通过研究提高永磁开关驱动电路的稳定性和可靠性，将大大改善永磁机构真空断路器的性能，减少其动作时间的分散性和不可控性，可实现真空断路器操作性能上的智能化。研究开发永磁开关的驱动电路具有很好的现实意义和发展前景。

1．2  国内外研究现状

1．3  本文主要工作

本课题主要研究绝缘栅双极晶体管IGBT的驱动保护要求，设计一种永磁开关驱动电路的硬件电路，分析其可行性并调试，编写驱动程序，测试驱动电路驱动永磁开关分、合闸及保护性能。运用仿真技术，分析电路参数选取的约束条件，进行仿真，验证断路器可以精确的进行开关。本文的主要工作包括永磁开关驱动原理分析，系统总体设计，系统硬件设计，系统软件设计，系统调试及功能仿真。只有分析清楚了系统原理，才能合理规划硬件和软件设计，最后的调试则是对系统可行性和驱动性能的检验和最终判断。

（1）永磁开关驱动原理分析

查阅相关资料，从永磁开关的功能入手，分析永磁开关处理单相接地故障及相间短路故障的原理，计算故障电流，分析动作时间，提出对驱动电路的要求。分析IGBT桥式电路控制永磁机构动作原理。

（2）系统总体设计

结合国内外永磁开关驱动电路发展现状，搜集相关资料，从系统的实际应用背景出发，分析系统的设计需求，设计所需的系统功能。按模块化的设计思路提出系统设计需要的功能模块，规划分析软硬件两方面的总体设计思路，结合成本，性能制定相对合理的设计方案。

（3）系统硬件设计

    系统硬件设计主要包括电源模块，核心控制模块，交流采样模块，电子驱动模块等几大功能模块，ADE7878负责交流信息的采集，主控制器LPC2366负责判断故障，发送信号，具体的保护功能由电子驱动模块IGBT桥式电路根据主控芯片的信号动作实现。

（4）系统软件设计

    系统软件设计采用自顶而下，模块化的设计方案，分为底层应用程序和上层驱动程序。本章主要介绍的程序有模块初始化，交流采样，数据分析，故障判断，控制输出等。

（5）系统调试及功能仿真

为了验证设计的驱动电路能够实现系统功能，满足设计需求，在本章对系统软硬件调试过程及仿真结果进行了详细介绍，并对仿真结果进行分析，总结设计过程中的不足并提出改进。

2  永磁开关驱动原理

2．1  永磁机构驱动原理

真空断路器具有重量轻，结构简单，寿命长，维护间隔长，环保等优点，其传统的弹簧操动机构和电磁操动机构则相对结构复杂，传动环节多，动作时间分散性大，大大影响了断路器性能发挥。近年来发展起来的永磁操动机构配合真空断路器构成的永磁开关则完美发挥了两者的优点，颇具发展前景。

单线圈永磁机构的特点是采用永久磁铁将真空断路器保持在分闸和合闸的极限位置上，分合闸采用同一个激磁线圈。

（a）分闸                                  （b）合闸

1—静铁芯,2—动铁芯,3、4—永久磁铁,5—操作线圈,6—驱动杆

图  2.1  永磁机构原理图

如图2.1所示，分闸状态磁力线如I所示，线圈中无电流通过时，永磁铁在下端面产生吸力使断路器保持分闸。需要合闸时，操作线圈5通电产生磁力线如II、III所示，在磁场共同作用下，上端面吸力增加，下端面保持力减少，动作合闸，合闸后保持状态磁力线如IV。分闸动作时线圈通以一定大小的反向电流即可。