The utility model relates to a control device for a switched capacitor network motor operating mechanism of a high voltage circuit breaker, which belongs to the technical field of electrical automation control. The device includes Hall current sensor, rotary encoder, Hall position sensor, angular displacement sensor, coil current detection circuit, motor speed detection circuit, position capture circuit, rotor stroke detection circuit, switched capacitor network, capacitor voltage monitoring and charging circuit, DSP processor and driving circuit. The utility model can detect the speed and angle of permanent magnet brushless DC motor. The displacement and coil current are collected in real time to reduce the rigid collision between the static and dynamic contacts and prolong the service life of the mechanism.
【技术实现步骤摘要】
高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置
本技术涉及电气自动化控制
，特别涉及高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置。
技术介绍
高压断路器开关电容网络电机操动机构的机械传动简单，零部件少，线圈励磁电流产生的磁场和永磁磁场相互作用驱动转子转动，进而带动断路器的传动轴完成分合闸操作，无需传统的机械脱扣及锁扣装置，这种简单、直接的传动方式使得电机操动机构的分合闸时间稳定且运动时间分散性小。但是，其电机的响应时间以及断路器的分合闸速度受电容器组储存电压的影响。当储能过高时，电机的响应时间短，断路器的分合闸速度快，但电容器剩余电压较高并且对断路器触头的冲击较大；当储能较低时，电机的响应时间长分合闸速度慢或者无法完成分合闸操作，无法满足断路器的分合闸要求。对于断路器而言电机的响应时间、断路器的分合闸速度和时间都是其重要的工作特性。目前对于高压断路器电机操动机构既减少电机的相应时间又提高分合闸速度并没有较好的方法，因此，需要一种新的控制系统来提高断路器的工作特性。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本技术利用旋转编码器、角位移传感器及霍尔电流传感器对永磁无刷直流电机的转速、角位移及线圈电流进行实时采集，并根据采集的信号对电机的转动过程进行调节，这样做既可以减小电机启动时的响应时间与断路器分合闸动作的时间，又能降低分合闸末期触头运动速度，进而降低动、静触头的刚性碰撞，减少触头因碰撞造成的能量损失，避免线圈烧毁，延长机构使用寿命。本技术提供了一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，该装置包括直流电源模块、调压器、霍尔电流传感器、旋转编码器、霍尔位...
【技术保护点】
1.一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，其特征在于：该装置包括直流电源模块(1)、调压器(2)、霍尔电流传感器(3)、旋转编码器(4)、霍尔位置传感器(5)、角位移传感器(6)、线圈电流检测电路(7)、电机转速检测电路(8)、位置捕获电路(9)、转子行程检测电路(10)、整流桥(11)、开关电容网络(12)、电容电压监测及充电电路(13)、遥控器模块(14)、DSP处理器(15)、驱动电路(16)、IGBT全桥整流电路(17)和永磁无刷直流电机(18)；所述开关电容网络(12)包括储能电容器、整流二极管和IGBT；所述直流电源模块(1)和调压器(2)均电连接市电，所述直流电源模块(1)的输出端分别电连接霍尔电流传感器(3)的输入端、旋转编码器(4)的输入端、霍尔位置传感器(5)的输入端、角位移传感器(6)的输入端、线圈电流检测电路(7)的第一输入端、DSP处理器(15)的VCC端和驱动电路(16)的VCC端，所述霍尔电流传感器(3)的输出端电连接线圈电流检测电路(7)的第二输入端，所述旋转编码器(4)的输出端电连接电机转速检测电路(8)的输入端，所述霍尔位置传感器(5)的...
【技术特征摘要】
1.一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，其特征在于：该装置包括直流电源模块(1)、调压器(2)、霍尔电流传感器(3)、旋转编码器(4)、霍尔位置传感器(5)、角位移传感器(6)、线圈电流检测电路(7)、电机转速检测电路(8)、位置捕获电路(9)、转子行程检测电路(10)、整流桥(11)、开关电容网络(12)、电容电压监测及充电电路(13)、遥控器模块(14)、DSP处理器(15)、驱动电路(16)、IGBT全桥整流电路(17)和永磁无刷直流电机(18)；所述开关电容网络(12)包括储能电容器、整流二极管和IGBT；所述直流电源模块(1)和调压器(2)均电连接市电，所述直流电源模块(1)的输出端分别电连接霍尔电流传感器(3)的输入端、旋转编码器(4)的输入端、霍尔位置传感器(5)的输入端、角位移传感器(6)的输入端、线圈电流检测电路(7)的第一输入端、DSP处理器(15)的VCC端和驱动电路(16)的VCC端，所述霍尔电流传感器(3)的输出端电连接线圈电流检测电路(7)的第二输入端，所述旋转编码器(4)的输出端电连接电机转速检测电路(8)的输入端，所述霍尔位置传感器(5)的输出端电连接位置捕获电路(9)的输入端，所述角位移传感器(6)的输出端电连接转子行程检测电路(10)的输入端，所述调压器(2)的第一输出端和第二输出端分别电连接整流桥(11)的第一输入端和第二输入端，所述整流桥(11)的第一输出端电连接开关电容网络(12)中储能电容器的正极与整流二极管的阳极，所述开关电容网络(12)中储能电容器的正极与整流二极管的阳极同时电连接电容电压监测及充电电路(13)的第一输入端，所述整流桥(11)的第二输出端电连接电容电压监测及充电电路(13)的第二输入端，所述电容电压监测及充电电路(13)的第一输出端电连接开关电容网络(12)中储能电容器的负极，所述线圈电流检测电路(7)的输出端、电机转速检测电路(8)的输出端、位置捕获电路(9)的输出端、转子行程检测电路(10)的输出端、遥控器模块(14)的输出端和电压监测及充电电路(13)的第二输出端分别电连接DSP处理器(15)的不同输入端，所述DSP处理器(15)的输出端分别电连接电容电压监测及充电电路(13)的第三输入端和驱动电路(16)的输入端，所述驱动电路(16)的输出端分别电连接IGBT全桥整流电路(17)的输入端和开关电容网络(12)中的IGBT输入端，所述IGBT全桥整流电路(17)第一输出端电连接开关电容网络(12)中储能电容器的负极端，且开关电容网络(12)中储能电容器的正极端电连接IGBT全桥整流电路(17)的输入端，所述IGBT全桥整流电路(17)的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别电连接永磁无刷直流电机(18)操纵机构的三相输入端。2.根据权利要求1所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，其特征在于，所述旋转编码器(4)采用的型号为E6B2-CWZ1X1000P/R，所述电机转速检测电路(8)的总线收发器的型号为SN74LVCH245A，所述DSP处理器(15)的型号为MS320F28335，所述旋转编码器(4)的0引脚电连接直流电源模块(1)的+5V引脚，所述旋转编码器(4)的1引脚接地，旋转编码器(4)的2引脚电连接电机转速检测电路(8)的A1引脚，所述电机转速检测电路(8)的B1引脚电连接DSP处理器(15)的CAP4引脚，电机转速检测电路(8)的VCC引脚和DIR引脚均电连接3.3V的电源，且电机转速检测电路(8)的OE引脚、GND引脚和A4引脚～A8引脚均接地；所述霍尔位置传感器(5)包括霍尔盘(501)和三个霍尔元件(502)，每个所述霍尔元件(502)的型号为TO-92UA，每个所述霍尔元件(502)固定安装在高压断路器开关电容网络电机操动机构端部霍尔盘(501)的不同位置，所述位置捕获电路(9)的个数有三个，每个所述位置捕获电路(9)包括第一降压稳压器(901)、第一电容(902)和第二电容(903)，所述降压稳压器(901)的型号为LTI930，所述第一电容(902)的一端电连接降压稳压器(901)的输入端，第一电容(902)的另一端接地，所述第二电容(903)的一端电连接降压稳压器(901)的输出端，第二电容(903)的另一端接地，且降压稳压器(901)的接地端接地，且降压稳压器(901)的输入端作为位置捕获电路(9)的1引脚，降压稳压器(901)的输出端作为位置捕获电路(9)的2引脚，降压稳压器(901)的接地端作为位置捕获电路(9)的0引脚，每个所述霍尔元件(502)的0引脚均电连接直流电源模块(1)的+5V引脚，且每个霍尔元件(502)的1引脚接地，每个所述霍尔元件(502)的A引脚、B引脚和C引脚均电连接位置捕获电路(9)的1引脚，每个所述位置捕获电路(9)的0引脚接地，每个所述位置捕获电路(9)的2引脚分别电连接DSP处理器(15)的CAP1引脚、CAP2引脚和CAP3引脚；所述霍尔电流传感器(3)的个数为三个，每个所述霍尔电流传感器(3)的型号为CHF-400B，霍尔电流传感器(3)的0引脚和1引脚分别电连接直流电源模块(1)的+12V引脚和-12V引脚，霍尔电流传感器(3)的3引脚接地，每个所述线圈电流检测电路(7)包括第一运算放大器(701)和第二运算放大器(702)，所述第一运算放大器(701)的输入端作为线圈电流检测电路(7)的0引脚，所述第二运算放大器(702)的输出端作为线圈电流检测电路(7)的1引脚，所述第一运算放大器(701)的负极和正极分别作为线圈电流检测电路(7)的2引脚和3引脚，所述第二运算放大器(702)的正极和负极分别作为线圈电流检测电路(7)的4引脚和5引脚；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕云龙，蒋元宇，徐建源，孙广雷，郭煜敬，管敏渊，林莘，夏亚龙，金光耀，姚永其，庚振新，屈恺，张一茗，李少华，高群伟，宋亚凯，张文涛，徐国华，归宇，周平，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，平高集团有限公司，国网浙江省电力有限公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21
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