[实用新型]基于直线电机驱动的标准运动装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高压断路器机械特性监测系统性能指标校验技术领域，尤其涉及一种基于直线电机驱动的标准运动装置。

背景技术

高压断路器机械特性监测是电力系统安全运行的重要保障，监测系统的性能指标能否达到设计要求至关重要。目前国内外高压断路器机械特性监测系统性能指标校验平台主要采用压缩气缸驱动、储能弹簧驱动和步进电机驱动等驱动方式。

使用压缩气缸驱动时，操作之前需要进行气压泵打压，噪声较大，且每次操作时气缸压力不同，相同参数设置下产生的运动曲线也不同，难以作为校验基准，无法进行量值传递，只能采用比兑方式进行。

使用储能弹簧驱动机构时，每次操作之前，均需对弹簧储能，耗时较长，操作机构复杂，后期维护工作量大。与气动机构相似，储能弹簧每次出力均有不同，不能产生标准的运动曲线，同样无法进行量值传递。

使用步进电机驱动机构时，虽避免了气泵打压、弹簧储能等问题，但步进电机驱动力有限，驱动加速度较小，在有限的行程内，产生的速度不能覆盖高压开关的运动速度范围，步进电机驱动的平台需要将旋转运动通过滚珠丝杆、齿轮箱、齿条与齿轮、传动带/皮带轮等转换成直线运动，会带来误差，在驱动质量很大的滑块时，容易出现失步、保护等问题。

以上方式都存在多种问题，难以满足精确校验和量值传递的要求。

实用新型发明内容

发明目的：针对以上问题，本实用新型提出一种基于直线电机驱动的标准运动装置，采用直线电机驱动滑块运动产生标准运动曲线，提高精度的同时，大为简化系统本身结构，实现超精密运动控制，完全满足高压断路器机械特性监测系统性能指标校验的要求。

技术方案：为实现上述设计目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于直线电机驱动的标准运动装置，包括数字信号处理器、PWM控制接口与驱动模块、直线电机与滑块、位移测量磁柵尺与正交编码接口模组、有源/无源同步模块、模拟断口输出模块和上位机管理系统；所述上位机管理系统通过USB接口与数字信号处理器相连接，将设置的标准曲线参数传到数字信号处理器；PWM控制接口与驱动模块和直线电机与滑块，根据设置的标准曲线参数产生标准曲线运动；有源/无源同步模块和模拟断口输出模块用于与被检验仪器连接，完成测量同步和信号触发。

有益效果：本实用新型采用直线电机驱动滑块运动产生标准运动曲线，不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大下降，运行噪音低；消除了中间环节所带来的各种定位误差，定位精度高；具有良好的应用和推广前景。

附图说明

图1是基于直线电机驱动的标准运动装置结构示意图；

图2是基于直线电机驱动的标准运动装置的测试示意图；

图3是本实用新型产生的标准行程-时间曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

如图1所示是本实用新型的基于直线电机驱动的标准运动装置，包括数字信号处理器、PWM控制接口与驱动模块、直线电机与滑块、位移测量磁柵尺与正交编码(Quadrature Encoder Pulse，QEP)接口模组、有源/无源同步模块、模拟断口输出模块和上位机管理系统。

数字信号处理器是系统的控制核心，采用DSP TMS320F2812，完成PWM控制信号序列计算和控制信号输出、信号采集、标准曲线参数显示、与上位机交互、数据通讯等功能。

PWM控制接口与驱动模块，DSP根据上位机设置的标准运动曲线参数计算PWM控制信号序列，输出给PWM驱动模块，产生足够功率的驱动信号传送给直线电机，使直线电机滑块按照标准曲线运动。

直线电机与滑块，装置使用的直流电机刚性连接滑块，由驱动模块根据DSP发出的PWM控制信号直接驱动直线电机和滑块运动，产生标准运动曲线。被检测的传感器与滑块刚性连接，按照标准曲线运动，被检测装置测量标准曲线，进行准确度校验。

高精密的位移测量磁柵尺和正交编码接口模组，位移测量磁柵尺与滑块连接，测量滑块运动位移，装置通过QEP采集磁柵尺输出的精密位移信号，计算得到瞬时位移和速度信号，用于反馈控制。

有源/无源同步模块，装置的有源同步模块用于接收被校验的高压断路器监测系统的同步测试指令，输入为DC30V～DC300宽范围的操作电压信号；为了便于自校验以及某些测试仪的空触点触发试验，设计了无源同步模块，可实现内部触发，同时向外输出触发沿。