一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法，该装置检测控制单元、电压测量信号调理电路、电流测量信号调理电路、储能卸能单元、电机驱动单元和转速测量单元、第一IGBT驱动单元、第二IGBT驱动单元；该方法可以实时检测电机的转速，在电机运行过程中，实时检测电机的转速值，当负载发生变化导致电机的转速发生变化，主动快速调节电机的输入电压值，以此改变电机的输入功率，以匹配电机的负载反力。在不断开电机工作的过程中，可以主动快速调节直流电压值。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法
本专利技术属于电力系统控制领域
，具体涉及一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法。
技术介绍
高压断路器是电力系统中重要的设备之一，在电网运行中起控制和保护的作用，其操作性能直接影响电力系统的运行稳定性和供电可靠性。操动机构作为断路器的核心部件，其研发、设计一直都是重点关注的科研课题，它走过了电磁机构、弹簧机构、气动机构、液压机构等历程。由于高压断路器本身工作性质的要求，使得操动机构必须在几十毫秒内完成操动过程，这对完全由机械零部件构成的运动系统提出了更高的要求。电机操动机构作为新一代的操动机构符合高压断路器智能化的发展方向，这种操动机构采用一种全新的工作原理，完全不同于电磁、弹簧及永磁机构。它利用电动机直接驱动断路器动触头进行分合闸操作，相比于传统的操动机构具有较高的可控性。由于高压断路器的分合闸的过程中负载反力在不断的发生变化，反力矩也在不断发生变化，需要电机的电流随着负载反力的变化而变化，因此需要不断的改变电容电压以满足负载反力的变化。针对电容电压在合闸过程中需要随着负载不断改变的问题，从快速调节电容电压已响应负载对电容电压的需求为目标进行研究，设计出结合硬件电路辅助电路、控制方法与控制系统的硬件结构，通过实时监测直流母线电压，通过能量调节装置，或补充电容能量，或消耗电容能量以满足负载对能量的需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法。本专利技术的技术方案是：一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置，包括：检测控制单元、电压测量信号调理电路、电流测量信号调理电路、储能卸能单元、电机驱动单元和转速测量单元、第一IGBT驱动单元、第二IGBT驱动单元；所述储能卸能单元的输入端连接三相电源，所述储能卸能单元的第一输出端连接电机驱动单元的输入端，所述储能卸能单元的第二输出端连接电流测量信号调理电路的输入端，所述储能卸能单元的第三输出端连接电压测量信号调理电路的输入端，所述电机驱动单元的输出端连接永磁无刷直流电机，所述转速检测单元的输入端连接永磁无刷直流电机，所述电流测量信号调理电路的输出端、电压测量信号调理电路的输出端和转速检测单元的输出端连接检测控制单元的输入端，所述检测控制单元的输出端连接第一IGBT驱动单元的输入端和第二IGBT驱动单元的输入端，所述第一IGBT驱动单元的输出端连接储能御能单元的控制端，所述第二IGBT驱动单元的输出端连接电机驱动单元的控制端。所述储能卸能单元，包括：第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第八绝缘栅双极晶体管、第九绝缘栅双极晶体管、第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第五续流二极管、第六续流二极管、第七续流二极管、第八续流二极管、第九续流二极管、第十六二极管、第十七二极管、滤波电容、第一分压电阻、第二分压电阻、卸能电阻和霍尔传感器；所述第一绝缘栅双极晶体管的集电极连接第二绝缘栅双极晶体管的集电极、第三绝缘栅双极晶体管的集电极、第一续流二极管的阴极、第二续流二极管的阴极、第三续流二极管的阴极和第十六二极管的阳极，所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极连接第四绝缘栅双极晶体管的集电极、第一续流二极管的阳极、第四续流二极管的阴极和三相电源的第一输出端，所述第二绝缘栅双极晶体管的发射极连接第二续流二极管的阳极、第五绝缘栅双极晶体管的集电极、第五续流二极管的阴极和三相电源的第二输出端，所述第三绝缘栅双极晶体管的发射极连接第三续流二极管的阳极、第六绝缘栅双极晶体管的集电极、第六续流二极管的阴极和三相电源的第三输出端，所述第四绝缘栅双极晶体管的发射极连接第五绝缘栅双极晶体管的发射极、第六绝缘栅双极晶体管的发射极、第四续流二极管的阳极、第五续流二极管的阳极、第六续流二极管的阳极、滤波电容的一端、卸能电阻的一端、第二分压电阻的一端和电机驱动单元的负向输入端，所述第十六二极管的阴极连接第十七二极管的阳极、滤波电容的另一端、第九绝缘栅双极晶体管的集电极、第九续流二极管的阴极、第八绝缘栅双极晶体管的发射极和第八续流二极管的阳极，所述第十七二极管的阴极连接第七绝缘栅双极晶体管的集电极和第七续流二极管的阴极，所述第七绝缘栅双极晶体管的发射极连接第七续流二极管的阳极和卸能电阻的另一端，所述第九绝缘栅双极晶体管的发射极连接第九续流二极管的阳极和第一分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另一端连接第二分压电阻的另一端和电压测量信号调理电路的输入端，所述第八绝缘栅双极晶体管的集电极连接第八续流二极管的阴极和电机驱动电路正向输入端，所述霍尔传感器设置于储能卸能单元的第二输出端直流侧，所述霍尔传感器的输出端连接电流测量信号调理电路的输入端，所述第一绝缘栅双极晶体管的门极、第二绝缘栅双极晶体管的门极、第三绝缘栅双极晶体管的门极、第四绝缘栅双极晶体管的门极、第五绝缘栅双极晶体管的门极、第六绝缘栅双极晶体管的门极、第七绝缘栅双极晶体管的门极、第八绝缘栅双极晶体管的门极和第九绝缘栅双极晶体管的门极分别连接第一IGBT驱动电路单元的九路驱动接口。所述电机驱动单元，包括：第十绝缘栅双极晶体管、第十一绝缘栅双极晶体管、第十二绝缘栅双极晶体管、第十三绝缘栅双极晶体管、第十四绝缘栅双极晶体管、第十五绝缘栅双极晶体管、第十续流二极管、第十一续流二极管、第十二续流二极管、第十三续流二极管、第十四续流二极管和第十五续流二极管；所述第十绝缘栅双极晶体管的集电极连接第十一绝缘栅双极晶体管的集电极、第十二绝缘栅双极晶体管的集电极、第十续流二极管的阴极、第十一续流二极管的阴极、第十二续流二极管的阴极和储能卸能单元的第一输出端，所述第十绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十续流二极管的阳极、第十三绝缘栅双极晶体管的集电极、第十三续流二极管的阴极和电动机的永磁无刷直流电机的第一输入端，所述第十一绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十一续流二极管的阳极、第十四绝缘栅双极晶体管的集电极、第十四续流二极管的阴极和永磁无刷直流电机的第二输入端，所述第十二绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十二续流二极管的阳极、第十五绝缘栅双极晶体管的集电极、第十五续流二极管的阴极和永磁无刷直流电机的第三输入端，所述第十三绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十三续流二极管的阳极、第十四绝缘栅双极晶体管的发射极、第十四续流二极管的阳极、第十五绝缘栅双极晶体管的发射极、第十五续流二极管的阳极和储能卸能单元的第一输出端，所述第十绝缘栅双极晶体管的门极、第十一绝缘栅双极晶体管的门极、第十二绝缘栅双极晶体管的门极、第十三绝缘栅双极晶体管的门极、第十四绝缘栅双极晶体管的门极和第十五绝缘栅双极晶体管的门极分别连接第二IGBT驱动单元电路的六路驱动接口。所述电压测量信号调理电路，包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、光耦隔离芯片、稳压二极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容和第三电容；所述第一运算放大器的正输入端连接储能卸能单元的第三输出端，所述第一运算放大器的负输入端连接第一运算放大器的输出端和第四电阻的一端，所述第四电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置，其特征在于，包括：检测控制单元、电压测量信号调理电路、电流测量信号调理电路、储能卸能单元、电机驱动单元和转速测量单元、第一IGBT驱动单元、第二IGBT驱动单元；所述储能卸能单元的输入端连接三相电源，所述储能卸能单元的第一输出端连接电机驱动单元的输入端，所述储能卸能单元的第二输出端连接电流测量信号调理电路的输入端，所述储能卸能单元的第三输出端连接电压测量信号调理电路的输入端，所述电机驱动单元的输出端连接永磁无刷直流电机，所述转速检测单元的输入端连接永磁无刷直流电机，所述电流测量信号调理电路的输出端、电压测量信号调理电路的输出端和转速检测单元的输出端连接检测控制单元的输入端，所述检测控制单元的输出端连接第一IGBT驱动单元的输入端和第二IGBT驱动单元的输入端，所述第一IGBT驱动单元的输出端连接储能御能单元的控制端，所述第二IGBT驱动单元的输出端连接电机驱动单元的控制端。

【技术特征摘要】
1.一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置，其特征在于，包括：检测控制单元、电压测量信号调理电路、电流测量信号调理电路、储能卸能单元、电机驱动单元和转速测量单元、第一IGBT驱动单元、第二IGBT驱动单元；所述储能卸能单元的输入端连接三相电源，所述储能卸能单元的第一输出端连接电机驱动单元的输入端，所述储能卸能单元的第二输出端连接电流测量信号调理电路的输入端，所述储能卸能单元的第三输出端连接电压测量信号调理电路的输入端，所述电机驱动单元的输出端连接永磁无刷直流电机，所述转速检测单元的输入端连接永磁无刷直流电机，所述电流测量信号调理电路的输出端、电压测量信号调理电路的输出端和转速检测单元的输出端连接检测控制单元的输入端，所述检测控制单元的输出端连接第一IGBT驱动单元的输入端和第二IGBT驱动单元的输入端，所述第一IGBT驱动单元的输出端连接储能御能单元的控制端，所述第二IGBT驱动单元的输出端连接电机驱动单元的控制端。2.根据权利要求1所述的适用于电机操动机构的输入功率调节装置，其特征在于，所述储能卸能单元，包括：第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第八绝缘栅双极晶体管、第九绝缘栅双极晶体管、第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第五续流二极管、第六续流二极管、第七续流二极管、第八续流二极管、第九续流二极管、第十六二极管、第十七二极管、滤波电容、第一分压电阻、第二分压电阻、卸能电阻和霍尔传感器；所述第一绝缘栅双极晶体管的集电极连接第二绝缘栅双极晶体管的集电极、第三绝缘栅双极晶体管的集电极、第一续流二极管的阴极、第二续流二极管的阴极、第三续流二极管的阴极和第十六二极管的阳极，所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极连接第四绝缘栅双极晶体管的集电极、第一续流二极管的阳极、第四续流二极管的阴极和三相电源的第一输出端，所述第二绝缘栅双极晶体管的发射极连接第二续流二极管的阳极、第五绝缘栅双极晶体管的集电极、第五续流二极管的阴极和三相电源的第二输出端，所述第三绝缘栅双极晶体管的发射极连接第三续流二极管的阳极、第六绝缘栅双极晶体管的集电极、第六续流二极管的阴极和三相电源的第三输出端，所述第四绝缘栅双极晶体管的发射极连接第五绝缘栅双极晶体管的发射极、第六绝缘栅双极晶体管的发射极、第四续流二极管的阳极、第五续流二极管的阳极、第六续流二极管的阳极、滤波电容的一端、卸能电阻的一端、第二分压电阻的一端和电机驱动单元的负向输入端，所述第十六二极管的阴极连接第十七二极管的阳极、滤波电容的另一端、第九绝缘栅双极晶体管的集电极、第九续流二极管的阴极、第八绝缘栅双极晶体管的发射极和第八续流二极管的阳极，所述第十七二极管的阴极连接第七绝缘栅双极晶体管的集电极和第七续流二极管的阴极，所述第七绝缘栅双极晶体管的发射极连接第七续流二极管的阳极和卸能电阻的另一端，所述第九绝缘栅双极晶体管的发射极连接第九续流二极管的阳极和第一分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另一端连接第二分压电阻的另一端和电压测量信号调理电路的输入端，所述第八绝缘栅双极晶体管的集电极连接第八续流二极管的阴极和电机驱动电路正向输入端，所述霍尔传感器设置于储能卸能单元的第二输出端直流侧，所述霍尔传感器的输出端连接电流测量信号调理电路的输入端，所述第一绝缘栅双极晶体管的门极、第二绝缘栅双极晶体管的门极、第三绝缘栅双极晶体管的门极、第四绝缘栅双极晶体管的门极、第五绝缘栅双极晶体管的门极、第六绝缘栅双极晶体管的门极、第七绝缘栅双极晶体管的门极、第八绝缘栅双极晶体管的门极和第九绝缘栅双极晶体管的门极分别连接第一IGBT驱动电路单元的九路驱动接口。3.根据权利要求1所述的适用于电机操动机构的输入功率调节装置，其特征在于，所述电机驱动单元，包括：第十绝缘栅双极晶体管、第十一绝缘栅双极晶体管、第十二绝缘栅双极晶体管、第十三绝缘栅双极晶体管、第十四绝缘栅双极晶体管、第十五绝缘栅双极晶体管、第十续流二极管、第十一续流二极管、第十二续流二极管、第十三续流二极管、第十四续流二极管和第十五续流二极管；所述第十绝缘栅双极晶体管的集电极连接第十一绝缘栅双极晶体管的集电极、第十二绝缘栅双极晶体管的集电极、第十续流二极管的阴极、第十一续流二极管的阴极、第十二续流二极管的阴极和储能卸能单元的第一输出端，所述第十绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十续流二极管的阳极、第十三绝缘栅双极晶体管的集电极、第十三续流二极管的阴极和电动机的永磁无刷直流电机的第一输入端，所述第十一绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十一续流二极管的阳极、第十四绝缘栅双极晶体管的集电极、第十四续流二极管的阴极和永磁无刷直流电机的第二输入端，所述第十二绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十二续流二极管的阳极、第十五绝缘栅双极晶体管的集电极、第十五续流二极管的阴极和永磁无刷直流电机的第三输入端，所述第十三绝缘栅双极晶体管的发射极连接第十三续流二极管的阳极、第十四绝缘栅双极晶体管的发射极、第十四续流二极管的阳极、第十五绝缘栅双极晶体管的发射极、第十五续流二极管的阳极和储能卸能单元的第一输出端，所述第十绝缘栅双极晶体管的门极、第十一绝缘栅双极晶体管的门极、第十二绝缘栅双极晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈恺，徐建源，刘大鹏，吴冠男，陈浩然，滕云龙，易伟，马硕，蒋元宇，王璐，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21