[發明專利]高壓斷路器旋轉伺服電機操動機構

無效

• 申請號: 200810010540.2
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101256914A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 林莘;李永祥;馬躍乾;徐建源
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01H33/36
• 分類號: H01H33/36;H02K29/08;H02K11/00;H02P6/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于輸變電設備技術領域，特別涉及一種用于高壓斷路器的旋轉伺服電機操動機構，適用于斷路器的智能化操作。

技術背景

斷路器的主要功能體現在觸頭的分/合閘，而分/合閘又是通過操動機構來實現的，因此操動機構的工作性能和質量的優劣，對高壓斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用。斷路器在電網中起控制和保護作用，是輸變電領域的一種重要設備，它不但要保證斷路器長期的動作可靠性，而且要滿足滅弧特性對操作機構的要求。對高壓斷路器而言，要求操動機構既能獲得較高的分合閘速度，又能快速實現自動重合閘操作。現有的操動機構主要有液壓操動機構、彈簧操動機構或氣動技術等，大都由一整套機械裝置構成，零部件多，傳動機構復雜，制造工藝要求高，且運動過程不可控。

發明內容

為了解決現有斷路器存在的問題，本發明提供一種用于高壓斷路器的旋轉伺服電機操動機構，采用高性能數字處理器DSP的伺服控制器進行控制，通過對旋轉電機的轉矩、轉速及轉動位置的控制，實現對斷路器的智能控制。

本發明包括旋轉電機、伺服控制器和傳動機構，旋轉電機的電機主軸通過傳動機構與高壓斷路器的動觸頭連接，旋轉電機通過電樞繞組以及位置傳感器和速度傳感器與伺服控制器連接。

旋轉電機包括定子鐵心、轉子鐵心、電樞繞組、永磁體、外殼、位置傳感器和速度傳感器以及制動保持裝置，沿徑向由內到外依次分布為：轉子鐵心、永磁體、電樞繞組、定子鐵心、外殼，定子鐵心由硅鋼片疊壓而成若干個槽形結構，在相對轉子鐵心側的槽中置有電樞繞組，轉子鐵心上依次嵌放有極性相反的永磁體，永磁體構成旋轉電機的磁極，相鄰兩磁極之間置有非導磁材料，電樞繞組形式采用單層集中整距；位置傳感器安裝在旋轉電機定子鐵心上，速度傳感器裝在旋轉電機的轉子鐵心上。位置傳感器為霍爾元件，速度傳感器為編碼器。

其中制動保持裝置，當制動器線圈通電時，線圈產生的磁場使銜鐵吸向磁軛，銜鐵與制動盤脫離(釋放)，當線圈斷電時，磁通消失銜鐵被釋放，彈簧施壓與銜鐵，將制動盤上的摩擦片壓緊，從而產生制動力矩，達到制動的目的，從而實現斷路器的分/合閘位置的保持。

本發明中的伺服控制器由以下幾個單元組成：

(1)電源單元——電源單元為直流電源或者蓄電池，分別連接控制單元和儲能單元，

(2)儲能單元——電容器作為斷路器動作的儲能單元，通過電源充電；

(3)輸入輸出單元——輸入輸出單元主要是接收分/合閘指令，包括鍵盤、顯示器以及通訊接口，連接控制單元，實現分/合閘命令的輸入和旋轉電機狀態的輸出，顯示斷路器運行情況和下載運行記錄及與計算機等設備的通訊等等；

(4)控制單元——控制單元主要由微處理器DSP和存儲器構成，發送操作指令及控制驅動電路使旋轉電機進行分合閘操作，并且存有預定的行程曲線，接收傳感器發送的旋轉電機位置信號和預定行程曲線相比較，控制旋轉電機的運動。它分別連接輸入輸出單元，旋轉電機上的位置傳感器和速度傳感器分別與控制單元相連，將旋轉電機的位置以及速度信號傳給控制單元，控制驅動單元向旋轉電機提供能量；當旋轉電機實現了分/合閘操作后，利用控制單元控制制動保持裝置使旋轉電機保持在分/合閘的位置。

本發明中伺服控制器的控制過程，按以下步驟執行：

1.初始化；

2.判斷斷路器處于分/合位置；

3.等待分/合命令；

4.調用分/合閘中斷服務過程；

5.分/合閘過程結束；

6.保持分/合閘狀態；

7.結束返回等待分/合閘命令。

上述步驟4中分/合閘服務中斷子過程，按以下步驟執行：

1.磁極位置判斷；

2.讀取速度；

3.比較速度；

4.調節速度；

5.讀取電流；

6.調節電流；

7.確定PWM占空比；

8.更新PWM寄存器；

9.判斷是否結束；

10.返回。