一种解决单线圈或双线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构的制作方法

本实用新型属于永磁线圈电路控制领域，具体涉及一种解决单线圈或双线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构，适于单线圈及双线圈永磁机构电流反馈型电路拓扑。

背景技术：

现有的永磁机构在闲置一段时间后首次动作分合闸时间与平均分合闸时间差别较大，大部分机构该时间分散性达到4-5ms。采用最新的相控技术需要机构分散性控制在0.5ms内，对机构结构设计及性能提出了更高要求。经大量实验及分析得出：对于单一环境使用的机构，其机构分散性的原因主要是前次动作永磁体的剩磁不一致引起的。为此通过预先充磁使机构每次动作之前永磁体剩磁一致可以保证机构动作分散性降至最小。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种解决单线圈或双线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构，通过电流反馈精确控制开关管导通，实现永磁机构永磁体初始状态电流一致，有效解决了永磁机构因闲置时间导致动作分散性的难题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种解决单线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构，包括单线圈永磁机构驱动电路、控制器及电流互感器；

所述单线圈永磁机构驱动电路由大容量储能电容(分合闸电容)、H桥、永磁机构励磁线圈构成，H桥包括上桥臂的第一开关管、第一续流二极管、第三开关管、第三续流二极管和下桥臂的第二开关管、第二续流二极管、第四开关管、第四续流二极管，储能电容正极与H桥上桥臂连接形成共联节点，储能电容负极与H桥下桥臂连接形成共联节点，永磁机构励磁线圈两端分别跨接于H桥臂中点，电流互感器串在储能电容与H桥上桥臂的连接导线上；

所述电流互感器与控制器的输入端连接，控制器的输出端与第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的门极连接，控制器用于接收电流互感器的采样信号及外界分合闸命令，并发出PWM信号给第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，控制各个开关管通断。

按上述方案，所述电流互感器为穿心霍尔型，串在储能电容放电主回路中，实现对永磁机构励磁线圈放电电流实时检测。

本实用新型还提供了一种解决双线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构，包括双线圈永磁机构驱动电路、控制器及电流互感器；

所述双线圈永磁机构驱动电路由大容量储能电容(分闸或合闸电容)、开关管、续流二极管、永磁机构励磁线圈(分闸或合闸线圈)构成，储能电容正极与续流二极管阴极及永磁机构励磁线圈一端连接形成第一节点，储能电容负极与开关管发射极连接形成第二节点，续流二极管阳极与永磁机构励磁线圈另一端及开关管集电极连接形成第三节点，电流互感器串在储能电容正极与第一节点之间的连接导线上；

所述电流互感器与控制器的输入端连接，控制器的输出端与开关管的门极连接，控制器用于接收电流互感器的采样信号及外界分合闸命令，并发出PWM控制波形给开关管。

按上述方案，所述电流互感器为穿心霍尔型，串在储能电容放电主回路中，实现对永磁机构励磁线圈放电电流实时检测。

本实用新型的有益效果在于：

1、采用预先充磁的方法控制永磁机构线圈励磁电流，通过电流反馈精确控制开关管导通，实现永磁机构永磁体初始状态电流一致，有效解决了永磁机构因闲置时间导致动作分散性的难题；

2、储能电容经开关管控制给永磁机构线圈励磁，实现分合闸动作，采用特定控制时序同时解决了开关管续流问题避免了合分闸过程开关关断产生过电压，达到降低永磁机构闲置一段时间后首次动作分合闸时间与平均分合闸时间差别最小化。

附图说明

图1为本实用新型解决单线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构图；

图2为本实用新型单线圈永磁机构驱动电路合闸回路示意图；

图3为本实用新型单线圈永磁机构驱动电路合闸回路续流示意图；

图4为本实用新型单线圈永磁机构驱动电路分闸回路示意图；

图5为本实用新型单线圈永磁机构驱动电路分闸回路续流示意图；

图6为本实用新型解决双线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构图；

图7为本实用新型双线圈永磁机构驱动电路分合闸回路示意图；

图8为本实用新型双线圈永磁机构驱动电路分合闸回路续流示意图。

具体实施方式

下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型所述的解决单线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构，包括单线圈永磁机构驱动电路、控制器及电流互感器，单线圈永磁机构驱动电路由大容量储能电容C(分合闸电容)、H桥、永磁机构励磁线圈构成，H桥包括上桥臂的第一开关管T₁、第一续流二极管D₁、第三开关管T₃、第三续流二极管D₃和下桥臂的第二开关管T₂、第二续流二极管D₂、第四开关管T₄、第四续流二极管D₄，储能电容C正极与H桥上桥臂连接形成共联节点，储能电容C负极与H桥下桥臂连接形成共联节点，永磁机构励磁线圈两端分别跨接于H桥臂中点，电流互感器CT串在储能电容C与H桥上桥臂的连接导线上；电流互感器CT与控制器的输入端连接，控制器的输出端与第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃和第四开关管T₄的门极连接，控制器用于接收电流互感器的采样信号及外界分合闸命令，并发出PWM信号(控制波形)给第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃和第四开关管T₄，控制各个开关管通断。

上述解决单线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构的控制方法，包括如下步骤：

1)当控制器收到合闸指令时，H桥第一开关管T₁及第四开关管T₄导通，电流流经路径按C+→T₁→L_s→R_s→T₄→C-，通过控制第一开关管T₁和第四开关管T₄的导通占空比控制励磁线圈电流，如图2所示；

2)当合闸过程结束前关断H桥第一开关管T₁，第四开关管T₄仍导通，电流流经路径按L_s→R_s→T₄→D₂，当电流衰减至零后关断H桥第四开关管T₄，合闸过程结束，如图3所示；

3)当控制器收到分闸指令时，H桥第二开关管T₂及第三开关管T₃导通，电流流经路径按C+→T₃→R_s→L_s→T₂→C-，通过控制第二开关管T₂和第三开关管T₃的导通占空比控制励磁线圈电流，如图4所示；

4)当分闸过程结束前关断H桥第三开关管T₃，第二开关管T₂仍导通，电流流经路径按R_s→L_s→T₂→D₄，当电流衰减至零后关断H桥第二开关管T₂，分闸过程结束，如图5所示。

针对单线圈永磁机构先由实验测得永磁机构动作起始电流峰值，记合闸动作起始电流峰值为i_0合，分闸动作起始电流峰值为i_0分，在控制器收到合闸动作指令时，控制器发出PWM信号给第一开关管T₁及第四开关管T₄，第一开关管T₁及第四开关管T₄导通，且导通占空比由零逐渐增大，电流互感器实时检测线圈电流，当线圈电流峰值达到0.8i_0合立即关断第一开关管T₁(封锁第一开关管T₁的PWM信号)，当电流衰减至零时封锁第四开关管T₄的PWM信号，关断第四开关管T₄，预充磁过程结束，整个过程持续不到10ms，在上述过程结束后即可进行正常合闸操作，分闸过程同此规律。

如图6所示，本实用新型所述的双线圈永磁机构驱动电路由大容量储能电容(分闸或合闸电容)、开关管T、续流二极管D、永磁机构励磁线圈(分闸或合闸线圈)构成，储能电容C+正极与续流二极管D阴极及永磁机构励磁线圈一端连接形成第一节点①，储能电容C+负极与开关管T发射极连接形成第二节点②，续流二极管D阳极与永磁机构励磁线圈另一端及开关管T集电极连接形成第三节点③，电流互感器CT串在储能电容C+与第一节点①之间的连接导线上；电流互感器CT与控制器的输入端连接，控制器的输出端与开关管T的门极连接，控制器用于接收电流互感器CT的采样信号及外界分合闸命令，并发出PWM信号(控制波形)给开关管T，控制开关管T通断。

上述解决双线圈永磁机构因闲置时间导致动作分散性的电路拓扑结构的控制方法，包括如下步骤：

1)当控制器收到分合闸指令时，开关管T导通，电流流经路径按C+→L_s→R_s→T→C-，通过控制开关管T导通占空比可以控制励磁线圈电流，如图7所示；

2)当合闸或分闸过程结束前关断开关管T，电流流经路径按L_s→R_s→D，当电流衰减至零后合闸或分闸过程结束，如图8所示。

针对双线圈永磁机构先由实验测得永磁机构起始动作电流峰值，记合闸起始动作电流峰值为i'_0合，分闸起始动作电流峰值为i'_0分，在控制器收到合闸动作指令时，控制器发出PWM信号给开关管T，开关管T导通且导通占空比由零逐渐增大，电流互感器实时检测线圈电流，当线圈电流峰值达到0.8i'_0合立即封锁开关管T的PWM信号，关断开关管T，预充磁过程结束，整个过程持续不到10ms，在上述过程结束后即可进行正常合闸操作，分闸过程同此规律。

上述电流互感器CT均为穿心霍尔型，串在储能电容放电主回路中，实现对永磁机构励磁线圈放电电流实时检测。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。