一种高压断路器圆筒型直线感应电机控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高压断路器圆筒型直线感应电机控制装置，该装置圆筒型直线感应电机的主轴分别与高压断路器动触头、电网故障检测单元和控制单元连接，控制单元分别连接逆变单元和电网故障检测单元。本实用新型专利技术利于提高高压断路器关合、开断能力，高压断路器的机械和电气寿命及可靠性。通过控制方法可以产生反向操动力来取代传统缓冲装置的作用，达到简化机构的目的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及输变电设备
，特别涉及一种高压断路器圆筒型直线感应电机控 制装置，用于与高压开关设备相配合使用的圆筒型直线感应电动机操动机构及高压断路器动 触头运动行程特性的控制。
技术介绍
传统的高压断路器操动机构主要是由连杆、锁扣以及能量供应系统等几部分组成，环节 多、累计运动公差大且响应缓慢、可控性差、效率低。响应时间一般要几十毫秒。另外这些 操动机构的动作时间分散性也比较大，对于交流控制信号甚至大于10ms,即使采用直流操作， 动作时间的分散性也在毫秒级，而且只能实现断路器动作要求，不能实现对操动过程的调节 和控制，因此上述操动机构中高压断路器的动触头运动特性难以达到理想的水平。
技术实现思路
针对现有高压开关操动技术中存在的问题，本技术提出一种在电网发生一些临时故 障时通过圆筒型直线感应电机驱动高压断路器来对电力系统进行有效保护的全方位的控制装 置。该装置包括高压断路器、圆筒型直线感应电机，其中圆筒型直线感应电机的主轴分别与 高压断路器动触头、电网故障检测单元和控制单元连接，控制单元分别连接逆变单元和电网 故障检测单元。逆变单元包括三相电源、不可控二级管桥式整流模块、IPM模块、第一电阻(Ron)、开 关、第二电阻(Rl)、分压电阻(R2)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电阻(Rb〉、 IGBT 元件、二极管和霍尔元件，其中三相电源与不可控二级管桥式整流模块相连，实现三相电源 转化为IPM所需的直流电源，不可控二级管桥式整流模块直流侧正极经第一电阻(Ron)连接 IPM模块的共集电极，不可控二级管桥式整流模块直流侧负极连接IPM模块的共发射极，其 中第一电阻(Ron)与开关并联，开关的控制信号端接到DSP芯片初始化模块中所设置的管脚 上，当圆筒型直线感应电机运行时输出控制指令，开关闭合短接第一电阻(Ron),在IPM模 块的共集电极和共发射极之间并联由第二电阻(Rl)和分压电阻(R2)串联组成的第一支路 (1)、由第一电容(Cl)和第二电容(C2)串联组成的第二支路(II)和由第三电阻(Rb)和 IGBT元件串联组成的第三支路(m)，其中第一电阻(Ron)的作用是在圆筒型直线感应电机运行前，使滤波第一电容(Cl)、第二电容(C2)预先有一较小的充电电流，避免因电容器瞬 间大电流充电产生冲击，保护整流模块和滤波电容，在第一支路(I)中分压电阻(R2)的引 出端与控制单元中的过压检测电路的输入端相连；当电路中直流电压泵升时，此时DSP芯片 通过电压检测到以后，控制第三支路(m)中的放电驱动电路驱动IGBT导通，把电能消耗在第 三电阻(Rb)上，在第二支路(II)中第一电容(Cl)的阳极与IPM模块的共集电极相连，IPM 模块的共发射极与第二电容(C2)的阳极相连；在第三支路(III)中，IGBT元件的发射极和集 电极之间与二极管相并联，IGBT元件的基极连接控制单元中的放电驱动电路的输出端；IPM 模块的输入端连接控制单元中的IPM的隔离驱动电路的输出端，IPM模块输出的三相端经过 霍尔元件与控制单元中的电平转换电路输入端相连。控制单元包括过压检测电路、DSP芯片、放电驱动电路、IPM的隔离驱动电路、电平转换 电路、旋转编码器、仿真器和上位PC机，其中过压检测电路的输出端与DSP芯片保护模块中 的关于过电压保护功能所设定的管脚相连，放电驱动电路的输入端连接DSP芯片保护模块所 设定的引脚，IPM的隔离驱动电路的输入端与DSP芯片上的PWM1 PWM6六个输出管脚相连， 电平转换电路的输出端与DSP芯片上的模拟输入端口相连，电平转换电路是把霍尔元件输出 的信号转化为DSP所接受的信号，旋转编码器的码盘转轴通过小滑轮与圆筒型直线感应电机 连接，实现旋转编码器对本技术中的电机进行速度和位置的检测，旋转编码器的A、 B相 输出端与DSP芯片上的QEP1、 QEP2端口相连，通过DSP速度测量模块进行计算，DSP芯片通 过仿真器与上位PC机相连。电网故障检测单元包括电网故障检测电路，电网故障检测电路与控制单元中的DSP芯片 电网故障检测模块所设定的管脚相连。本技术通过圆筒型直线感应电机的控制有利于提高断路器关合、开断能力，以及断路器的机械、电气寿命和可靠性。此外，通过控制可以让机构产生反向操动力来取代传统操动机构的缓冲装置的作用，达到简化机构的目的。附图说明图1是本技术中机构模型连接简图2是本技术圆筒型直线感应电机控制系统结构图3是本技术高压断路器圆筒型直线感应电机控制装置的应用方法控制程序流程图; 图4是高压断路器圆筒型直线感应电机控制装置的应用方法步骤一控制程序流程图； 图5是高压断路器圆筒型直线感应电机控制装置的应用方法步骤三控制程序流程图； 图6 (a)是本技术旋转编码器； 图6 (b)是本技术旋转编码器的输出模式；图7是本技术RS-232和TMS320F2812硬件连接图； 图8 (a)是本技术合闸时动触头的速度曲线 图8 (b)是本技术分闸时动触头的速度曲线； 图9是本技术电平转换电路原理图IO是本技术电网故障检测电路原理图； 图11是本技术过压检测电路原理图； 图12是本技术放电驱动电路原理图1中1逆变单元、2控制单元、3电网故障检测单元、4圆筒型直线感应电机、5高 压断路器；图2中6三相电源、7不可控二级管桥式整流模块、8IPM模块、29霍尔元件、9过压 检测电路、IO放电驱动电路、IIIPM的隔离驱动电路、12DSP芯片、13电平转换电路、14旋 转编码器、15电网故障检测电路、16仿真器、17上位PC机；图7中18光源、19聚光源、20光电盘、21光挡板、22光电管、23整形放大、24数 值显示装置、25小滑轮、26格层、27夹缝、28码盘转轴。具体实施方式本技术DSP芯片型号为TMS320F2812, IPM隔离驱动电路中采用IPM接口专用高 速型号HCPL4504光电耦合器，放电驱动电路型号为PM300DSA120，霍尔元件型号为LT10 一C,旋转编码器采用OMRON的增量式旋转编码器型号为E6B2-CWZ6C, DSP与上位PC 机通过符合RS-232标准的驱动芯片SP3223EEY进行通讯传输。 该装置如图1所示包括高压断路器5、圆筒型直线感应电机4，圆简型直线感应电机4的 主轴分别与高压断路器5动触头、电网故障检测单元3和控制单元2连接，控制单元2分别连接逆变单元1和电网故障检测单元3。逆变单元1如图2所示包括三相电源6、不可控二级管桥式整流模块7、 IPM模块8、第 ""电阻(Ron)、开关、第二电阻(Rl)、分压电阻(R2)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、 第三电阻(Rb)、 IGBT元件、二极管和霍尔元件29，其中三相电源6与不可控二级管桥式整 流模块7相连，不可控二级管桥式整流模块7直流侧正极经第一电阻(Ron)连接IPM模块8 的共集电极，不可控二级管桥式整流模块7直流侧负极连接IPM模块8的共发射极，其中第 一电阻(Ron)与开关并联，开关的控制信号端接到DSP芯片12初始化模块中所设置的管脚 上，在IPM模块8的共集电极和共发射极之间并联由第二电阻(Rl)和分压电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压断路器圆筒型直线感应电机控制装置，包括高压断路器、圆筒型直线感应电机，其特征在于：圆筒型直线感应电机的主轴分别与高压断路器动触头、电网故障检测单元和控制单元连接，控制单元分别连接逆变单元和电网故障检测单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱民，李家珏，李永祥，林莘，徐建源，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]