[发明专利]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及控制方法

摘要

本发明公开了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及控制方法，拓扑结构包括单线圈或双线圈永磁机构驱动电路、控制器及电流互感器，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。本发明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；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。

主权项

1.一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的控制方法，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、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，其特征在于，控制方法包括如下步骤：1）当控制器收到合闸指令时，H桥第一开关管及第四开关管导通，电流流经路径按储能电容正极、第一开关管、永磁机构线圈、第四开关管、储能电容负极形成回路，通过控制第一开关管和第四开关管的导通占空比控制励磁线圈电流；2）当合闸过程结束前关断H桥第一开关管，第四开关管仍导通，电流流经路径按永磁机构线圈、第四开关管、第二续流二极管形成回路，当电流衰减至零后关断H桥第四开关管，合闸过程结束；3）当控制器收到分闸指令时，H桥第二开关管及第三开关管导通，电流流经路径按储能电容正极、第三开关管、永磁机构线圈、第二开关管、储能电容负极形成回路，通过控制第二开关管和第三开关管的导通占空比控制励磁线圈电流；4）当分闸过程结束前关断H桥第三开关管，电流流经路径按永磁机构线圈、第二开关管、第四续流二极管形成回路，当电流衰减至零后关断H桥第二开关管，分闸过程结束；针对单线圈永磁机构驱动电路，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信号给第一开关管及第四开关管，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，当电流衰减至零时封锁第四开关管的PWM信号，关断第四开关管，预充磁过程结束，整个过程持续不到10ms；分闸过程同此规律。