一種單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路及其工作方法
【專利摘要】一種單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路及其工作方法，電路包括合閘電容充電電路、分閘電容充電電路以及基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路。方法包括：當(dāng)需要對合閘電容充電時(shí)，通過合閘電容充電電路在交流電正半周，完成對合閘電容充電；當(dāng)需要對分閘電容充電時(shí)，通過分閘電容充電電路在交流電負(fù)半周，完成對分閘電容充電；當(dāng)控制器收到合閘線圈放電或分閘線圈放電指令時(shí)，分別通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的合閘電容放電回路、分閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電。本發(fā)明的有益效果：采用特定時(shí)序控制各個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，實(shí)現(xiàn)充放電時(shí)間智能控制；同時(shí)控制H橋、有效解決開關(guān)管續(xù)流問題，避免合分閘過程開關(guān)管關(guān)斷產(chǎn)生過電壓。
【專利說明】一種單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路及其工作方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁線圈驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的永磁線圈的驅(qū)動(dòng)方式是采用單片機(jī)來控制開關(guān)管來控制分合閘電容充放電電路來實(shí)現(xiàn)的。電容充放電電路或是基于二極管整流電路或是采用蓄電池。電容充電時(shí)間及充電電壓恒定，在電路參數(shù)確定后不能更改。電容放電過程，開關(guān)關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓，且對分閘電容反沖電。解決單線圈永磁機(jī)構(gòu)充放電時(shí)間及電壓控制同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管關(guān)斷過程電流續(xù)流避免過電壓是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有永磁線圈驅(qū)動(dòng)存在的上述不足，提供一種單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路及其工作方法，既適于單輸入且能控制分合閘電容充電時(shí)間及電壓的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路，又能控制線圈放電電流及H電橋開關(guān)管關(guān)斷過程電流續(xù)流的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種單線圈永 磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路,包括:由第一開關(guān)管Tl控制的合閘電容充電電路、由第二開關(guān)管T2控制的分閘電容充電電路，以及基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路；
[0006]所述合閘電容充電電路由單相交流電AC、第一整流二極管D1、第一限流電阻R1、合閘電容C3、第四反并聯(lián)二極管D4、第一開關(guān)管Tl以及第一濾波電容Cl構(gòu)成；所述交流電AC的火線端與第一整流二極管Dl的陽極連接，第一整流二極管Dl的陰極與第一限流電阻Rl的一端連接形成第一節(jié)點(diǎn)，第一限流電阻Rl的另一端與合閘電容C3的正極連接形成第二節(jié)點(diǎn)，合閘電容C3的負(fù)極與第四反并聯(lián)二極管D4的陽極連接，第四反并聯(lián)二極管D4的陰極、第一開關(guān)管Tl的集電極連接形成第三節(jié)點(diǎn)，第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極及交流電AC的零端連接；第一濾波電容Cl并聯(lián)在第一整流二極管Dl的陰極與第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極之間；
[0007]所述分閘電容充電電路由單相交流電AC、第三反并聯(lián)二極管D3、分閘電容C4、第五反并聯(lián)二極管D5、第二限流電阻R2、第二開關(guān)管T2、第二整流二極管D2以及第二濾波電容C2構(gòu)成；所述交流電AC的零端與第三反并聯(lián)二極管D3的陽極連接，第三反并聯(lián)二極管D3的陰極、分閘電容C4的正極連接至上述第三節(jié)點(diǎn)，分閘電容C4的負(fù)極與第五反并聯(lián)二極管D5的陽極連接，第五反并聯(lián)二極管D5的陰極、第二限流電阻R2的一端連接構(gòu)成第五節(jié)點(diǎn)，第二限流電阻R2的另一端與第二開關(guān)管T2的集電極連接，第二開關(guān)管T2的發(fā)射極與第二整流二極管D2的陽極連接構(gòu)成第四節(jié)點(diǎn)，第二整流二極管D2的陰極與交流電AC的火線端連接；第二濾波電容C2并聯(lián)在第三反并聯(lián)二極管D3的陽極與第二開關(guān)管T2的發(fā)射極之間；[0008]所述基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路包括:H橋、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4以及第六續(xù)流二極管D6、第七續(xù)流二極管D7 ;所述H橋包括上橋臂左端開關(guān)管T5、上橋臂右端開關(guān)管T7以及下橋臂左端開關(guān)管T6、下橋臂右端開關(guān)管T8以及永磁機(jī)構(gòu)線圈，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5的集電極、上橋臂右端開關(guān)管T7的集電極、第六續(xù)流二極管D6的陰極連接至第二節(jié)點(diǎn)，H橋下橋臂左端開關(guān)管T6的發(fā)射極、下橋臂右端開關(guān)管T8的發(fā)射極、第七續(xù)流二極管D7的陽極連接至第五節(jié)點(diǎn)，第六續(xù)流二極管D6的陽極、第七續(xù)流二極管D7的陰極連接至第三節(jié)點(diǎn)，所述永磁機(jī)構(gòu)線圈跨接在H橋上下橋臂兩端中點(diǎn)上，包括串聯(lián)的線圈電感Ls、線圈電阻Rs ;H橋中每個(gè)開關(guān)管均配有一個(gè)反并聯(lián)二極管，即:上橋臂左端開關(guān)管T5與上橋臂左邊反并聯(lián)二極管D8并聯(lián)、上橋臂右端開關(guān)管T7與上橋臂右端反并聯(lián)二極管DlO并聯(lián)、下橋臂左端開關(guān)管T6與下橋臂左邊反并聯(lián)二極管D9并聯(lián)、下橋臂右端開關(guān)管T8與下橋臂右邊反并聯(lián)二極管Dll并聯(lián)；所述第三開關(guān)管T3的發(fā)射極與第四反并聯(lián)二極管D4的陽極連接，第三開關(guān)管T3的集電極連接至第三節(jié)點(diǎn)；所述第四開關(guān)管T4的發(fā)射極與第五反并聯(lián)二極管D5的陽極連接，第四開關(guān)管T4的集電極連接至第五節(jié)點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明還提供了上述單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，包括如下過程:
[0010]I)當(dāng)需要對合閘電容C3充電時(shí)，通過合閘電容充電電路在交流電AC正半周，完成對合閘電容C3充電，在合閘電容C3充電過程中，第一開關(guān)管Tl導(dǎo)通，第二開關(guān)管T2截止，第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4均截止；電流流經(jīng)路徑按交流電AC的火線端走向第一整流二極管D1、第一限流電阻R1、合閘電容C3、第四反并聯(lián)二極管D4、第一開關(guān)管Tl、最后走向交流電AC的零端；
[0011]2 )當(dāng)需要對分閘電容C4充電時(shí)，通過分閘電容充電電路在交流電AC負(fù)半周，完成對分閘電容C4充電，在此期間第一開關(guān)管Tl截止，第二開關(guān)管T2導(dǎo)通，第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4均截止；電流流經(jīng)路徑按交流電AC的零端走向第三反并聯(lián)二極管D3、分閘電容C4、第五反并聯(lián)二極管D5、第二限流電阻R2、第二開關(guān)管T2、第二整流二極管D2、最后走向交流電AC的火線端；
[0012]3)當(dāng)控制器收到合閘線圈放電指令時(shí)，通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的合閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:輸出第三開關(guān)管T3門極驅(qū)動(dòng)信號(hào),再同時(shí)開放H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)及H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，合閘脈沖輸出后第三開關(guān)管T3導(dǎo)通，第四開關(guān)管T4截止，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5導(dǎo)通，H橋下橋臂右端開關(guān)管T8導(dǎo)通，此時(shí)合閘電容放電回路導(dǎo)通并對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:合閘電容放電回路的電流由合閘電容C3正極流出，依次流經(jīng)H橋上橋臂左端開關(guān)管T5、永磁機(jī)構(gòu)線圈、H橋下橋臂右端開關(guān)管T8、第七續(xù)流二極管D7、第三開關(guān)管T3 ;在此期間第四開關(guān)管T4截止，H橋上橋臂右端開關(guān)管T7、H橋下橋臂左端開關(guān)管T6均截止；經(jīng)過設(shè)定的放電時(shí)間后，關(guān)斷第三開關(guān)管T3及H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，此時(shí)第三開關(guān)管T3及H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5截止，電流由H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8及H橋下橋臂左邊反并聯(lián)二極管D9續(xù)流，避免了放電過程，上橋臂左邊開關(guān)管T5關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓。經(jīng)過一定延時(shí)后放電結(jié)束，檢測永磁機(jī)構(gòu)線圈電流是否歸零，待永磁機(jī)構(gòu)線圈電流為零后關(guān)斷H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，封鎖第三開關(guān)管T3、H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5及H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，合閘放電過程操作結(jié)束；
[0013]4)當(dāng)控制器收到分閘線圈放電指令時(shí)，通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的分閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:輸出第四開關(guān)管T4門極驅(qū)動(dòng)信號(hào),再同時(shí)開放H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)及H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第三開關(guān)管T3門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)封鎖，第四開關(guān)管T4門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)打開；分閘脈沖輸出后第三開關(guān)管T3截止，第四開關(guān)管T4導(dǎo)通，H橋上橋臂右端開關(guān)管T7導(dǎo)通，H橋下橋臂左端開關(guān)管T6導(dǎo)通,此時(shí)分閘電容放電回路導(dǎo)通并對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:分閘電容放電回路的電流由分閘電容C4正極流出，依次流經(jīng)第六續(xù)流二極管D6、H橋上橋臂右端開關(guān)管T7、永磁機(jī)構(gòu)線圈、H橋下橋臂左端開關(guān)管T6、第四開關(guān)管T4;在此期間第三開關(guān)管T3截止，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5、H橋下橋臂右端開關(guān)管T8均截止；經(jīng)過設(shè)定的放電時(shí)間后，關(guān)斷第四開關(guān)管T4及H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，此時(shí)第四開關(guān)管T4及H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7截止，電流由H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6及H橋下橋臂右邊反并聯(lián)二極管Dll續(xù)流，避免了放電過程，上橋臂右邊開關(guān)管T7關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓。經(jīng)過一定延時(shí)后放電結(jié)束，檢測永磁機(jī)構(gòu)線圈電流是否歸零，待永磁機(jī)構(gòu)線圈電流為零后關(guān)斷H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，封鎖第四開關(guān)管T4、H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7及H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分閘放電過程操作結(jié)束。
[0014]按上述方案，上述過程I)中在交流電AC正半周，調(diào)節(jié)第一限流電阻Rl的大小和改變第一開關(guān)管Tl的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整合閘電容C3充電時(shí)間。
[0015]按上述方案，上述過程I)中合閘電容充電電路在合閘電容C3充電過程結(jié)束后，第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管T2均截止且封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0016]按上述方案，上述過程2)中在交流電AC負(fù)半周，調(diào)節(jié)第二限流電阻R2的大小和改變第二開關(guān)管T2的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整分閘電容C4充電時(shí)間。
[0017]按上述方案，上述過程2 )中分閘電容充電電路在分閘電容C4充電過程結(jié)束后，第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管T2均截止且封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0018]按上述方案，上述過程3)中調(diào)整H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5及H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整永磁機(jī)構(gòu)線圈電流，精確控制合閘速度及開關(guān)動(dòng)作行程。
[0019]按上述方案，上述過程4)中調(diào)整H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7及H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整永磁機(jī)構(gòu)線圈電流，精確控制分閘速度及開關(guān)動(dòng)作行程。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:
[0021]1、采用特定的時(shí)序控制各個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，實(shí)現(xiàn)了充放電時(shí)間的智能控制；
[0022]2、同時(shí)采用特定的時(shí)序控制H橋，有效解決了開關(guān)管續(xù)流問題，避免了合分閘過程開關(guān)管關(guān)斷產(chǎn)生過電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明合閘電容充電回路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明分閘電容充電回路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明永磁線圈驅(qū)動(dòng)電路H橋電橋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明合閘線圈勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明分閘線圈勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖7為本發(fā)明合閘線圈電流續(xù)流的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8為本發(fā)明分閘線圈電流續(xù)流的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖中，AC-交流電，Tl-第一開關(guān)管，T2-第二開關(guān)管，T3-第三開關(guān)管，T4-第四開關(guān)管，T5-上橋臂左端開關(guān)管，T6-下橋臂左端開關(guān)管，T7-上橋臂右端開關(guān)管，T8-下橋臂右端開關(guān)管，Dl-第一整流二極管，D2-第二整流二極管，D3-第三反并聯(lián)二極管，D4-第四反并聯(lián)二極管，D5-第五反并聯(lián)二極管，D6-第六續(xù)流二極管，D7-第七續(xù)流二極管，D8-上橋臂左邊反并聯(lián)二極管，D9-下橋臂左邊反并聯(lián)二極管，DlO-上橋臂右端反并聯(lián)二極管，Dl1-下橋臂右邊反并聯(lián)二極管，Rl-第一限流電阻，R2-第二限流電阻，Cl-第一濾波電容。C2-第二濾波電容，C3-合閘電容，C4-分閘電容，Ls-線圈電感，Rs-線圈電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033]參照圖1?圖8所示，本發(fā)明所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路，包括:由第一開關(guān)管Tl控制的合閘電容充電電路、由第二開關(guān)管T2控制的分閘電容充電電路，以及基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路；
[0034]所述合閘電容充電電路由單相交流電AC、第一整流二極管D1、第一限流電阻R1、合閘電容C3、第四反并聯(lián)二極管D4、第一開關(guān)管Tl以及第一濾波電容Cl構(gòu)成；所述交流電AC的火線端即L端與第一整流二極管Dl的陽極連接，第一整流二極管Dl的陰極與第一限流電阻Rl的一端連接形成第一節(jié)點(diǎn)①，第一限流電阻Rl的另一端與合閘電容C3的正極連接形成第二節(jié)點(diǎn)②，合閘電容C3的負(fù)極與第四反并聯(lián)二極管D4的陽極連接，第四反并聯(lián)二極管D4的陰極、第一開關(guān)管Tl的集電極連接形成第三節(jié)點(diǎn)③，第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極及交流電AC的零端即零端連接；第一濾波電容Cl并聯(lián)在第一整流二極管Dl的陰極與第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極之間；
[0035]所述分閘電容充電電路由單相交流電AC、第三反并聯(lián)二極管D3、分閘電容C4、第五反并聯(lián)二極管D5、第二限流電阻R2、第二開關(guān)管T2、第二整流二極管D2以及第二濾波電容C2構(gòu)成；所述交流電AC的零端與第三反并聯(lián)二極管D3的陽極連接，第三反并聯(lián)二極管D3的陰極、分閘電容C4的正極連接至上述第三節(jié)點(diǎn)③(第三反并聯(lián)二極管D3與上述第一開關(guān)管Tl并聯(lián)連接，第三反并聯(lián)二極管D3的陽極與第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極連接，第三反并聯(lián)二極管D3的陰極與第一開關(guān)管Tl的集電極連接)，分閘電容C4的負(fù)極與第五反并聯(lián)二極管D5的陽極連接，第五反并聯(lián)二極管D5的陰極、第二限流電阻R2的一端連接構(gòu)成第五節(jié)點(diǎn)⑤，第二限流電阻R2的另一端與第二開關(guān)管T2的集電極連接，第二開關(guān)管T2的發(fā)射極與第二整流二極管D2的陽極連接構(gòu)成第四節(jié)點(diǎn)④，第二整流二極管D2的陰極與交流電AC的火線端即L端連接；第二濾波電容C2并聯(lián)在第三反并聯(lián)二極管D3的陽極與第二開關(guān)管T2的發(fā)射極之間；
[0036]所述基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路包括:H橋、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4以及第六續(xù)流二極管D6、第七續(xù)流二極管D7 ;所述H橋包括上橋臂左端開關(guān)管T5、上橋臂右端開關(guān)管T7以及下橋臂左端開關(guān)管T6、下橋臂右端開關(guān)管T8以及永磁機(jī)構(gòu)線圈，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5的集電極、上橋臂右端開關(guān)管T7的集電極、第六續(xù)流二極管D6的陰極連接至第二節(jié)點(diǎn)②，H橋下橋臂左端開關(guān)管T6的發(fā)射極、下橋臂右端開關(guān)管T8的發(fā)射極、第七續(xù)流二極管D7的陽極連接至第五節(jié)點(diǎn)⑤，第六續(xù)流二極管D6的陽極、第七續(xù)流二極管D7的陰極連接至第三節(jié)點(diǎn)③，所述永磁機(jī)構(gòu)線圈跨接在H橋上下橋臂兩端中點(diǎn)上，包括串聯(lián)的線圈電感Ls、線圈電阻Rs ;H橋中每個(gè)開關(guān)管均配有一個(gè)反并聯(lián)二極管，即:上橋臂左端開關(guān)管T5與上橋臂左邊反并聯(lián)二極管D8并聯(lián)、上橋臂右端開關(guān)管T7與上橋臂右端反并聯(lián)二極管DlO并聯(lián)、下橋臂左端開關(guān)管T6與下橋臂左邊反并聯(lián)二極管D9并聯(lián)、下橋臂右端開關(guān)管T8與下橋臂右邊反并聯(lián)二極管Dll并聯(lián)；所述第三開關(guān)管T3的發(fā)射極與第四反并聯(lián)二極管D4的陽極連接，第三開關(guān)管T3的集電極連接至第三節(jié)點(diǎn)③；所述第四開關(guān)管T4的發(fā)射極與第五反并聯(lián)二極管D5的陽極連接，第四開關(guān)管T4的集電極連接至第五節(jié)點(diǎn)⑤。
[0037]本發(fā)明單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，包括如下過程:
[0038]參見圖1、圖2，當(dāng)需要對合閘電容C3充電時(shí)，通過合閘電容充電電路在交流電AC正半周，完成對合閘電容C3充電，在此期間Tl導(dǎo)通，T2截止，T3、T4均截止；合閘電容充電電路的電流流經(jīng)路徑按AC的L端(火線端)一Dl — Rl — C3 — D4 — Tl — AC的N端(零端)；并在Dl的陰極與Tl的發(fā)射極間并聯(lián)第一濾波電容Cl。合閘電容C3充電過程中，Tl導(dǎo)通，封鎖其它開關(guān)管門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，調(diào)節(jié)第一限流電阻Rl的大小和改變第一開關(guān)管Tl的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整合閘電容C3的充電時(shí)間及合閘電容電壓。合閘電容充電電路在合閘電容C3充電過程結(jié)束后，第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管Τ2均截止且封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0039]參見圖1、圖3，當(dāng)需要對分閘電容C4充電時(shí)，通過分閘電容充電電路在交流電AC負(fù)半周，完成對分閘電容C4充電，在此期間Tl截止，Τ2導(dǎo)通，Τ3、Τ4均截止；分閘電容充電電路的電流流經(jīng)路徑按AC的N端一D3 — C4 — D5 — R2 — Τ2 — D2 — AC的L端；并在D3的陽極與Τ2的發(fā)射極間并聯(lián)第二濾波電容C2。分閘電容C4充電過程中，Τ2導(dǎo)通，封鎖其它開關(guān)管門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，調(diào)節(jié)第二限流電阻R2的大小和改變第二開關(guān)管Τ2的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整分閘電容C4的充電時(shí)間及分閘電容電壓。分閘電容充電電路在分閘電容C4充電過程結(jié)束后，第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管Τ2均截止且封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0040]基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路工作方法包括:
[0041]參見圖4、圖5，當(dāng)控制器收到合閘線圈放電指令時(shí)，通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的合閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:輸出Τ3門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。再同時(shí)開放Τ5門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)及Τ8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此時(shí)合閘電容放電回路導(dǎo)通并對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:電流流經(jīng)路徑按C3 — Τ5 — Ls — Rs — Τ8 — D7 — Τ3，其中Ls、Rs分別為線圈電感及電阻；調(diào)整T5及T8的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整永磁機(jī)構(gòu)線圈電流。參照圖7，經(jīng)過設(shè)定的放電時(shí)間后，關(guān)斷T3及T5門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，此時(shí)T3及T5截止，電流由T8及D9續(xù)流，避免了放電過程，上橋臂左邊開關(guān)管T5關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓，電流流經(jīng)路徑按Ls — Rs — T8 — D9。經(jīng)過一定延時(shí)后放電結(jié)束，檢測永磁機(jī)構(gòu)線圈電流是否歸零，待永磁機(jī)構(gòu)線圈電流為零后關(guān)斷T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，封鎖T3、T5及T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，合閘線圈放電過程操作結(jié)束。
[0042]參見圖4、圖6，當(dāng)控制器收到分閘線圈放電指令時(shí)，通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的分閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:輸出Τ4門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再同時(shí)開放Τ7門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)及Τ6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此時(shí)分閘電容放電回路導(dǎo)通并對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:電流流經(jīng)路徑按C4 — D6 — Τ7 — Rs — Ls — Τ6 — Τ4 ;調(diào)整Τ7及Τ6的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整永磁機(jī)構(gòu)線圈電流。參照圖8，經(jīng)過設(shè)定的放電時(shí)間后，關(guān)斷Τ4及Τ7門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，此時(shí)Τ4及Τ7截止，電流由Τ6及Dll續(xù)流，避免了放電過程，上橋臂右邊開關(guān)管Τ7關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓，電流流經(jīng)路徑按Rs — Ls — T6 — Dll0經(jīng)過一定延時(shí)后放電結(jié)束，檢測永磁機(jī)構(gòu)線圈電流是否歸零，待永磁機(jī)構(gòu)線圈電流為零后關(guān)斷T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，封鎖T4、T7及T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分閘放電過程操作結(jié)束。
[0043]下表1總結(jié)了參照圖2~圖8所示、本發(fā)明單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路在不同的工作過程下Tl~T8開關(guān)管的狀態(tài)。
[0044]表1開關(guān)管狀態(tài)表
【權(quán)利要求】
1.一種單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括:由第一開關(guān)管Tl控制的合閘電容充電電路、由第二開關(guān)管T2控制的分閘電容充電電路，以及基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路； 所述合閘電容充電電路由單相交流電AC、第一整流二極管D1、第一限流電阻R1、合閘電容C3、第四反并聯(lián)二極管D4、第一開關(guān)管Tl以及第一濾波電容Cl構(gòu)成；所述交流電AC的火線端與第一整流二極管Dl的陽極連接，第一整流二極管Dl的陰極與第一限流電阻Rl的一端連接形成第一節(jié)點(diǎn)，第一限流電阻Rl的另一端與合閘電容C3的正極連接形成第二節(jié)點(diǎn)，合閘電容C3的負(fù)極與第四反并聯(lián)二極管D4的陽極連接，第四反并聯(lián)二極管D4的陰極、第一開關(guān)管Tl的集電極連接形成第三節(jié)點(diǎn)，第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極及交流電AC的零端連接；第一濾波電容Cl并聯(lián)在第一整流二極管Dl的陰極與第一開關(guān)管Tl的發(fā)射極之間； 所述分閘電容充電電路由單相交流電AC、第三反并聯(lián)二極管D3、分閘電容C4、第五反并聯(lián)二極管D5、第二限流電阻R2、第二開關(guān)管T2、第二整流二極管D2以及第二濾波電容C2構(gòu)成；所述交流電AC的零端與第三反并聯(lián)二極管D3的陽極連接，第三反并聯(lián)二極管D3的陰極、分閘電容C4的正極連接至上述第三節(jié)點(diǎn)，分閘電容C4的負(fù)極與第五反并聯(lián)二極管D5的陽極連接，第五反并聯(lián)二極管D5的陰極、第二限流電阻R2的一端連接構(gòu)成第五節(jié)點(diǎn)，第二限流電阻R2的另一端與第二開關(guān)管T2的集電極連接，第二開關(guān)管T2的發(fā)射極與第二整流二極管D2的陽極連接構(gòu)成第四節(jié)點(diǎn)，第二整流二極管D2的陰極與交流電AC的火線端連接；第二濾波電容C2并聯(lián)在第三反并聯(lián)二極管D3的陽極與第二開關(guān)管T2的發(fā)射極之間； 所述基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路包括:H橋、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4以及第六續(xù)流二極管D6、第七續(xù)流二極管D7 ;所述H橋包括上橋臂左端開關(guān)管T5、上橋臂右端開關(guān)管T7以及下橋臂左端開關(guān)管T6、下橋臂右端開關(guān)管T8以及永磁機(jī)構(gòu)線圈，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5的集電極、上橋臂右端開關(guān)管T7的集電極、第六續(xù)流二極管D6的陰極連接至第二節(jié)點(diǎn)，H橋下橋臂左端開關(guān)管T6的發(fā)射極、下橋臂右端開關(guān)管T8的發(fā)射極、第七續(xù)流二極管D7的陽極連接至第五節(jié)點(diǎn)，第六續(xù)流二極管D6的陽極、第七續(xù)流二極管D7的陰極連接至第三節(jié)點(diǎn)，所述永磁機(jī)構(gòu)線圈跨接在H橋上下橋臂兩端中點(diǎn)上，包括串聯(lián)的線圈電感Ls、線圈電阻Rs ;H橋中每個(gè)開關(guān)管均配有一個(gè)反并聯(lián)二極管，即:上橋臂左端開關(guān)管T5與上橋臂左邊反并聯(lián)二極管D8并聯(lián)、上橋臂右端開關(guān)管T7與上橋臂右端反并聯(lián)二極管DlO并聯(lián)、下橋臂左端開關(guān)管T6與下橋臂左邊反并聯(lián)二極管D9并聯(lián)、下橋臂右端開關(guān)管T8與下橋臂右邊反并聯(lián)二極管Dll并聯(lián)；所述第三開關(guān)管T3的發(fā)射極與第四反并聯(lián)二極管D4的陽極連接，第三開關(guān)管T3的集電極連接至第三節(jié)點(diǎn)；所述第四開關(guān)管T4的發(fā)射極與第五反并聯(lián)二極管D5的陽極連接，第四開關(guān)管T4的集電極連接至第五節(jié)點(diǎn)。
2.上述權(quán)利要求1所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:包括如下過程: 1)當(dāng)需要對合閘電容C3充電時(shí)，通過合閘電容充電電路在交流電AC正半周，完成對合閘電容C3充電，在合閘電容C3充電過程中，第一開關(guān)管Tl導(dǎo)通，第二開關(guān)管T2截止，第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4均截止；電流流經(jīng)路徑按交流電AC的火線端走向第一整流二極管D1、第一限流電阻R1、合閘電容C3、第四反并聯(lián)二極管D4、第一開關(guān)管Tl、最后走向交流電AC的零端；. 2 )當(dāng)需要對分閘電容C4充電時(shí)，通過分閘電容充電電路在交流電AC負(fù)半周，完成對分閘電容C4充電，在此期間第一開關(guān)管Tl截止，第二開關(guān)管T2導(dǎo)通，第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4均截止；電流流經(jīng)路徑按交流電AC的零端走向第三反并聯(lián)二極管D3、分閘電容C4、第五反并聯(lián)二極管D5、第二限流電阻R2、第二開關(guān)管T2、第二整流二極管D2、最后走向交流電AC的火線端； . 3)當(dāng)控制器收到合閘線圈放電指令時(shí)，通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的合閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:輸出第三開關(guān)管T3門極驅(qū)動(dòng)信號(hào),再同時(shí)開放H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)及H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，合閘脈沖輸出后第三開關(guān)管T3導(dǎo)通，第四開關(guān)管T4截止，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5導(dǎo)通，H橋下橋臂右端開關(guān)管T8導(dǎo)通，此時(shí)合閘電容放電回路導(dǎo)通并對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:合閘電容放電回路的電流由合閘電容C3正極流出，依次流經(jīng)H橋上橋臂左端開關(guān)管T5、永磁機(jī)構(gòu)線圈、H橋下橋臂右端開關(guān)管T8、第七續(xù)流二極管D7、第三開關(guān)管T3 ;在此期間第四開關(guān)管T4截止，H橋上橋臂右端開關(guān)管T7、H橋下橋臂左端開關(guān)管T6均截止；經(jīng)過設(shè)定的放電時(shí)間后，關(guān)斷第三開關(guān)管T3及H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，此時(shí)第三開關(guān)管T3及H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5截止，電流由H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8及H橋下橋臂左邊反并聯(lián)二極管D9續(xù)流，避免了放電過程，上橋臂左邊開關(guān)管T5關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓。經(jīng)過一定延時(shí)后放電結(jié)束，檢測永磁機(jī)構(gòu)線圈電流是否歸零，待永磁機(jī)構(gòu)線圈電流為零后關(guān)斷H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，封鎖第三開關(guān)管 T3、H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5及H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，合閘放電過程操作結(jié)束； 4)當(dāng)控制器收到分閘線圈放電指令時(shí)，通過基于H橋的永磁機(jī)構(gòu)線圈勵(lì)磁電路的分閘電容放電回路對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:輸出第四開關(guān)管T4門極驅(qū)動(dòng)信號(hào),再同時(shí)開放H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)及H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第三開關(guān)管T3門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)封鎖，第四開關(guān)管T4門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)打開；分閘脈沖輸出后第三開關(guān)管T3截止，第四開關(guān)管T4導(dǎo)通，H橋上橋臂右端開關(guān)管T7導(dǎo)通，H橋下橋臂左端開關(guān)管T6導(dǎo)通，此時(shí)分閘電容放電回路導(dǎo)通并對永磁機(jī)構(gòu)線圈放電:分閘電容放電回路的電流由分閘電容C4正極流出，依次流經(jīng)第六續(xù)流二極管D6、H橋上橋臂右端開關(guān)管T7、永磁機(jī)構(gòu)線圈、H橋下橋臂左端開關(guān)管T6、第四開關(guān)管T4 ;在此期間第三開關(guān)管T3截止，H橋上橋臂左端開關(guān)管T5、H橋下橋臂右端開關(guān)管T8均截止；經(jīng)過設(shè)定的放電時(shí)間后，關(guān)斷第四開關(guān)管T4及H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，此時(shí)第四開關(guān)管T4及H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7截止，電流由H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6及H橋下橋臂右邊反并聯(lián)二極管Dll續(xù)流，避免了放電過程，上橋臂右邊開關(guān)管T7關(guān)斷過程產(chǎn)生過電壓。經(jīng)過一定延時(shí)后放電結(jié)束，檢測永磁機(jī)構(gòu)線圈電流是否歸零，待永磁機(jī)構(gòu)線圈電流為零后關(guān)斷H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，封鎖第四開關(guān)管T4、H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7及H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分閘放電過程操作結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:上述過程1)中在交流電AC正半周，調(diào)節(jié)第一限流電阻Rl的大小和改變第一開關(guān)管Tl的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整合閘電容C3充電時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:上述過程I)中合閘電容充電電路在合閘電容C3充電過程結(jié)束后，第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管T2均截止且封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:上述過程2)中在交流電AC負(fù)半周，調(diào)節(jié)第二限流電阻R2的大小和改變第二開關(guān)管T2的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整分閘電容C4充電時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:上述過程2)中分閘電容充電電路在分閘電容C4充電過程結(jié)束后，第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管T2均截止且封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:上述過程3)中調(diào)整H橋上橋臂左邊開關(guān)管T5及H橋下橋臂右邊開關(guān)管T8的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整永磁機(jī)構(gòu)線圈電流，精確控制合閘速度及開關(guān)動(dòng)作行程。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線圈永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路的工作方法，其特征在于:上述過程4)中調(diào)整H橋上橋臂右邊開關(guān)管T7及H橋下橋臂左邊開關(guān)管T6的導(dǎo)通占空比可以調(diào)整永磁機(jī)構(gòu)線圈電流，精確控制分閘速度及開關(guān)動(dòng)作行程。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK103956893SQ201410108126
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】劉波, 蘭貞波, 江棟, 王卓 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司