[实用新型]一种高压断路器永磁凸极电机操动机构

说明书

技术领域

本实用新型属于高压开关设备领域操动技术，特别涉及高压断路器永磁凸极电机操动机构。

背景技术

高压断路器是电力系统中最重要最复杂的设备之一，它能否正常实现快速分、合闸操作对电网安全稳定的运行起到了决定性的作用。传统断路器操动机构构结构复杂，运动部件多，可控性和可靠性不佳。复杂的操动机构致使操动机构的响应时间长、分散性大，其结构不能完全满足断路器的运动特性和操作特性。随着高压断路器智能化水平的提高，智能设备已从最初的断路器外围监测与控制发展到状态信号采集技术、状态监测与故障诊断、操作智能化、二次控制系统智能化等多个方面，其中最关键的是断路器的操作智能化。传统操动机构不能针对给定的断路器预期动作曲线实施准确跟踪，亦不能全操作过程的速度可控调节，导致动态控制特性不理想，不易保证满足现代电力系统对断路器操作智能化的要求。因此有必要研究一种控制性能良好的高压断路器操动机构。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种高压断路器永磁凸极电机操动机构，以达到对加在凸极式永磁电机上电压的控制，实现对高压断路器电机操动机构分合闸速度的随动制。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种高压断路器永磁凸极电机操动机构，主要由驱动电机和电机控制器组成；电机控制器通过电缆线与驱动电机端部连接，光电编码器安装在驱动电机的端部与电机主轴固定连接并通过屏蔽通信线与电机控制器相连；驱动电机的输出主轴通过对接法兰盘与转动主轴连接，三个传动曲柄一端与传动主轴键连接，实现了操动机构与断路器本体的机械连接；

所述永磁凸极操动机构的驱动电机主要由电机定子、电机凸极转子、电机主轴、永磁体和电枢绕组组成；电机定子与电机凸极转子用过平键固定连接，永磁体粘合在电机凸极转子上，电枢绕组为单相绕组，沿对称分界面对称绕置于电机定子中的开槽内；

所述的驱动电机靠自身产生的电磁转矩驱动凸极转子旋转，进而带动断路器进行分、合闸操作；在单相电枢绕组中施加电流，永磁体产生的磁场在电磁力的作用使凸极转子转动；

所述的永磁体不越过驱动电机的对称分界面，使凸极转子在有限转角内转动。

所述的驱动电机的单相电枢绕组主要由启动绕组和制动绕组组成。

电机控制器主要由电源模块、信号采集模块、信号调理模块、AD转换模块、数据处理单元、通讯模块、分合闸信号模块、隔离驱动电路、升压模块以及IGBT模块组成；

在所述的电机控制器内，信号采集模块采集电机电流信号，经信号调理模块使采集到的信号幅值稳定在0～5V以内，经调理后的信号输入到信号AD转换模块，经过AD转换模块后输入到数据处理单元，数据处理单元处理根据输入信号和电机分合闸指令，发出对应的PWM波，该PWM波经隔离驱动电路、升压模块传递给IGBT模块，进而控制IGBT模块的开断，实现对电机运动的控制；分合闸信号模块为驱动电机的分合闸动作提供控制指令，并将该指令传递给数据处理单元。

所述的数据处理单元还可与上位机的通讯，通过上位机实现对下位机分合闸指令的发送，也可通过上位机实现对驱动电机电流和电机速度曲线的显示。

所述的电源模块进一步包括直流电源模块和驱动电机充电电容器组模块。

本实用新型的创新点：

(1)本实用新型提出的高压断路器永磁凸极电机操动机构从原理上改简化了断路器操动机构的运动系统，显著减少了操动机构零部件，改善并提高了操动机构的可靠性。采用控制性能良好的永磁凸极电机驱动断路器，极大地提高了高压断路器的智能化操作水平。

(2)本实用新型提出的永磁凸极驱动电机在工作角度内无需传统永磁无刷直流电机的换相阶段，精简了电刷和位置信号传感器等部件，降低了驱动电机的能耗，在高压断路器短时工作的工况下能显著提高驱动电机的效率，避免电机换相的非平衡态过程能明显改善驱动电机短时工作下的控制效果。设置了启动绕组和制动绕组，能明显改善驱动电机的启动、制动性能。

附图说明

图1为本实用新型实施方式永磁凸极电机操动机构结构示意图；

图2为本实用新型实施方式永磁凸极驱动电机结构示意图；

图3为本实用新型实施方式电机控制器组成框图；

图4为本实用新型实施方式电机控制器的电源原理图；

图5为本实用新型实施方式的电机控制器的信号采集模块实物接线示意图；

图6为本实用新型实施方式电机控制器的信号调理模块电路原理图；