[发明专利]高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置及方法

说明书

一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置及方法，属于电气自动化控制技术领域。该装置包括霍尔电流传感器、旋转编码器、霍尔位置传感器、角位移传感器、线圈电流检测电路、电机转速检测电路、位置捕获电路、转子行程检测电路、开关电容网络、电容电压监测及充电电路、DSP处理器和驱动电路，本发明对永磁无刷直流电机的转速、角位移及线圈电流进行实时采集，进而降低动、静触头的刚性碰撞，延长机构使用寿命。

技术领域

本发明涉及电气自动化控制技术领域，特别涉及高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置及方法。

背景技术

高压断路器开关电容网络电机操动机构的机械传动简单，零部件少，线圈励磁电流产生的磁场和永磁磁场相互作用驱动转子转动，进而带动断路器的传动轴完成分合闸操作，无需传统的机械脱扣及锁扣装置，这种简单、直接的传动方式使得电机操动机构的分合闸时间稳定且运动时间分散性小。但是，其电机的响应时间以及断路器的分合闸速度受电容器组储存电压的影响。当储能过高时，电机的响应时间短，断路器的分合闸速度快，但电容器剩余电压较高并且对断路器触头的冲击较大；当储能较低时，电机的响应时间长分合闸速度慢或者无法完成分合闸操作，无法满足断路器的分合闸要求。对于断路器而言电机的响应时间、断路器的分合闸速度和时间都是其重要的工作特性。目前对于高压断路器电机操动机构既减少电机的相应时间又提高分合闸速度并没有较好的方法，因此，需要一种新的控制系统来提高断路器的工作特性。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明利用旋转编码器、角位移传感器及霍尔电流传感器对永磁无刷直流电机的转速、角位移及线圈电流进行实时采集，并根据采集的信号对电机的转动过程进行调节，这样做既可以减小电机启动时的响应时间与断路器分合闸动作的时间，又能降低分合闸末期触头运动速度，进而降低动、静触头的刚性碰撞，减少触头因碰撞造成的能量损失，避免线圈烧毁，延长机构使用寿命。

本发明提供了一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，该装置包括直流电源模块、调压器、霍尔电流传感器、旋转编码器、霍尔位置传感器、角位移传感器、线圈电流检测电路、电机转速检测电路、位置捕获电路、转子行程检测电路、整流桥、开关电容网络、电容电压监测及充电电路、遥控器模块、DSP处理器、驱动电路、IGBT全桥整流电路和永磁无刷直流电机；

所述开关电容网络包括储能电容器、整流二极管和IGBT；

所述直流电源模块和调压器均电连接市电，所述直流电源模块的输出端分别电连接霍尔电流传感器的输入端、旋转编码器的输入端、霍尔位置传感器的输入端、角位移传感器的输入端、线圈电流检测电路的第一输入端、DSP处理器的VCC端和驱动电路的VCC端，所述霍尔电流传感器的输出端电连接线圈电流检测电路的第二输入端，所述旋转编码器的输出端电连接电机转速检测电路的输入端，所述霍尔位置传感器的输出端电连接位置捕获电路的输入端，所述角位移传感器的输出端电连接转子行程检测电路的输入端，所述调压器的第一输出端和第二输出端分别电连接整流桥的第一输入端和第二输入端，所述整流桥的第一输出端电连接开关电容网络中储能电容器的正极与整流二极管的阳极，所述开关电容网络中储能电容器的正极与整流二极管的阳极同时电连接电容电压监测及充电电路的第一输入端，所述整流桥的第二输出端电连接电容电压监测及充电电路的第二输入端，所述电容电压监测及充电电路的第一输出端电连接开关电容网络中储能电容器的负极，所述线圈电流检测电路的输出端、电机转速检测电路的输出端、位置捕获电路的输出端、转子行程检测电路的输出端、遥控器模块的输出端和电压监测及充电电路的第二输出端分别电连接DSP处理器的不同输入端，所述DSP处理器的输出端分别电连接电容电压监测及充电电路的第三输入端和驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端分别电连接IGBT全桥整流电路的输入端和开关电容网络中的IGBT输入端，所述IGBT全桥整流电路第一输出端电连接开关电容网络中储能电容器的负极端，且开关电容网络中储能电容器的正极端电连接IGBT全桥整流电路的输入端，所述IGBT全桥整流电路的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别电连接永磁无刷直流电机操纵机构的三相输入端。