一種機(jī)械式直流斷路器控制器的制作方法

本發(fā)明主要應(yīng)用于直流斷路器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種機(jī)械式直流斷路器控制器。

背景技術(shù)：

化石能源大規(guī)模開發(fā)利用導(dǎo)致資源緊缺、環(huán)境污染、氣候變化等諸多全球性難題，開發(fā)可再生清潔能源取代化石能源將是大勢所趨。新能源接入等問題表明發(fā)展直流電網(wǎng)的迫切性，而高壓直流斷路器已經(jīng)成為發(fā)展直流電網(wǎng)主要技術(shù)瓶頸，需求日益迫切。

在三種直流斷路器主流拓?fù)渲?，機(jī)械式直流斷路器運(yùn)用“人工過零”技術(shù)為成熟可靠的交流滅弧室創(chuàng)造人工過零點(diǎn)，營造成熟的交流開斷環(huán)境，結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠；此外，相較混合式和固態(tài)式直流斷路器，機(jī)械式直流斷路器通態(tài)損耗小，不需要附加散熱裝置，因此具有體積小，成本低等經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。然而，機(jī)械式直流斷路器的可靠運(yùn)行依賴于控制器對其各動作部件的可靠控制，以及各部件動作時(shí)序的精準(zhǔn)配合。因此，對該直流斷路器控制器的需求越來越多，同時(shí)對其響應(yīng)速度，可靠性，操作維護(hù)，外形尺寸，成本以及功耗等方面提出了更高的要求。

目前，直流斷路器的研發(fā)還集中于拓?fù)溲芯亢蛥?shù)優(yōu)化階段，國內(nèi)外對高壓直流斷路器控制器的研究相對較少，還無法在上述多個(gè)方面全方位滿足電力系統(tǒng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題以及目前電力市場的需求，本發(fā)明的目的是提供一種具有電磁屏蔽效果，簡單可靠，體積小，成本低，運(yùn)行功耗小的機(jī)械式直流斷路器控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)就地操作與遠(yuǎn)程通訊兩種控制方式。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種機(jī)械式直流斷路器控制器，包括通訊模塊，按鈕模塊，主控模塊和驅(qū)動模塊；通訊模塊的輸入端用于接收上層命令信號，通訊模塊的輸出端用于輸出反饋信息；按鈕模塊的輸入端用于接收人機(jī)交互信號，主控模塊的輸入端連接至按鈕模塊的輸出端，主控模塊的發(fā)送接收端連接至通訊模塊的發(fā)送接收端；驅(qū)動模塊的輸入端連接至主控模塊的輸出端，驅(qū)動模塊具有三個(gè)輸出端，分別用于連接外部的充電開關(guān)、放電開關(guān)和換流回路。

更進(jìn)一步地，還包括：供電模塊，具有四個(gè)輸出端，分別連接至所述通訊模塊的電源端、所述按鈕模塊的電源端、主控模塊的電源端和驅(qū)動模塊的電源端。

更進(jìn)一步地，供電模塊用于將輸入電源IN+24V隔離轉(zhuǎn)換成不同的供電電壓為其他四個(gè)模塊供電。通訊模塊接收上層繼保系統(tǒng)發(fā)來的額定分閘、故障分閘、合閘等命令并且傳遞給主控模塊，并且向上層繼保系統(tǒng)反饋動作信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊控制。按鈕模塊可實(shí)現(xiàn)對直流斷路器的就地控制，通過按鈕給主控模塊發(fā)送脈沖信號，用于控制直流斷路器的分合閘操作，也可根據(jù)檢修和測試需要，修改單片機(jī)程序?qū)粹o設(shè)置為其它功能，便于控制器操作維護(hù)。主控模塊對按鈕模塊及通訊模塊的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，給驅(qū)動模塊發(fā)送動作命令，具有響應(yīng)速度快、超低功耗的特點(diǎn)。機(jī)械開關(guān)驅(qū)動模塊，用于控制機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)——斥力機(jī)構(gòu)電源柜內(nèi)分(合)閘儲能電容的充/放電開關(guān)，包括快速分閘電容、慢速分閘電容、合閘電容的充電開關(guān)IGBT的驅(qū)動電路和快速分閘電容、慢速分閘電容、合閘電容的放電開關(guān)晶閘管的驅(qū)動電路；換流回路驅(qū)動模塊，用于控制換流回路的觸發(fā)開關(guān)。

更進(jìn)一步地，供電模塊中，第一轉(zhuǎn)換單元U10的EN和IN腳連接U11的Vo1+腳和穩(wěn)壓電容C5的正端，腳OUT連接穩(wěn)壓電容C6的正端并輸出+3.3V電壓，腳GND與穩(wěn)壓電容C6的負(fù)端相連并接地。第二轉(zhuǎn)換單元U11腳Vin+和+24V以及濾波電容C1正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C1負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C5的正端以及U10的EN和IN腳相連，并輸出+5V電壓，腳GND和C5的負(fù)端相連并接地。第三轉(zhuǎn)換單元U12腳Vin+和+24V以及濾波電容C3正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C3負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C7的正端相連，并輸出+15V電壓，腳GND和C7的負(fù)端相連并接地。第四轉(zhuǎn)換單元U13腳Vin+和+24V以及濾波電容C3正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C3負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C8的正端相連，并輸出+15V電壓，腳GND和C8的負(fù)端相連并接地。第五轉(zhuǎn)換單元U14腳Vin+和+24V以及濾波電容C4正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C4負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C9的正端相連，并輸出+24V電壓，腳GND和C9的負(fù)端相連并接地。所述供電模塊滿足各模塊電路芯片的各種工作電壓要求，用于給各模塊電路供電；

更進(jìn)一步地，通訊模塊中，功率驅(qū)動電路U1其VCC腳接+5V工作電壓以及濾波電容C3的正極，腳GND以及C3的負(fù)極接地，腳1A接受主控模塊4的輸出信號TXD，腳1B接限流電阻R4一端，R4另一端接+5V工作電壓，腳1Y和光纖發(fā)射器U2的腳2、6、7以及上拉電阻R6的一端相連，其中R6另一端與+5V工作電壓相連。光纖發(fā)射器U2的3腳接地。光纖接收器U4腳2接+5V工作電壓并與濾波電容C8的正極相連，其中C8的負(fù)端接地，腳3、7接地，腳6與限流電阻R8一端相連，其R8另一端接+3.3V工作電壓，腳6輸出信號RXD；

更進(jìn)一步地，按鈕模塊中，按鈕S1、S2、S3的一端分別接電容C809、C810、C811的正極，并與電阻R825、R826、R827的一端相連，同時(shí)分別引出IN1、IN2、IN3作為主控模塊引腳P1.0，P1.1，P1.2的輸入信號，其中電阻R825、R826、R827的另一端接+3.3V，按鈕S1、S2、S3的另一端與電容C809、C810、C811的負(fù)極接地；

更進(jìn)一步地，主控模塊中，主控芯片單片機(jī)U7引腳DVCC及AVCC接+3.3V工作電壓，并分別與濾波電容C20、C16的正端相連，引腳DVSS、CVSS以及C20、C16負(fù)極接地；U7的腳XIN、XOUT接晶振Y1的兩端，并分別接振蕩電容C21、C24的一端，其中C21、C24的另一端接地；腳P6.7與電阻相連，其中R828的另一端和發(fā)光二極管正端相連，D828負(fù)端接地；引腳TDO、TDI、TMS、TCK、NMI分別依次與下載器接口P1引腳1、3、5、7、11相連，其中P1的腳4接+3.3V，腳9接地；腳P1.0、P1.1、P1.2依次接按鈕模塊的輸出信號IN1、IN2、IN3；腳P1.5、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7、P4.3依次輸出信號OUT1、OUT2、OUT3、OUT4、OUT5、OUT6、OUT7；腳P3.6、P3.7接通訊模塊的信號TXD、RXD；腳P4.0、P4.1依次輸出ENA1、ENA2。復(fù)位芯片U8腳1與U7的腳RST以及限流電阻R30相連，腳5與R30的另一端以及C19的正極相連并接+3.3V工作電壓，腳2和C19負(fù)極共同接地；

更進(jìn)一步地，路充電開關(guān)IGBT驅(qū)動電路中，雙與門高速驅(qū)動器U810腳VCC與電容C812一端相連并接+5V工作電壓，其中C812另一端接地；腳1A、2A接主控模塊4的輸出OUT5、OUT6；腳1B、2B與R811一端相連，其中R811另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R812一端以及U812的腳1pos相連，其中R812另一端接+5V；腳2Y與R813一端以及U812的腳2pos相連，其中R813另一端接+5V；腳GND接地。雙與門高速驅(qū)動器U811腳VCC與電容C813一端相連并接+5V工作電壓，其中C813另一端接地；腳1A接主控模塊4的輸出OUT7；腳1B與R835一端相連，其中R835另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R836一端以及U813的腳1pos相連，其中R836另一端接+5V；腳GND接地。光耦隔離器U812腳1neg和2neg接地；腳1+和腳2+接+5V電壓；腳1-與電阻R814、R816一端相連，其中R814另一端接地，R816另一端輸出OUTPUT7；腳2-與電阻R815、R834一端相連，其中R815另一端接地，R834另一端輸出OUTPUT8。光耦隔離器U813腳1neg和2neg接地；腳1+接+5V電壓；腳1-與電阻R838、R840一端相連，其中R838另一端接地，R840另一端輸出OUTPUT9。該模塊用于控制快速分閘電容、慢速分閘電容、合閘電容的充電開關(guān)IGBT的通斷；

更進(jìn)一步地，驅(qū)動模塊的3路放電開關(guān)晶閘管驅(qū)動電路中，雙與門高速驅(qū)動器U804腳VCC與電容C806一端相連并接+5V工作電壓，其中C806另一端接地；腳1A、2A接主控模塊4的輸出OUT2、OUT3；腳1B、2B與R808一端相連，其中R808另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R810一端以及U808的腳1pos相連，其中R810另一端接+5V；腳2Y與R809一端以及U808的腳2pos相連，其中R809另一端接+5V；腳GND接地。雙與門高速驅(qū)動器U805腳VCC與電容C807一端相連并接+5V工作電壓，其中C807另一端接地；腳1A接主控模塊4的輸出OUT4；腳1B與R823一端相連，其中R823另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R824一端以及U806的腳1pos相連，其中R824另一端接+5V；腳GND接地。光耦隔離器U808腳1neg和2neg接地；腳1+和腳2+接+5V電壓；腳1-與電阻R817、R819一端相連，其中R817另一端接地，R819另一端與U809腳1相連；腳2-與電阻R818、R820一端相連，其中R818另一端接地，R820另一端與U809腳2相連。光耦隔離器U806腳1neg和2neg接地；腳1+接+5V電壓；腳1-與電阻R830、R832一端相連，其中R830另一端接地，R832另一端與U809腳3相連。功率放大器U809腳14、15、16依次與電阻R833、R822、R821一端相連，其中R833、R822、R821依次輸出信號OUTPUT5、OUTPUT4、OUTPUT3；腳9接+24V電壓；腳8接地。該電路用于控制快速分閘電容、慢速分閘電容、合閘電容的放電開關(guān)晶閘管的通斷；

更進(jìn)一步地，驅(qū)動模塊的換流回路驅(qū)動電路中，U15的腳VCC與電容Cx一端相連并接+5V工作電壓，其中Cx另一端接地；腳1A接主控模塊4的輸出OUT1；腳1B與Rx一端相連，其中Rx另一端接+5V；腳1Y與Ry一端以及U16的腳1、腳6、腳7相連，其中Ry另一端接+5V；腳GND接地。U16的腳3接地。光纖發(fā)射器U16通過光纖與控制對象換流回路觸發(fā)開關(guān)的配套觸發(fā)裝置連接，用于控制換流回路觸發(fā)開關(guān)；采用光纖控制，既能實(shí)現(xiàn)信號較遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，又可實(shí)現(xiàn)電氣隔離，防止主回路的高壓竄入對控制器造成干擾；

其中，執(zhí)行額定故障分閘(或額定分閘)命令時(shí)，主控模塊的輸出口P2.6(或P2.7)變?yōu)榈碗娖剑瑥亩鳬GBT驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT7(或OUTPUT8)變?yōu)榈碗娖?，控制機(jī)械開關(guān)快速分閘(或慢速分閘)的儲能電容充電開關(guān)IGBT關(guān)斷，同時(shí)，主控模塊的輸出口P2.3(或P2.4)連續(xù)輸出脈寬為200us的三個(gè)脈沖，使晶閘管驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT3(OUTPUT4)為3個(gè)連續(xù)的24V脈沖，控制機(jī)械開關(guān)快速分閘(或慢速分閘)的儲能電容放電開關(guān)晶閘管導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)分閘動作的控制。當(dāng)機(jī)械開關(guān)運(yùn)動到有效開距時(shí)，主控模塊的輸出口P1.5輸出高電平，換流回路的觸發(fā)單元將高電平轉(zhuǎn)換成光信號，控制換流回路觸發(fā)開關(guān)導(dǎo)通，使換流回路電流疊加到機(jī)械開關(guān)上，以完成直流斷路器的分閘動作；

其中，執(zhí)行合閘命令時(shí)，主控模塊的輸出口P4.3變?yōu)榈碗娖?，從而IGBT驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT9變?yōu)榈碗娖剑刂茩C(jī)械開關(guān)合閘的儲能電容充電開關(guān)IGBT關(guān)斷，同時(shí)，主控模塊的輸出口P2.5連續(xù)輸出脈寬為200us的三個(gè)脈沖，使晶閘管驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT5為3個(gè)連續(xù)的24V脈沖，控制機(jī)械開關(guān)合閘的儲能電容放電開關(guān)晶閘管導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對直流斷路器合閘動作的控制，其中直流斷路器合閘時(shí)無需觸發(fā)換流回路；

本發(fā)明通過采用體積小、價(jià)格實(shí)惠的DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊作為電源模塊，將輸入電源IN+24V隔離轉(zhuǎn)換成+3.3V，+5V，+15V，+24V等不同的供電電壓，減少控制器輸入電源接口數(shù)量，同時(shí)節(jié)省開關(guān)電源用量，節(jié)約體積和成本；采用MSP430型號的單片機(jī)，處理能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、超低功耗、片內(nèi)資源豐富，且具有方便高效的開發(fā)環(huán)境，能可靠地對按鈕模塊及通訊模塊的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析結(jié)果按照一定的時(shí)序給機(jī)械開關(guān)驅(qū)動單元以及換流回路驅(qū)動單元發(fā)送指令，通過對各控制對象間精準(zhǔn)的動作時(shí)序配合，實(shí)現(xiàn)對直流斷路器分閘(包括故障分閘和額定分閘)或合閘操作的可靠控制；設(shè)置按鈕模塊及通訊模塊兩個(gè)模塊，既滿足現(xiàn)場測試、檢修或運(yùn)行維護(hù)時(shí)對直流斷路器就地控制的需求，又滿足系統(tǒng)真正運(yùn)行時(shí)通過上層繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控的需求；此外，控制器安裝于訂制的金屬屏蔽盒中，且控制器各模塊電路中均設(shè)有大量濾波及光耦電路，具有抗電磁干擾的效果，換流驅(qū)動模塊的控制信號采用光纖輸出，既能實(shí)現(xiàn)信號較遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，又可實(shí)現(xiàn)電氣隔離，防止主回路的高壓竄入對控制器造成干擾，提高控制可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器的原理框圖；

圖2(a)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中供電模塊的具體電路圖；

圖2(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中通訊模塊的具體電路圖；

圖2(c)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中按鈕模塊的具體電路圖；

圖2(d)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中主控模塊的具體電路圖；

圖3(a)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中充電開關(guān)IGBT驅(qū)動電路的具體電路圖；

圖3(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中放電開關(guān)晶閘管驅(qū)動電路的具體電路圖；

圖3(c)為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中換流回路驅(qū)動單元的具體電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的電路連接原理框圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

機(jī)械式直流斷路器控制器包括：供電模塊1，通訊模塊2，按鈕模塊3，主控模塊4和驅(qū)動模塊5，其中驅(qū)動模塊5由機(jī)械開關(guān)驅(qū)動單元51和換流回路驅(qū)動單元52兩個(gè)子單元組成。其中供電模塊1可以采用DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊作為電源模塊，將輸入電源IN+24V隔離轉(zhuǎn)換成+3.3V，+5V，+15V，+24V等不同的供電電壓，分別為通訊模塊2，按鈕模塊3，主控模塊4和驅(qū)動模塊5供電。通訊模塊2通過將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光纖接收器接收上層繼保系統(tǒng)發(fā)來的額定分閘、故障分閘、合閘等命令并且傳遞給主控模塊4，再通過將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的光纖發(fā)射器向上層繼保系統(tǒng)反饋動作信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊控制。按鈕模塊3可實(shí)現(xiàn)對直流斷路器的就地控制，通過按下按鈕S1、S2、S3，給主控模塊發(fā)送脈沖信號，分別用于控制直流斷路器執(zhí)行額定分閘、故障分閘、合閘操作，也可根據(jù)檢修和測試需要，修改單片機(jī)程序?qū)粹o設(shè)置為其它功能，便于控制器操作維護(hù)。主控模塊4可以采用MSP430型號的單片機(jī)對按鈕模塊及通訊模塊的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析結(jié)果分別給機(jī)械開關(guān)驅(qū)動單元51以及換流回路驅(qū)動單元52發(fā)送動作命令，具有響應(yīng)速度快、超低功耗的特點(diǎn)。機(jī)械開關(guān)驅(qū)動模塊5，用于控制機(jī)械開關(guān)操動機(jī)構(gòu)——斥力機(jī)構(gòu)電源柜內(nèi)分(合)閘儲能電容的充/放電開關(guān)，包括3個(gè)充電開關(guān)IGBT(快速分閘電容充電開關(guān)、慢速分閘電容充電開關(guān)、合閘電容充電開關(guān))的驅(qū)動電路511和3個(gè)放電開關(guān)晶閘管(快速分閘電容放電開關(guān)、慢速分閘電容放電開關(guān)、合閘電容放電開關(guān))的驅(qū)動電路512；換流回路驅(qū)動模塊52，用于控制換流回路的觸發(fā)開關(guān)。

本發(fā)明采用體積小、價(jià)格實(shí)惠的DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊作為電源模塊，將輸入電源IN+24V隔離轉(zhuǎn)換成+3.3V，+5V，+15V，+24V等不同的供電電壓，減少控制器輸入電源接口數(shù)量，同時(shí)節(jié)省開關(guān)電源用量，節(jié)約體積和成本；所述按鈕模塊可實(shí)現(xiàn)對直流斷路器的就地控制，通過按下按鈕S1、S2、S3，給主控芯片MSP430F1611PM(U7)中與之相連的引腳發(fā)送脈沖信號，分別用于控制直流斷路器執(zhí)行額定分閘、故障分閘、合閘操作，也可根據(jù)檢修和測試需要，通過修改單片機(jī)程序?qū)粹o設(shè)置為其它功能，便于控制器操作維護(hù)；所述通訊模塊通過將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光纖接收器HFBR-2412T接收上層繼保系統(tǒng)發(fā)來的額定分閘、故障分閘、合閘等命令，通過將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的光纖發(fā)射器HFBR-1414向上層繼保系統(tǒng)反饋動作信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊控制；所述單片機(jī)最小控制系統(tǒng)，采用MSP430型號的單片機(jī)對按鈕模塊及通訊模塊的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析結(jié)果分別給機(jī)械開關(guān)驅(qū)動模塊以及換流回路驅(qū)動模塊發(fā)送動作命令，具有響應(yīng)速度快、超低功耗的特點(diǎn)。

圖2(a)示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械式直流斷路器控制器中供電模塊1的電路原理圖，詳述如下：

供電模塊1包括：第一轉(zhuǎn)換單元U10，第二轉(zhuǎn)換單元U11，第三轉(zhuǎn)換單元U12，第四轉(zhuǎn)換單元U13，第五轉(zhuǎn)換單元U14，濾波電容C1、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4，穩(wěn)壓電容C5、穩(wěn)壓電容C6、穩(wěn)壓電容C7、穩(wěn)壓電容C8和穩(wěn)壓電容C9；其中，第一轉(zhuǎn)換單元U10的EN和IN腳連接U11的Vo1+腳和穩(wěn)壓電容C5的正端，腳OUT連接穩(wěn)壓電容C6的正端并輸出+3.3V電壓，腳GND與穩(wěn)壓電容C6的負(fù)端相連并接地。第二轉(zhuǎn)換單元U11腳Vin+和+24V以及濾波電容C1正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C1負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C5的正端以及U10的EN和IN腳相連，并輸出+5V電壓，腳GND和C5的負(fù)端相連并接地。第三轉(zhuǎn)換單元U12腳Vin+和+24V以及濾波電容C3正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C3負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C7的正端相連，并輸出+15V電壓，腳GND和C7的負(fù)端相連并接地。第四轉(zhuǎn)換單元U13腳Vin+和+24V以及濾波電容C3正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C3負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C8的正端相連，并輸出+15V電壓，腳GND和C8的負(fù)端相連并接地。第五轉(zhuǎn)換單元U14腳Vin+和+24V以及濾波電容C4正端相連，腳Vin-和地以及濾波電容C4負(fù)端相連，腳Vo1+和穩(wěn)壓電容C9的正端相連，并輸出+24V電壓，腳GND和C9的負(fù)端相連并接地。

供電模塊1通過各單元對+24V電壓的轉(zhuǎn)換，來達(dá)到通訊模塊2，按鈕模塊3，主控模塊4和驅(qū)動模塊5中的電路芯片對工作電壓要求，并且用于給各模塊電路供電。其中，第一轉(zhuǎn)換單元U10可使用芯片TPS76033，第二轉(zhuǎn)換單元U11可以使用芯片HZD10C-24S05，第三轉(zhuǎn)換單元U12和第四轉(zhuǎn)換單元U13可以使用芯片RM20-24S15，第五轉(zhuǎn)換單元U14可以使用芯片HZD10C-24S24。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通訊模塊2如圖2(b)所示，包括：功率驅(qū)動電路U1，光纖發(fā)射器U2，光纖接收器U4，濾波電容C10、C11，限流電阻R4、R8，上拉電阻R6。

功率驅(qū)動電路U1其VCC腳接+5V工作電壓以及濾波電容C3的正極，腳GND以及C3的負(fù)極接地，腳1A接受主控模塊4的輸出信號TXD，腳1B接限流電阻R4一端，R4另一端接+5V工作電壓，腳1Y和光纖發(fā)射器U2的腳2、6、7以及上拉電阻R6的一端相連，其中R6另一端與+5V工作電壓相連。光纖發(fā)射器U2的3腳接地。光纖接收器U4腳2接+5V工作電壓并與濾波電容C8的正極相連，其中C8的負(fù)端接地，腳3、7接地，腳6與限流電阻R8一端相連，其R8另一端接+3.3V工作電壓，腳6輸出信號RXD。模塊2通過將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光纖接收器接收上層繼保系統(tǒng)發(fā)來的額定分閘、故障分閘、合閘等命令，通過將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的光纖發(fā)射器向上層繼保系統(tǒng)反饋動作信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊控制。其中，所述U1可以使用芯片SN75451，U2可以使用芯片HFBR1414，U4可以使用芯片HFBR-2412；

按鈕模塊3如圖2(c)所示，包括：第一按鈕S1、第二按鈕S2、第三按鈕S3，電阻R825、電阻R826、電阻R827，電容C809、電容C810和電容C811；第一按鈕S1的一端與電容C809正極以及電阻R825相連并輸出信號IN1，其中電阻R825另一端與工作電壓+3.3V相連，第一按鈕S1的另一端和電容C809負(fù)端接地。第二按鈕S2的一端與電容C810正極以及電阻R826相連并輸出信號IN2，其中，電阻R826的另一端與工作電壓+3.3V相連，第二按鈕S2的另一端和電容C810負(fù)端接地。第三按鈕S3的一端與電容C811正極以及電阻R827相連并輸出信號IN3，電阻R827的另一端與工作電壓+3.3V相連，第一按鈕S1另一端和電容C811負(fù)端接地。按下第一按鈕S1、第二按鈕S2、第三按鈕S3給主控模塊4發(fā)送脈沖信號，分別用于控制直流斷路器執(zhí)行額定分閘、故障分閘、合閘操作，也可通過修改單片機(jī)程序滿足檢修和測試的需要。

主控模塊4如圖2(d)所示，包括：主控芯片單片機(jī)U7，復(fù)位芯片U8，下載器接口P1，濾波電容C16、C19、C20，振蕩電容C21、C24，發(fā)光二極管D828，晶振Y1，電阻R30、R828。主控芯片單片機(jī)U7引腳DVCC及AVCC接+3.3V工作電壓，并分別與濾波電容C20、C16的正端相連，引腳DVSS、CVSS以及C20、C16負(fù)極接地；U7的腳XIN、XOUT接晶振Y1的兩端，并分別接振蕩電容C21、C24的一端，其中C21、C24的另一端接地；腳P6.7與電阻相連，其中R828的另一端和發(fā)光二極管正端相連，D828負(fù)端接地；引腳TDO、TDI、TMS、TCK、NMI分別依次與下載器接口P1引腳1、3、5、7、11相連，其中P1的腳4接+3.3V，腳9接地；腳P1.0、P1.1、P1.2依次接按鈕模塊3的輸出信號IN1、IN2、IN3；腳P1.5、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7、P4.3依次輸出信號OUT1、OUT2、OUT3、OUT4、OUT5、OUT6、OUT7；腳P3.6、P3.7接通訊模塊2的信號TXD、RXD；腳P4.0、P4.1依次輸出ENA1、ENA2。復(fù)位芯片U8腳1與U7的腳RST以及限流電阻R30相連，腳5與R30的另一端以及C19的正極相連并接+3.3V工作電壓，腳2和C19負(fù)極共同接地。主控模塊4對按鈕模塊及通訊模塊的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析結(jié)果分別給機(jī)械開關(guān)驅(qū)動單元51以及換流回路驅(qū)動單元52發(fā)送動作命令。所述單片機(jī)U7、復(fù)位芯片U8、下載器接口P1可以依次使用芯片MSP430F1611PM、MAX823_T、JTAG。

驅(qū)動模塊5的3路充電開關(guān)IGBT驅(qū)動電路511如圖3(a)所示，包括：雙與門高速驅(qū)動器U810、U811，光耦隔離器U812、U813，電容C812、C813，電阻R811、R812、R813、R814、R815、R816、R834、R835、R836、R838、R840。雙與門高速驅(qū)動器U810腳VCC與電容C812一端相連并接+5V工作電壓，其中C812另一端接地；腳1A、2A接主控模塊4的輸出OUT5、OUT6；腳1B、2B與R811一端相連，其中R811另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R812一端以及U812的腳1pos相連，其中R812另一端接+5V；腳2Y與R813一端以及U812的腳2pos相連，其中R813另一端接+5V；腳GND接地。雙與門高速驅(qū)動器U811腳VCC與電容C813一端相連并接+5V工作電壓，其中C813另一端接地；腳1A接主控模塊4的輸出OUT7；腳1B與R835一端相連，其中R835另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R836一端以及U813的腳1pos相連，其中R836另一端接+5V；腳GND接地。

光耦隔離器U812腳1neg和2neg接地；腳1+和腳2+接+5V電壓；腳1-與電阻R814、R816一端相連，其中R814另一端接地，R816另一端輸出OUTPUT7；腳2-與電阻R815、R834一端相連，其中R815另一端接地，R834另一端輸出OUTPUT8。光耦隔離器U813腳1neg和2neg接地；腳1+接+5V電壓；腳1-與電阻R838、R840一端相連，其中R838另一端接地，R840另一端輸出OUTPUT9。其中電路511輸出OUTPUT7、OUTPUT8、OUTPUT9與單片機(jī)輸出口P4.0、P4.1輸出的使能信號ENA1、ENA2以及供電模塊提供的15V、+15V電源一起，接輸出接插件，并通過FC排線接入與快速分閘電容、慢速分閘電容、合閘電容的充電開關(guān)IGBT配套的核心驅(qū)動板，用于控制IGBT的通斷。所述U810、U811可以使用芯片SN75451，U812、U813可以使用芯片TLP521-2。

驅(qū)動模塊5的3路放電開關(guān)晶閘管驅(qū)動電路512如圖3(b)所示，包括雙與門高速驅(qū)動器U804、U805，光耦隔離器U806、U808，功率放大器U809，電容C806、C807，電阻R808、R809、R810、R817、R818、R819、R820、R821、R822、R823、R824、R830、R832、R833。雙與門高速驅(qū)動器U804腳VCC與電容C806一端相連并接+5V工作電壓，其中C806另一端接地；腳1A、2A接主控模塊4的輸出OUT2、OUT3；腳1B、2B與R808一端相連，其中R808另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R810一端以及U808的腳1pos相連，其中R810另一端接+5V；腳2Y與R809一端以及U808的腳2pos相連，其中R809另一端接+5V；腳GND接地。雙與門高速驅(qū)動器U805腳VCC與電容C807一端相連并接+5V工作電壓，其中C807另一端接地；腳1A接主控模塊4的輸出OUT4；腳1B與R823一端相連，其中R823另一端接+5V工作電壓；腳1Y與R824一端以及U806的腳1pos相連，其中R824另一端接+5V；腳GND接地。光耦隔離器U808腳1neg和2neg接地；腳1+和腳2+接+5V電壓；腳1-與電阻R817、R819一端相連，其中R817另一端接地，R819另一端與U809腳1相連；腳2-與電阻R818、R820一端相連，其中R818另一端接地，R820另一端與U809腳2相連。光耦隔離器U806腳1neg和2neg接地；腳1+接+5V電壓；腳1-與電阻R830、R832一端相連，其中R830另一端接地，R832另一端與U809腳3相連。功率放大器U809腳14、15、16依次與電阻R833、R822、R821一端相連，其中R833、R822、R821依次輸出信號OUTPUT5、OUTPUT4、OUTPUT3；腳9接+24V電壓；腳8接地。三路輸出信號分別與+24V一起構(gòu)成驅(qū)動脈沖，通過接插件將其引出，分別接入快速分閘電容、慢速分閘電容、合閘電容的放電開關(guān)晶閘管配套的脈沖觸發(fā)板，用于控制晶閘管的觸發(fā)。其中所述U804、U805可以使用芯片SN75451，U808、U806可以使用芯片TLP521-2，U809可以使用芯片ULN2003。

驅(qū)動模塊5的換流回路驅(qū)動單元52如圖3(c)所示，包括：雙與門高速驅(qū)動器U15，光纖發(fā)射器U16，電容Cx，電阻Rx、Ry。U15的腳VCC與電容Cx一端相連并接+5V工作電壓，其中Cx另一端接地；腳1A接主控模塊4的輸出OUT1；腳1B與Rx一端相連，其中Rx另一端接+5V；腳1Y與Ry一端以及U16的腳1、腳6、腳7相連，其中Ry另一端接+5V；腳GND接地。U16的腳3接地。光纖發(fā)射器U16通過光纖與控制對象換流回路觸發(fā)開關(guān)的配套觸發(fā)裝置連接，用于控制換流回路觸發(fā)開關(guān)；采用光纖控制，既能實(shí)現(xiàn)信號較遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，又可實(shí)現(xiàn)電氣隔離，防止主回路的高壓竄入對控制器造成干擾。所述U15、U16可以分別使用芯片SN75451、HFBR1414。

光纖發(fā)射器U16通過光纖與控制對象換流回路觸發(fā)開關(guān)的配套觸發(fā)裝置連接，用于控制換流回路觸發(fā)開關(guān)；采用光纖控制，既能實(shí)現(xiàn)信號較遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，又可實(shí)現(xiàn)電氣隔離，防止主回路的高壓竄入對控制器造成干擾。

其中，執(zhí)行額定故障分閘/額定分閘命令時(shí)，主控模塊4的輸出口P2.6/P2.7變?yōu)榈碗娖剑瑥亩鳬GBT驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT7/OUTPUT8變?yōu)榈碗娖?，控制機(jī)械開關(guān)快速分閘/慢速分閘的儲能電容充電開關(guān)IGBT關(guān)斷，同時(shí)，主控模塊4的輸出口P2.3/P2.4連續(xù)輸出脈寬為200us的三個(gè)脈沖，使晶閘管驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT3/OUTPUT4為3個(gè)連續(xù)的24V脈沖，控制機(jī)械開關(guān)快速分閘/慢速分閘的儲能電容放電開關(guān)晶閘管導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)分閘動作的控制。當(dāng)機(jī)械開關(guān)運(yùn)動到有效開距時(shí)，主控模塊4的輸出口P1.5輸出高電平，換流回路的觸發(fā)單元將高電平轉(zhuǎn)換成光信號，控制換流回路觸發(fā)開關(guān)導(dǎo)通，使換流回路電流疊加到機(jī)械開關(guān)上，以完成直流斷路器的分閘動作。

其中，執(zhí)行合閘命令時(shí)，主控模塊4的輸出口P4.3變?yōu)榈碗娖?，從而IGBT驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT9變?yōu)榈碗娖?，控制機(jī)械開關(guān)合閘的儲能電容充電開關(guān)IGBT關(guān)斷，同時(shí)，主控模塊4的輸出口P2.5連續(xù)輸出脈寬為200us的三個(gè)脈沖，使晶閘管驅(qū)動單元的輸出信號OUTPUT5為3個(gè)連續(xù)的24V脈沖，控制機(jī)械開關(guān)合閘的儲能電容放電開關(guān)晶閘管導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對直流斷路器合閘動作的控制，其中直流斷路器合閘時(shí)無需觸發(fā)換流回路。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。