[实用新型]一种高压开关设备电机操动机构通用伺服控制平台装置

说明书

技术领域

本实用新型属于输变电设备技术领域，特别涉及一种高压开关设备电机操动机构通用伺服控制平台装置。

背景技术

目前的高压开关设备电机操动机构伺服控制装置没有设置电压互感器和电流互感器，不能实时测量电网电压和电流值，没有根据电网的实时状态进行操动，调控开关开合闸时是按照拟定的最大电流进行，使开关的冲击力大、触头多次反弹、机械磨损大、产生截流和较大的过电压，开关效果不好，并且浪费电能。同时传统高压开关设备电机操动机构伺服控制装置只能适配一种电机操动机构，不能替换，操作复杂，制作成本高，浪费人力和物力。

发明内容

针对现有高压开关操动技术中存在的问题，本实用新型提出一种基于微计算机控制、电力电子驱动的高压断路器动触头伺服控制装置，实现其动触头运动位置、速度可控可调，响应速度快，合闸特性好的效果。

该装置包括操动机构、主回路和控制回路，操动机构包括电机、连杆、高压断路器、温度传感器、电压传感器和光栅传感器，电机通过连杆连接高压断路器，主回路包括三相全波整流器、充电限流电阻、储能滤波电容、功率驱动电路和分压电阻；控制回路包括DSP芯片、检测模块、信号预处理电路、电压监测电路、通讯模块、隔离驱动电路、电压互感器和电流互感器，检测模块包括速度检测电路、电流检测电路和温度检测电路，通讯模块包括电平转换芯片、转接桥设备和上位机；位于操动机构中电机上的温度传感器和电压传感器通过控制回路检测模块中的电流检测电路和温度检测电路连接信号预处理电路，信号预处理电路连接DSP芯片，位于操动机构中电机上的光栅传感器通过控制回路中的速度检测电路连接DSP芯片，控制回路中的DSP芯片连接隔离驱动电路和电压监测电路，隔离驱动电路连接主回路中的功率驱动电路，功率驱动电路连接操动机构中电机的主轴上，电压监测电路连接主回路的充电限流电阻，信号预处理电路输入端连接电压互感器和电流互感器，用于测量电网电压和电网电流。

主回路实现功率变换，将系统的工作电源(直流电源或交流整流电源)转换为机构的驱动电源，包括三相全波整流器、充电限流电阻、储能滤波电容、功率驱动电路和分压电阻，其中三相全波整流器的两极分别连接储能滤波电容、充电限流电阻和功率驱动电路，分压电阻一端连接功率驱动电路，另一端接地。限流电阻是用来防止主电路上电时对电容的充电电流过大，电容充电结束后，由继电器将其切除。

控制回路包括DSP芯片、检测模块，信号预处理电路，电压监测电路，通讯模块和隔离驱动电路，检测模块包括速度检测电路，电流检测电路和温度检测电路，通讯模块包括电平转换芯片、转接桥设备和上位机，其中DSP芯片分别连接速度检测电路、信号预处理电路、隔离驱动电路、电压监测电路和电平转换芯片，电平转换芯片连接转接桥设备，转接桥设备连接上位机，电平转换芯片用于将DSP芯片的输出信号转化为通讯接口芯片可接收的5V信号。位于操动机构中电机上的温度传感器和电压传感器通过控制回路检测模块中的电流检测电路和温度检测电路连接信号预处理电路。电压监测电路包括过压、欠压保护和过热保护。过压、欠压保护首先通过电压监测电路进行故障监测。

本实用新型中，高压断路器动触头的位置、速度和电流的实时信号经检测电路及信号转化电路并反馈给DSP控制器，DSP控制器通过信号采集并与理想的特性曲线进行比较，再进行运算和处理后得到偏差作为下一步控制信号输出给电机操动机构，从而保持偏差尽可能小，使电机操动机构都能按照预定的方式进行运动。在满足控制精度和处理器的运算速度的要求后，确定采样周期。从而如此反复的对电机操动机构进行采样、控制，使断路器的动触头的运动能够获得接近理想的曲线。本实用新型的伺服控制方法可采用传统的用于过程控制的PID算法与现代的智能控制理论相结合，能达到较好的控制效果。对于交流电机，针对高压开关操动机构这一特殊场合，引入直接推力控制方法，其也可嵌入先进的控制算法，进而控制高压断路器动触头的速度和位置，使分、合闸达到理想的曲线。

本实用新型的优点为通过信号预处理电路将电压互感器和电流互感器连接到DSP芯片，实时测量电网电压和电流值，运用电网电压和电流值在DSP芯片中计算出最优速度曲线，在调控开关分合闸速度时与最优速度曲线进行比较，调整分合闸速度，使开关的冲击力小、速度最优、减少电弧产生、机械磨损小，开关效果好，并且节省电能。同时在本实用新型的操动平台上可以多种操动机构想和替换，节约制作成本，操作简单，节省人力和物力。

附图说明

图1是实施例1配高压断路器永磁直线旋转电机操动机构结构示意图；