[发明专利]基于无刷直流电机的刀闸控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种与电网中的刀闸相配合的基于无刷直流电机的刀闸控制装置。

背景技术

刀闸作为变电站重要的设备，在电网中起着重要的电气作用。然而目前各电力公司所辖变电站的刀闸都采用交流电机作为执行机构，而且多数没有调速装置。这样，由于其操作的频繁性，刀闸的机械结构容易被损坏，而且容易发生拉弧现象。因此目前的“上电转、断电停”的无调速装置的刀闸执行机构显然是不能满足调速要求的。

考虑到刀闸执行结构对调速性能的要求，应用直流电机作为执行机构更为合适，因为直流电机具有非常优秀的线性机械特性、宽的调速范围、大的启动转矩、简单的控制电路等优点。但是直流电机的电刷和换向器却成为阻碍它发展的障碍，机械电刷和换向器因强迫性接触，造成它结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题。交流电机虽然没有碳刷及整流子，且免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到与直流电机相当的性能须用复杂控制技术才能做到，成本也比较高，从实际角度考虑并不适宜。

无刷直流电机利用电子换向器取代机械电刷和机械换向器，因此使这种电机不仅留下了直流电机的优点，而且又具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点.因此将其应用在刀闸的电动执行器装置上应该是刀闸控制装置的一个创新，实际上也是可行的。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、运行可靠、维护方便且可以实现速度可调的基于无刷直流电机的刀闸控制装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于无刷直流电机的刀闸控制装置，设置于电网中用于控制刀闸的开合，所述的基于无刷直流电机的刀闸控制装置包括与所述的刀闸相连接并带动所述的刀闸转动以实现开合的无刷直流电机、驱动所述的无刷直流电机变速运转的驱动系统；

所述的驱动系统包括与交流电源相连接并将输入交流信号整流为直流信号的整流器、集成驱动单元、控制单元、与所述的控制单元相电连接并检测所述的无刷直流电机的输入电流的电流测量单元、与所述的控制单元相电连接并检测所述的无刷直流电机的转子相位的相位测量单元、连接在所述的电源与所述的集成驱动单元之间并为所述的集成驱动单元提供电源的开关电源单元；

所述的控制单元包括产生电流驱动信号的电流捕获模块、产生相位驱动信号的相位捕获模块、产生控制信号的输出模块；所述的电流捕获模块的输入端与所述的电流测量单元的输出端相连接，所述的电流捕获模块的输出端与所述的输出模块相连接；所述的相位捕获模块的输入端与所述的相位测量单元的输出端相连接，所述的相位捕获模块的输出端与所述的输出模块相连接；所述的输出模块根据所述的电流驱动信号和所述的相位驱动信号产生控制信号并输出；

所述的集成驱动单元具有电流输入端和控制信号输入端，所述的电流输入端与所述的整流器的输出端相连接，所述的控制信号输入端与所述的控制模块的输出端相连接，所述的集成驱动单元的输出端与所述的无刷直流电机相连接，所述的集成驱动单元在所述的控制信号的驱动下将由其电流输入端输入的直流信号转变为交流脉冲并驱动所述的无刷直流电机变速运转。

优选的，所述的电流测量单元包括与所述的整流器的输出端相连接的电流传感器、与所述的电流传感器的输出端相连接并产生电流信号输出至所述的电流捕获模块的电流检测模块、与所述的电源相连接并产生电压信号输出至所述的电流捕获模块的电压检测模块。

优选的，所述的电压检测模块与所述的开关电源单元相连接。

优选的，所述的电流传感器为霍尔电流传感器。

优选的，所述的相位测量单元包括设置于所述的无刷直流电机的转子外围的相位传感器。

优选的，所述的相位传感器为霍尔相位传感器。

优选的，所述的基于无刷直流电机的刀闸控制装置还包括故障检测单元，所述的控制单元还包括故障中断模块，所述的故障中断模块的输入端与所述的故障检测单元相连接，所述的故障中断模块的输出端与所述的输出模块相连接；当所述的故障检测单元检测到故障状态并产生故障信号传输至所述的故障中断模块时，所述的故障中断模块产生中断信号并传输至所述的输出模块。

优选的，所述的故障检测单元包括产生过温信号的温度检测模块、输入端与所述的电流测量单元相连接的并产生欠压信号或过压信号的电压调理模块、输入端与所述的电流测量单元的相连接并产生过流信号的电流调理模块。

优选的，所述的刀闸具有闭合极限位置、打开极限位置、介于所述的闭合极限位置和所述的打开极限位置之间的中间位置，当所述的刀闸处于所述的中间位置时，所述的刀闸具有间隙；