[發明專利]一種批量電磁開關的混聯控制方法

有效

• 申請號: 202110707508.5
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113436918B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 許志紅;張長坤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54;H01H3/28
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種批量電磁開關的混聯控制方法，將批量電磁開關的觸頭系統串并聯，利用智能控制技術使批量開關協同動作，實現單觸頭結構的電磁開關難以完成的大容量線路的頻繁通斷。方案包括電磁開關混聯結構、線圈驅動拓撲和無傳感器伺服控制部分。電磁開關混聯結構部分實現電磁開關的擴容運行；各單臺開關配有獨立的線圈驅動拓撲，線圈驅動拓撲部分用于控制開關電磁操動機構的勵磁能量；無傳感器伺服控制部分用于估計開關的運動位置和運動狀態，并根據批量開關運動狀態協同優化結果，控制線圈驅動拓撲。在批量開關動作過程中，運動狀態協同優化結果使開關逼近最優運動狀態運行，兼容各單臺開關間動作的差異，并適應不同的用電系統。

技術領域

本發明涉及低壓電器技術領域，特別是一種批量電磁開關的混聯控制方法。

背景技術

發展新能源已經成為優化能源結構的重要舉措，在未來很長一段時間內，新能源仍將持續快速發展。新基建背景下，光伏發電、風力發電等新能源發電裝機量不斷增長，大型加工設備的應用需求持續增長，礦業、化工、船舶港口、冶金等行業也呈現出快速發展的趨勢。隨著加工設備的大型化，重型機器在冶金、礦山等地的大量使用，發電機組、各類電動機、變電設備和配電系統的負載顯著增加。在實際運行過程中，負載投切、電機正反轉控制時，線路中出現的涌流、過載電流的幅值逐漸增加，且二次側控制回路固有的供電線路較短，導致故障情況下的過載和短路電流水平較高，用于二次側控制回路的交流電磁開關容量難以滿足需求。例如，在龍門刨床中，用于電機正反轉控制的電磁開關，由于分斷能力不足，出現熔焊。然而，在大功率用電系統中，擴大各相單觸頭結構的單臺電磁開關的容量存在諸多技術瓶頸：觸點接觸面積有限，大電流下單極觸頭結構熱容量難以繼續提升，觸頭發熱嚴重；開關尺寸受限，導致滅弧室尺寸小，可采用的滅弧調控手段相對較少，難以頻繁分斷高電壓、大電流線路并保持較高的電壽命；滅弧介質和觸頭材料主要依賴材料特性，增強磁吹，提高分斷速度存在上限。

將多臺開關的觸頭以串、并聯方式連接使用，是常見的一種擴容思路。例如，為滿足礦山、冶金等行業用于起重機的控制需求將2臺1250A交流電磁開關的觸頭兩兩并聯擴容成1臺2000A的交流電磁開關，為滿足±550kV直流高壓線路開斷的速動性要求將6臺110kV高速開關串聯使用。然而在電磁開關串、并聯使用過程中，時常存在利用率低的問題，擴容系數通常小于串并聯觸頭數量，特別是隨著主回路線路的容量增大，擴容系數快速下降。在電磁開關觸頭串、并聯使用過程中，觸頭的分布參數、開關動作過程的協同性、各觸頭間均壓和均流效果、燃弧特性等多種因素限制了開關混聯后的通斷能力、使用壽命的提升，也限制了其應用場合。在多觸頭串、并聯使用的通斷過程中，各觸頭動作過程的同步性對并聯時的電流轉移現象、串聯時的動態均壓效果有直接的影響，因此保證各觸頭動作過程的同步性和運動狀態軌跡是提高混聯后通斷能力的重要環節。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種批量電磁開關的混聯控制方法，不涉及機械參數，批量開關中存在的機械參數的差異不影響各臺開關的運動位置觀測，為批量開關的控制奠定基礎。

本發明采用以下方案實現：一種批量電磁開關的混聯控制方法，提供一批量電磁開關的混聯控制電路；所述批量電磁開關的混聯控制電路包括電磁開關混聯結構單元、多個線圈驅動拓撲單元和多個無傳感器伺服控制單元；所述電磁開關混聯結構單元用于實現電磁開關的擴容運行；所述電磁開關混聯結構單元中各單臺開關配有獨立的線圈驅動拓撲單元，線圈驅動拓撲單元用于控制所述電磁開關混聯結構單元中各開關電磁操動機構的勵磁能量；所述無傳感器伺服控制單元用于估計所述電磁開關混聯結構單元中開關的運動位置和運動狀態，并根據批量開關運動狀態協同優化結果，控制線圈驅動拓撲；在批量開關動作過程中，運動狀態協同優化結果使所述電磁開關混聯結構單元逼近最優運動狀態運行。