一种同步控制的高压断路器电机操动机构制造技术

技术编号:20108178 阅读:33 留言:0更新日期:2019-01-16 10:11
一种同步控制的高压断路器电机操动机构,属于高压电气设备控制技术领域。一种同步控制的高压断路器电机操动机构,包括调压器、低压直流电源单元、整流储能单元、电压检测单元、过零点检测单元、主处理器单元、隔离驱动单元、逆变单元、永磁无刷直流电机、信号采集单元、传动机构和断路器,本实用新型专利技术通过信号采集单元与过零点检测单元的配合,实时检测电网电压与电流的相位,有效减小操作过电压和涌流,延长开关使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种同步控制的高压断路器电机操动机构
本技术涉及高压电气设备控制
,特别涉及一种同步控制的高压断路器电机操动机构。
技术介绍
随着我国智能电网技术的深入发展,电力系统对高压电器设备的可靠性以及智能化操作水平提出了更高的要求。高压断路器作为电力系统中重要的开关设备,担负着保护和控制电路的双重任务,其性能好坏是决定电力系统能否安全运行的重要因素之一。断路器既要在正常工作情况下接通或开断负载电流,又要在系统处于过载、欠压、短路等故障状态下及时自动切断故障电路,从而实现对用电设备和系统本身的保护作用。高压断路器分、合闸操作是由操动机构带动动触头完成,操动机构是断路器的重要组成部分,其性能的好坏将直接影响断路器整体机能的优劣。在操动机构不采用任何控制策略的情况下,断路器分、合闸操作相位是随机的,不仅会引起涌流、操作过电压并且会增加电弧能量对灭弧室的烧蚀,甚至可能导致开断短路电流失败,造成更加严重的后果。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题,本技术通过采用信号采集单元与过零点检测单元的配合,实时检测电网电压与电流的相位,精确控制断路器的分合闸相位,并通过主处理器单元发出控制命令,使永磁无刷直流电机与传动机构相连并带动断路器的动触头运动,实现断路器在电压过零时合闸,保证目标相位精准度的关键。本技术提供了一种同步控制的高压断路器电机操动机构,所述同步控制的高压断路器电机操动机构包括调压器、低压直流电源单元、整流储能单元、电压检测单元、过零点检测单元、主处理器单元、隔离驱动单元、逆变单元、永磁无刷直流电机、信号采集单元、传动机构和断路器;所述调压器、低压直流电源单元和过零点检测单元的电源输入端均连接市电,所述调压器的输出端电连接整流储能单元的输入端,所述整流储能单元的输出端分别电连接电压检测单元和逆变单元的第一输入端,所述电压检测单元和过零点检测单元的输出端分别电连接主处理器单元的第一输入端和第二输入端,所述主处理器单元的输出端电连接隔离驱动单元的输入端,所述隔离驱动单元的输出端电连接逆变单元的第二输入端,所述逆变单元的输出端电连接永磁无刷直流电机的三相绕组,所述永磁无刷直流电机的输出端电连接信号采集单元的输入端,所述永磁无刷直流电机固定连接传动机构,所述信号采集单元的输出端电连接主处理器单元的第三输入端,所述传动机构连接断路器触头端;所述低压直流电源单元的±12V引脚分别电连接信号采集单元的正负极和过零点检测单元的正负极,低压直流电源单元的+3.3V引脚电连接主处理器单元的VCC引脚,所述低压直流电源单元的+15V引脚电连接隔离驱动单元的VCC引脚,且电压检测单元的正极电连接低压直流电源单元的+15V或+12V引脚,电压检测单元的负极接地;所述信号采集单元包括霍尔电流传感器、霍尔位置传感器、角位移传感器和旋转编码器,所述旋转编码器和角位移传感器的输出端作为信号采集单元的输出端电连接主处理器单元的第三输入端,所述霍尔电流传感器固定安装在永磁无刷直流电机的三相线圈内,所述霍尔位置传感器固定安装在永磁无刷直流电机的顶端部,所述角位移传感器和旋转编码器均固定安装在永磁无刷直流电机主轴同轴位置,且角位移传感器的外壁套接有旋转编码器,所述永磁无刷直流电机的转子主轴固定连接传动机构。所述整流储能单元包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4和并联储能电容器组C0,所述调压器的一个输出端电连接到第一整流二极管D1的阴极和第三整流二极管D3的阳极,且调压器的另一个输出端电连接到第二整流二极管D2的阴极和第四整流二极管D4的阳极,所述并联储能电容器组C0的正极连接到第三整流二极管D3阴极和第四整流二极管D4阴极的连接处,且并联储能电容器组C0的负极连接到第一整流二极管D1阳极和第二整流二极管D2阳极的连接处,所述并联储能电容器组C0的正负极作为整流储能单元的输出端分别电连接电压检测单元的正负极和逆变单元的正负极。所述过零点检测单元包括电阻R11、电流型电压互感器TV1013-1M、电容C7、电容C8、电阻R12、可调电阻R13、电阻R14、可调电阻R15、电阻R20、电阻R21和双运算放大器OP07,所述双运算放大器OP07包括第一运算放大器OP07和第二运算放大器OP07,所述电阻R11和电压互感器TV1013-1M的输入端串联,电阻R21并联到电压互感器TV1013-1M输出端的两端,所述电容C7的一端电连接电压互感器TV1013-1M输出端,且电容C7的另一端通过R12连接到第一运算放大器OP07的负极端,所述可调电阻R13的两端分别电连接第一运算放大器OP07的负引脚和第一运算放大器OP07的输出端,所述可调电阻R15的一端电连接第一运算放大器OP07的正引脚,且可调电阻R15的另一端电连接第二运算放大器OP07的负引脚,所述第一运算放大器OP07的输出端通过R14电连接第二运算放大器OP07的正引脚,且电容C8和电阻R20并联后的一端电连接第二运算放大器OP07的负引脚,电容C8和电阻R20并联后的另一端电连接第二运算放大器OP07的输出端,所述第二运算放大器OP07的输出端电连接主处理器单元。所述主处理器单元采用型号为TMS320F28335的DSP处理器,所述DSP处理器的ADCINA0引脚电连接电压检测单元,所述DSP处理器的ADCINA1~3引脚电连接霍尔电流传感器的检测电路,所述DSP处理器的ADCINA4引脚电连接角位移传感器的检测电路,所述DSP处理器的ADCINA5引脚电连接过零点检测单元的检测电路,DSP处理器的XCAP1~3引脚电连接位置霍尔位置传感器的检测电路,DSP处理器的XCAP4~5引脚电连接旋转编码器的速度检测电路,DSP处理器的PWM1~6引脚电连接隔离驱动单元的电路,DSP处理器的VCC引脚电连接低压直流电源单元的+3.3V引脚。所述逆变单元包括第一开关管V1、第二开关管V2、第三开关管V3、第四开关管V4、第五开关管V5、第六开关管V6、第五续流二极管D5、第六续流二极管D6、第七续流二极管D7、第八续流二极管D8、第九续流二极管D9、第十续流二极管D10、第十一续流二极管D11、第十二续流二极管D12、第十三续流二极管D13、第十四续流二极管D14、第十五续流二极管D15、第十六续流二极管D16、第一缓冲电阻R1、第二缓冲电阻R2、第三缓冲电阻R3、第四缓冲电阻R4、第五缓冲电阻R5、第六缓冲电阻R6、第一吸收电容C1、第二吸收电容C2、第三吸收电容C3、第四吸收电容C4、第五吸收电容C5和第六吸收电容C6;所述并联储能电容器组C0的正极电连接第一开关管V1的集电极、第五续流二极管D5的阴极、第一缓冲电阻R1的一端、第十一续流二极管D11的阳极、第三开关管V3的集电极、第七续流二极管D7的阴极、第三缓冲电阻R3的一端、第十三续流二极管D13的阳极、第五开关管V5的集电极、第九续流二极管D9的阴极、第五缓冲电阻R5的一端和第十五续流二极管D15的阳极,且第十一续流二极管D11的阴极并联在第一缓冲电阻R1的另一端并与第一吸收电容C1的一端串联,第十三续流二极管D13的阴极并联在第三缓冲电阻R3的另一端并与第三吸收电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步控制的高压断路器电机操动机构,其特征在于:所述同步控制的高压断路器电机操动机构包括调压器(1)、低压直流电源单元(2)、整流储能单元(3)、电压检测单元(4)、过零点检测单元(5)、主处理器单元(6)、隔离驱动单元(7)、逆变单元(8)、永磁无刷直流电机(9)、信号采集单元(10)、传动机构(11)和断路器(12);所述调压器(1)、低压直流电源单元(2)和过零点检测单元(5)的电源输入端均连接市电,所述调压器(1)的输出端电连接整流储能单元(3)的输入端,所述整流储能单元(3)的输出端分别电连接电压检测单元(4)和逆变单元(8)第一输入端,所述电压检测单元(4)和过零点检测单元(5)的输出端分别电连接主处理器单元(6)的第一输入端和第二输入端,所述主处理器单元(6)的输出端电连接隔离驱动单元(7)的输入端,所述隔离驱动单元(7)的输出端电连接逆变单元(8)的第二输入端,所述逆变单元(8)的输出端电连接永磁无刷直流电机(9)的三相绕组,所述永磁无刷直流电机(9)的输出端电连接信号采集单元(10)的输入端,所述永磁无刷直流电机(9)的固定连接传动机构(11),所述信号采集单元(10)的输出端电连接主处理器单元(6)的第三输入端,所述传动机构(11)连接断路器(12)触头端;所述低压直流电源单元(2)的±12V引脚分别电连接信号采集单元(10)的正负极和过零点检测单元(5)的正负极,低压直流电源单元(2)的+3.3V引脚电连接主处理器单元(6)的VCC引脚,所述低压直流电源单元(2)的+15V引脚电连接隔离驱动单元(7)的VCC引脚,且电压检测单元(4)的正极电连接低压直流电源单元(2)的+15V或+12V引脚,电压检测单元(4)的负极接地;所述信号采集单元(10)包括霍尔电流传感器(1001)、霍尔位置传感器(1002)、角位移传感器(1003)和旋转编码器(1004),所述旋转编码器(1004)和角位移传感器(1003)的输出端作为信号采集单元(10)的输出端电连接主处理器单元(6)的第三输入端,所述霍尔电流传感器(1001)固定安装在永磁无刷直流电机(9)的三相线圈内,所述霍尔位置传感器(1002)固定安装在永磁无刷直流电机(9)的顶部,所述角位移传感器(1003)和旋转编码器(1004)均固定安装在永磁无刷直流电机(9)主轴同轴位置,且角位移传感器(1003)的外壁套接有旋转编码器(1004),所述永磁无刷直流电机(9)的转子主轴固定连接传动机构(11)。...

【技术特征摘要】
1.一种同步控制的高压断路器电机操动机构,其特征在于:所述同步控制的高压断路器电机操动机构包括调压器(1)、低压直流电源单元(2)、整流储能单元(3)、电压检测单元(4)、过零点检测单元(5)、主处理器单元(6)、隔离驱动单元(7)、逆变单元(8)、永磁无刷直流电机(9)、信号采集单元(10)、传动机构(11)和断路器(12);所述调压器(1)、低压直流电源单元(2)和过零点检测单元(5)的电源输入端均连接市电,所述调压器(1)的输出端电连接整流储能单元(3)的输入端,所述整流储能单元(3)的输出端分别电连接电压检测单元(4)和逆变单元(8)第一输入端,所述电压检测单元(4)和过零点检测单元(5)的输出端分别电连接主处理器单元(6)的第一输入端和第二输入端,所述主处理器单元(6)的输出端电连接隔离驱动单元(7)的输入端,所述隔离驱动单元(7)的输出端电连接逆变单元(8)的第二输入端,所述逆变单元(8)的输出端电连接永磁无刷直流电机(9)的三相绕组,所述永磁无刷直流电机(9)的输出端电连接信号采集单元(10)的输入端,所述永磁无刷直流电机(9)的固定连接传动机构(11),所述信号采集单元(10)的输出端电连接主处理器单元(6)的第三输入端,所述传动机构(11)连接断路器(12)触头端;所述低压直流电源单元(2)的±12V引脚分别电连接信号采集单元(10)的正负极和过零点检测单元(5)的正负极,低压直流电源单元(2)的+3.3V引脚电连接主处理器单元(6)的VCC引脚,所述低压直流电源单元(2)的+15V引脚电连接隔离驱动单元(7)的VCC引脚,且电压检测单元(4)的正极电连接低压直流电源单元(2)的+15V或+12V引脚,电压检测单元(4)的负极接地;所述信号采集单元(10)包括霍尔电流传感器(1001)、霍尔位置传感器(1002)、角位移传感器(1003)和旋转编码器(1004),所述旋转编码器(1004)和角位移传感器(1003)的输出端作为信号采集单元(10)的输出端电连接主处理器单元(6)的第三输入端,所述霍尔电流传感器(1001)固定安装在永磁无刷直流电机(9)的三相线圈内,所述霍尔位置传感器(1002)固定安装在永磁无刷直流电机(9)的顶部,所述角位移传感器(1003)和旋转编码器(1004)均固定安装在永磁无刷直流电机(9)主轴同轴位置,且角位移传感器(1003)的外壁套接有旋转编码器(1004),所述永磁无刷直流电机(9)的转子主轴固定连接传动机构(11)。2.根据权利要求1所述的一种同步控制的高压断路器电机操动机构,其特征在于,所述整流储能单元(3)包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4和并联储能电容器组C0,所述调压器(1)的一个输出端电连接到第一整流二极管D1的阴极和第三整流二极管D3的阳极,且调压器(1)的另一个输出端电连接到第二整流二极管D2的阴极和第四整流二极管D4的阳极,所述并联储能电容器组C0的正极连接到第三整流二极管D3阴极和第四整流二极管D4阴极的连接处,且并联储能电容器组C0的负极连接到第一整流二极管D1阳极和第二整流二极管D2阳极的连接处,所述并联储能电容器组C0的正负极作为整流储能单元(3)的输出端分别电连接电压检测单元(4)的正负极和逆变单元(8)的正负极。3.根据权利要求2所述的一种同步控制的高压断路器电机操动机构,其特征在于,所述过零点检测单元(5)包括电阻R11、电流型电压互感器TV1013-1M、电容C7、电容C8、电阻R12、可调电阻R13、电阻R14、可调电阻R15、电阻R20、电阻R21和双运算放大器OP07,所述双运算放大器OP07包括第一运算放大器OP07和第二运算放大器OP07,所述电阻R11和电压互感器TV1013-1M的输入端串联,电阻R21并联到电压互感器TV1013-1M输出端的两端,所述电容C7的一端电连接电压互感器TV1013-1M输出端,且电容C7的另一端通过R12连接到第一运算放大器OP07的负极端,所述可调电阻R13的两端分别电连接第一运算放大器OP07的负引脚和第一运算放大器OP07的输出端,所述可调电阻R15的一端电连接第一运算放大器OP07的正引脚,且可调电阻R15的另一端电连接第二运算放大器OP07的负引脚,所述第一运算放大器OP07的输出端通过R14电连接第二运算放大器OP07的正引脚,且电容C8和电阻R20并联后的一端电连接第二运算放大器OP07的负引脚,电容C8和电阻R20并联后的另一端电连接第二运算放大器OP07的输出端,所述第二运算放大器OP07的输出端电连接主处理器单元(6)。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:滕云龙张大鹏徐建源夏亚龙张佳刘大鹏郭丹林莘孙广雷
申请(专利权)人:沈阳工业大学
类型:新型
国别省市:辽宁,21

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