断路器及其双电机驱动操动机构和控制方法技术

本发明专利技术属于断路器技术领域，具体涉及一种断路器及其双电机驱动操动机构和控制方法。双电机驱动操动机构包括两个伺服电机，两个伺服电机同时与断路器本体输入轴连接；所述控制方法包括：根据分/合闸指令以及辅助开关和两个伺服电机的反馈信息进行逻辑判断，以确定是否满足动作条件；在判定满足动作条件时，基于交叉耦合控制器和三闭环控制器，保证了两个电机动态响应过程的同步性和一致性，以及断路器动触头运动过程的精确控制。该操动机构及其控制策略拓宽了电机驱动技术在550kV断路器的应用，实现了550kV断路器驱动系统的数字化控制，有效简化了550kV断路器操动机构的结构，提高了断路器运动可控和可靠性。了断路器运动可控和可靠性。了断路器运动可控和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
断路器及其双电机驱动操动机构和控制方法


[0001]本专利技术属于断路器
，具体涉及一种断路器及其双电机驱动操动机构和控制方法。

技术介绍

[0002]目前较为常用的操动机构有液压驱动机构外加传感器实现智能化的方式，该种方式成本较高。
[0003]随着新型电力系统建设的加快推进，电网对电力设备的可观、可控和可测量，以及运维智能化的要求越来越高，开关设备的智能化已成为其发展的重要趋势之一，不同的研究机构及制造厂分别从不同的角度进行开关智能化的研究，有的采用外加传感器的方法，有的则是通过变革其原理来实现。电机驱动操动机构正是从驱动的角度，彻底改变了断路器用传统操动机构的基本原理，实现断路器驱动系统的全程可控、数据可测量、状态可监测，为实现高压断路器驱动系统的数字化智能化奠定基础。
[0004]目前，国内外有关电机驱动操动机构的研究集中用于252kV及以下电压等级的断路器，对于550kV断路器用电机驱动操动机构基本还没开始研究。且常用的电机驱动操动机构多为单电机驱动操动机构，断路器运动的可靠性和可控性较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种断路器及其双电机驱动操动机构和控制方法，用以解决现有技术中使用单电机驱动操动机构造成的运动可靠性较低的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双电机驱动操动机构，包括电源转换模块、储能模块、驱动控制器、辅助开关和两个伺服电机，驱动控制器包括逻辑及伺服控制模块和两个功率驱动模块；两个伺服电机用于同时与断路器本体输入轴连接；
[0007]电源转换模块用于将输入电源变换为直流电，且与储能模块和两个功率驱动模块均连接，用于利用直流电给储能模块和两个功率驱动模块供电；
[0008]所述逻辑及伺服控制模块用于根据分/合闸指令以及辅助开关和两个伺服电机的反馈信息进行逻辑判断，以确定是否满足动作条件，并在判定满足动作条件时进行如下计算：首先计算给定角度分别与两个伺服电机实际角度的差值，分别得到第一差值和第二差值；然后计算第一差值和第二差值的差值得到第三差值，进而分别计算第一差值和第二差值的和值以及第二差值和第三差值的差值，分别得到两个闭环控制器的给定信号；最后利用两个闭环控制器的给定信号分别进行闭环伺服控制，得到两个功率驱动模块的控制信号；
[0009]两个功率驱动模块分别驱动连接两个伺服电机，用于依据所述两个功率驱动模块的控制信号控制相应的伺服电机动作；伺服电机与辅助开关同轴安装，用于控制辅助开关的通断状态切换。
[0010]其有益效果为：本专利技术的操动机构选择双电机驱动操动机构，在进行控制时利用
交叉耦合控制器得到两个闭环控制器的给定信号，保证了两个电机动态响应过程的同步性和一致性，进而利用两个闭环控制器的给定信号进行闭环伺服控制，得到两个功率驱动模块的控制信号，保证断路器动触头运动过程的精确控制。该操动机构及其控制策略拓宽了电机驱动技术在550kV断路器的应用，实现了550kV断路器驱动系统的数字化控制，有效简化了550kV断路器操动机构的结构，提高了断路器运动可控和可靠性。
[0011]进一步地，所述两个闭环控制器为最外环均为位置环、中间环为速度环且最内环为电流环的三闭环控制器。
[0012]其有益效果为：采用位置、速度、电流三闭环控制，可以进一步保证断路器动触头运动过程的精确控制。
[0013]进一步地，所述逻辑及伺服控制模块包括电机编码器的解码电路、电机电流解码电路、以及储能模块电压采集及处理电路，用以实现对两个伺服电机的位置、速度和电流的三闭环伺服控制。
[0014]进一步地，所述电源转换模块包括三相隔离变压器和整流模块，三相隔离变压器用于对输入电源进行升压，且与整流模块的交流侧连接。
[0015]其有益效果为：通过设置三相隔离变压器和整流模块可以满足储能模块的充电和伺服电机动作需求。
[0016]进一步地，所述逻辑及伺服控制模块还用于对双电机驱动操动机构的健康状态进行评估，依据评估结果进行预警。
[0017]其有益效果为：为保证系统安全性提供可靠的技术支撑。
[0018]进一步地，电源转换模块、储能模块和驱动控制器设置于控制柜体中。
[0019]进一步地，所述储能模块为储能电容。
[0020]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种断路器，包括上述介绍的双电机驱动操动机构，并能达到与其相同的有益效果。
[0021]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种断路器控制方法，所述断路器器使用双电机驱动操动机构，所述双电机驱动操动机构包括两个伺服电机，两个伺服电机同时与断路器本体输入轴连接；所述控制方法包括：根据分/合闸指令以及辅助开关和两个伺服电机的反馈信息进行逻辑判断，以确定是否满足动作条件；在判定满足动作条件时，进行如下计算：首先计算给定角度分别与两个伺服电机实际角度的差值，分别得到第一差值和第二差值；然后计算第一差值和第二差值的差值得到第三差值；进而分别计算第一差值和第二差值的和值以及第二差值和第三差值的差值，分别得到两个闭环控制器的给定信号；最后利用两个闭环控制器的给定信号分别进行闭环伺服控制，得到两个控制信号；根据两个控制信号分别对两个伺服电机进行控制。
[0022]其有益效果为：本专利技术基于双电机驱动操动机构，所采用的控制策略为，在进行控制时利用交叉耦合控制器得到两个闭环控制器的给定信号，保证了两个电机动态响应过程的同步性和一致性，进而利用两个闭环控制器的给定信号进行闭环伺服控制，得到两个功率驱动模块的控制信号，保证断路器动触头运动过程的精确控制。该操动机构及其控制策略拓宽了电机驱动技术在550kV断路器的应用，实现了550kV断路器驱动系统的数字化控制，有效简化了550kV断路器操动机构的结构，提高了断路器运动可控和可靠性。
[0023]进一步地，所述两个闭环控制器均为最外环为位置环、中间环为速度环且最内环
为电流环的三闭环控制器。
[0024]其有益效果为：采用位置、速度、电流三闭环控制，可以进一步保证断路器动触头运动过程的精确控制。
附图说明
[0025]图1
‑
1是本专利技术的双电机驱动操动机构所包括的控制柜体以及控制柜体内部构成示意图；
[0026]图1
‑
2是本专利技术的双电机驱动操动机构所包括的伺服电机和辅助开关示意图；
[0027]图2是本专利技术的驱动控制器构成简图；
[0028]图3是本专利技术的驱动控制器接口示意图；
[0029]图4是本专利技术的使用双电机驱动操动机构的断路器示意图；
[0030]图5是本专利技术的双电机驱动操动机构控制原理框图。
[0031]其中，1为三相隔离变压器，2为整流模块，3为储能电容，4为驱动控制器，5为控制柜体，6为第一伺服电机，7为第二伺服电机，8为辅助开关，4
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1为电源模块，4
‑
2为逻辑控制模块，4
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电机驱动操动机构，其特征在于，包括电源转换模块、储能模块、驱动控制器、辅助开关和两个伺服电机，驱动控制器包括逻辑及伺服控制模块和两个功率驱动模块；两个伺服电机用于同时与断路器本体输入轴连接；电源转换模块用于将输入电源变换为直流电，且与储能模块和两个功率驱动模块均连接，用于利用直流电给储能模块和两个功率驱动模块供电；所述逻辑及伺服控制模块用于根据分/合闸指令以及辅助开关和两个伺服电机的反馈信息进行逻辑判断，以确定是否满足动作条件，并在判定满足动作条件时进行如下计算：首先计算给定角度分别与两个伺服电机实际角度的差值，分别得到第一差值和第二差值；然后计算第一差值和第二差值的差值得到第三差值，进而分别计算第一差值和第二差值的和值以及第二差值和第三差值的差值，分别得到两个闭环控制器的给定信号；最后利用两个闭环控制器的给定信号分别进行闭环伺服控制，得到两个功率驱动模块的控制信号；两个功率驱动模块分别驱动连接两个伺服电机，用于依据所述两个功率驱动模块的控制信号控制相应的伺服电机动作；伺服电机与辅助开关同轴安装，用于控制辅助开关的通断状态切换。2.根据权利要求1所述的双电机驱动操动机构，其特征在于，所述两个闭环控制器均为最外环为位置环、中间环为速度环且最内环为电流环的三闭环控制器。3.根据权利要求2所述的双电机驱动操动机构，其特征在于，所述逻辑及伺服控制模块包括电机编码器的解码电路、电机电流解码电路、以及储能模块电压采集及处理电路，用以实现对两个伺服电机的位置、速度和电流的三闭环伺服控制。4.根据权利要求1所述的双电机驱动操动机构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫飞越，何保营，何大伟，许家源，张明慧，段晓辉，刘宇，李美荣，雷琴，井琼琼，李良权，
申请(专利权)人：平高集团有限公司，
类型：发明
国别省市：