利摘要本实用新型公开一种真空断路器用软开关控制器，包括接收真空断路器控制信号的控制信号接收模块，检测电压互感器电压的电压检测模块，检测电流互感器电流的电流检测模块，控制真空断路器进行合闸、分闸操作的真空断路器操控模块，微处理模块以及电源模块；微处理模块通过控制信号接收模块获取机车电力系统中的真空断路器控制信号，并根据该真空断路器控制信号检测电压互感器电压或检测电流互感器电流；再根据所述的电压互感器电压或电流互感器电流控制真空断路器进行合闸、分闸操作；本实用新型实施例的实现使真空断路器在不带电的情况下进行合闸、分闸操作，从而避免在真空断路器的内部产生电弧，延长真空断路器的使用寿命。
文档编号H01H33/666GK202405171SQ201120574308
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者杨建明, 王俊峰, 苏安社, 马君 申请人:北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司