本技術涉及電氣設備控制，具體涉及一種帶手合功能的三單相直列式永磁機構真空斷路器。
背景技術：
1、三單相直列式永磁機構真空斷路器是一種應用于中壓配電架空線路中的重要開關設備，該斷路器采用三個獨立的永磁機構驅動，具有分斷速度快、壽命長、免維護等特點。在電力系統中，該類斷路器主要用于電力系統的控制和保護，特別是在新能源發電并網、工業用電負荷頻繁投切等場景中發揮著重要作用。
2、目前，在電力系統運行過程中，當系統發生故障導致斷路器跳閘后，運行人員需要及時對故障進行排查并恢復供電。在一些偏遠地區或惡劣天氣條件下，由于通信中斷或其他原因可能無法實現遠程控制合閘?，F有的三永磁機構斷路器僅支持手動分閘操作，不具備手動合閘功能，這就導致在通信中斷等特殊情況下無法及時恢復供電。雖然市場上存在采用單永磁/彈簧雙機構的斷路器可實現手動合閘，但這類斷路器不僅結構復雜，而且在短路故障分斷時間上表現不佳（一般超過10ms），導致在新能源并網點等對設備穩定性要求較高的場合，斷路器的可靠性較差。
技術實現思路
1、本技術提供一種帶手合功能的三單相直列式永磁機構真空斷路器，能夠確保各級電壓的穩定性，從而提高了斷路器在手動合閘操作時的可靠性。
2、本技術提供了一種帶手合功能的三單相直列式永磁機構真空斷路器，所述斷路器包括一級穩壓電路、二級穩壓電路、電壓轉換電路、電容充電保護電路以及驅動電路，所述一級穩壓電路、所述二級穩壓電路、所述電壓轉換電路、所述電容充電保護電路以及所述驅動電路依次串聯連接，其中：
3、所述一級穩壓電路，用于對輸入的交流電源電壓進行整流處理以及第一次穩壓處理，輸出第一直流電壓；
4、所述二級穩壓電路，用于對所述第一直流電壓進行第二次穩壓處理，得到第二直流電壓；
5、所述電壓轉換電路，用于將所述第二直流電壓升壓至第三直流電壓；
6、所述電容充電保護電路，用于在充電時保護所述斷路器的電容模組；
7、所述驅動電路，用于根據所述電容模組的電壓狀態驅動所述斷路器完成合閘操作。
8、通過采用上述技術方案，設置一級穩壓電路對輸入的交流電源電壓進行整流和第一次穩壓處理，輸出第一直流電壓，再通過二級穩壓電路對第一直流電壓進行第二次穩壓處理得到更加穩定的第二直流電壓，然后由電壓轉換電路將第二直流電壓升壓至所需的第三直流電壓，并在電容充電保護電路的保護下對電容模組進行充電，最后由驅動電路根據電容模組的電壓狀態精確控制斷路器的合閘或分閘動作。這種多級穩壓與保護的串聯設計，不僅確保了各級電壓的穩定性，還通過專門的保護電路避免了電容模組在充電過程中可能受到的損害，同時驅動電路能夠根據電容模組的實際電壓狀態進行智能控制，從而有效提高了斷路器在手動合閘操作時的可靠性。
9、可選的，所述一級穩壓電路包括電源變壓器、橋式整流器以及第一穩壓單元，其中：
10、所述電源變壓器的原線圈與電源連接，所述電源變壓器的副線圈與橋式整流器的輸入端連接；
11、所述橋式整流器的輸出正極與所述第一穩壓單元的輸入端連接，所述橋式整流器的輸出負極接地；
12、所述第一穩壓單元的輸出端與所述二級穩壓電路連接。
13、通過采用上述技術方案，將電源變壓器輸入的交流電源進行降壓處理,降低后的交流電壓輸入至橋式整流器進行整流,將交流電轉換為脈動直流電,整流后的電壓經第一穩壓單元進行穩壓處理,輸出穩定的直流電壓至二級穩壓電路。其中電源變壓器的降壓作用能夠將系統工作電壓控制在合適范圍內,橋式整流器采用全波整流方式可提高整流效率并降低紋波,第一穩壓單元的穩壓作用則進一步濾除紋波并提供穩定的直流輸出。
14、可選的，所述第一穩壓單元包括穩壓器、第一電容、第二電容、第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻以及負載電阻，所述第二電阻為可變電阻，其中：
15、所述穩壓器的第一端經所述第二電容接地；
16、所述穩壓器的第三端經所述第一電容接地，所述穩壓器的第三端作為所述第一穩壓單元的輸入端與所述橋式整流器的輸出正極連接；
17、所述第一電阻的第一端與所述穩壓器的第二端連接，所述第一電阻的第二端與所述穩壓器的第一端連接，所述第一電阻的第二端經所述第二電阻接地；
18、所述第二二極管的正極與所述第一電阻的第二端連接，所述第二二極管的負極與所述第一二極管的正極連接，所述第一二極管的負極與所述穩壓器的第三端連接；
19、所述負載電阻的第一端與所述第一電阻的第一端連接，所述負載電阻的第二端接地，所述負載電阻的第一端作為所述第一穩壓單元的輸出端與所述二級穩壓電路連接。
20、通過采用上述技術方案，橋式整流器輸出的脈動直流電壓首先通過穩壓器的第三端輸入，并經第一電容對輸入電壓進行濾波，減少輸入電壓的紋波。穩壓器的第一端通過第二電容接地形成穩定參考電位，第一電阻和第二電阻構成分壓網絡，其中第二電阻為可變電阻，可根據實際需求調節輸出電壓大小。第一二極管和第二二極管的串聯配置形成保護回路，在輸入電壓異常時防止反向電流損壞穩壓器。負載電阻與第一電阻第一端相連并接地，在提供穩定輸出電壓的同時還能限制輸出電流，避免過載。這種電路結構使得穩壓單元能夠將輸入的脈動直流電壓轉換為穩定的直流電壓輸出至二級穩壓電路，同時具備過壓保護和可調節輸出的特性，提高了一級穩壓電路的可靠性和適應性。
21、可選的，所述一級穩壓電路還包括保護電阻，其中：
22、所述保護電阻分別與所述電源變壓器的副線圈正極以及所述橋式整流器的輸入正極連接。
23、通過采用上述技術方案，能夠在電源變壓器輸出電壓出現瞬時過壓或者橋式整流器啟動瞬間產生沖擊電流時，通過保護電阻消耗多余的能量，限制電流的突變速率，從而保護橋式整流器免受瞬態電壓和浪涌電流的損害，同時也能降低電源變壓器的負載沖擊。
24、可選的，所述二級穩壓電路包括第三電容、第四電容、第五電容、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第三二極管、第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管，所述第七電阻為可變電阻，其中：
25、所述二級穩壓電路的輸入端經所述第三電容接地；
26、所述二級穩壓電路的輸入端分別與所述第二晶體管的集電極以及所述第三晶體管的集電極連接，所述第三晶體管的基極經所述第四電容接地，所述第三晶體管的發射極連接至所述第二晶體管的基極；
27、所述一級穩壓電路的輸出端經所述第三電阻連接至所述第一晶體管的發射極，所述第一晶體管的集電極經所述第四電阻連接至所述第二晶體管的發射極；
28、所述第三二極管的負極與所述第一晶體管的集電極連接，所述第三二極管的正極接地；
29、所述第二晶體管的發射極經所述第五電阻、所述第七電阻以及所述第六電阻串聯接地，所述第一晶體管的基極與所述第七電阻的滑動端連接；
30、所述第五電容的正極與所述第二晶體管的發射極連接，所述第五電容的負極接地，所述第五電容的正極作為所述二級穩壓電路的輸出端與所述電容充電保護電路連接。
31、通過采用上述技術方案，采用三級晶體管放大器結構，通過第三電容對輸入電壓進行初步濾波，第三晶體管和第二晶體管構成達林頓放大電路，提供高增益放大，同時第四電容對第三晶體管基極電壓進行穩定。第一晶體管作為主要的調節元件，其基極電壓由第七可變電阻的滑動端控制，通過調節第七電阻可實現輸出電壓的精確調節。第三二極管接地構成鉗位保護，防止第一晶體管集電極電壓過高。第五電阻、第七電阻和第六電阻構成的分壓網絡為晶體管提供合適的偏置電壓，第五電容則對輸出端電壓進行最終濾波。這種多級放大和精確調節的結構設計，使得二級穩壓電路能夠將一級穩壓電路輸出的電壓進一步穩定，具有更高的穩壓精度和更強的抗干擾能力，為后續電容充電保護電路提供穩定可靠的直流電壓輸入。
32、可選的，所述第三二極管為齊納二極管。
33、通過采用上述技術方案，當第一晶體管集電極電壓超過齊納二極管的擊穿電壓時，齊納二極管會導通并鉗位在其擊穿電壓值，這種特性不僅能夠為第一晶體管提供過壓保護，還能利用齊納二極管的恒壓特性為二級穩壓電路提供穩定的基準電壓，提高了二級穩壓電路的穩壓精度和可靠性。
34、可選的，所述第一晶體管、所述第二晶體管、所述第三晶體管均為npn型三極管。
35、通過采用上述技術方案，第二晶體管和第三晶體管的共射極連接方式提供較大的電流放大倍數，而第一晶體管則提供線性調節能力，三個npn型三極管的協同工作簡化了電路的偏置設計，提高了二級穩壓電路的可靠性。
36、可選的，所述電容充電保護電路包括第八電阻、第九電阻、第四晶體管、第四二極管以及負載輸出電阻，其中：
37、所述電容充電保護電路的輸入正極經所述第八電阻連接至所述第四晶體管的柵極，所述第四晶體管的漏極與源極接地；
38、所述第四二極管的正極接地，所述第四二極管的負極與所述第四晶體管的柵極連接；
39、所述第九電阻的一端與所述第四晶體管的柵極連接，所述第九電阻的另一端接地；
40、所述電容充電保護電路的輸出正極經所述負載輸出電阻接地。
41、通過采用上述技術方案，通過第八電阻限制輸入電流，為第四晶體管的柵極提供合適的驅動電壓，第四二極管和第九電阻的配合構成柵極保護網絡，防止柵極電壓過高損壞第四晶體管。當輸入電壓升高時，第四晶體管逐漸導通，通過其漏源極之間的低阻抗通道分流充電電流，同時負載輸出電阻在限制輸出電流的同時還提供穩定的輸出電壓，這種結構能夠保護電容模組免受充電過程中的沖擊。
42、可選的，所述第四二極管為擊穿二極管。
43、通過采用上述技術方案，當第四晶體管的柵極電壓出現瞬時過壓時，擊穿二極管會迅速導通并將多余能量導入地線，其快速響應特性和良好的浪涌吸收能力可以有效防止第四晶體管的柵極因過壓而損壞。
44、可選的，所述驅動電路包括第一驅動芯片、第二驅動芯片以及igbt模塊，其中：
45、所述igbt模塊分別與所述第一驅動芯片以及所述第二驅動芯片連接；所述第一驅動芯片以及所述第二驅動芯片根據所述電容模組的充電電壓，驅動所述igbt模塊驅動所述斷路器完成合閘操作。
46、通過采用上述技術方案，igbt模塊在驅動信號的控制下，能夠實現快速開關和精確的電流控制，其優異的開關特性和低損耗特點確保了斷路器合閘操作的快速性和可靠性。
47、綜上所述，本技術技術方案所帶來的有益效果包括：
48、通過采用上述技術方案，設置一級穩壓電路對輸入的交流電源電壓進行整流和第一次穩壓處理，輸出第一直流電壓，再通過二級穩壓電路對第一直流電壓進行第二次穩壓處理得到更加穩定的第二直流電壓，然后由電壓轉換電路將第二直流電壓升壓至所需的第三直流電壓，并在電容充電保護電路的保護下對電容模組進行充電，最后由驅動電路根據電容模組的電壓狀態精確控制斷路器的合閘或分閘動作。這種多級穩壓與保護的串聯設計，不僅確保了各級電壓的穩定性，還通過專門的保護電路避免了電容模組在充電過程中可能受到的損害，同時驅動電路能夠根據電容模組的實際電壓狀態進行智能控制，從而有效提高了斷路器在手動合閘操作時的可靠性。