[發明專利]高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201410334863.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104113241A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 史可鑒;林莘;吳志恒;雷偉;白鶴;賀安東;徐建源;吳冠男
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H01H3/26
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，包括霍爾電流傳感器、旋轉編碼器、霍爾位置傳感器、角位移傳感器、線圈電流檢測電路、電機轉速檢測電路、位置捕獲電路、轉子行程檢測電路、DSP處理器、整流橋、儲能電容器、電容電壓檢測及充電電路、電力電子控制電路、IGBT全橋整流電路、遙控器模塊和直流電源模塊；

旋轉編碼器安裝在高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構主軸同軸位置，霍爾位置傳感器安裝在高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構端部，霍爾電流傳感器穿過高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構線圈，角位移傳感器安裝在高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構主軸同軸位置；

直流電源模塊的輸入端和整流橋的輸入端分別接入市電電網，直流電源模塊的輸出端連接霍爾電流傳感器的輸入端、旋轉編碼器的輸入端、霍爾位置傳感器的輸入端、角位移傳感器的輸入端、DSP處理器的一個輸入端、線圈電流檢測電路的一個輸入端和電力電子控制電路的一個輸入端，整流橋的不同輸出端分別連接儲能電容器的正極和電容電壓監測及充電電路的一個輸入端，儲能電容器的正極連接電容電壓監測及充電電路的一個輸入端，電容電壓監測及充電電路的一個輸出端連接儲能電容器的負極，霍爾電流傳感器的輸出端連接線圈電流檢測電路的另一個輸入端，旋轉編碼器的輸出端連接電機轉速檢測電路的輸入端，霍爾位置傳感器的輸出端連接位置捕獲電路的輸入端，角位移傳感器的輸出端連接轉子行程檢測電路的輸入端，線圈電流檢測電路的輸出端、電機轉速檢測電路的輸出端、位置捕獲電路的輸出端、轉子行程檢測電路的輸出端、遙控器模塊的輸出端和電容電壓檢測及充電電路的一個輸出端分別連接DSP處理器的不同輸入端，DSP處理器的不同輸出端分別連接電容電壓檢測及充電電路的另一個輸入端和電力電子控制電路的輸入端，電力電子控制電路的輸出端連接IGBT全橋整流電路的輸入端，儲能電容器的負極連接IGBT全橋整流電路的一路輸入端，IGBT全橋整流電路的一個輸出端連接儲能電容器的正極，IGBT全橋整流電路的輸出端連接高壓GIS隔離擺角電機操動機構三相輸入端。

2.根據權利要求1所述的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，所述的線圈電流檢測電路有三個，每個線圈電流檢測電路包括兩個運算放大器，且兩個運算放大器串聯。

3.根據權利要求1所述的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，所述的電機轉速檢測電路采用總線收發器。

4.根據權利要求1所述的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，所述的位置捕獲電路有三個，每個位置捕獲電路包括一個降壓穩壓器和兩個電容，降壓穩壓電路與串聯的兩個電容并聯，該降壓穩壓器的輸入端連接霍爾位置傳感器的輸出端，位置捕獲電路的降壓穩壓器的輸出端連接DSP處理器的輸入端。

5.根據權利要求1所述的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，所述的轉子行程檢測電路包括降壓穩壓器和兩個電容，降壓穩壓電路與串聯的兩個電容并聯，該降壓穩壓器的輸入端連接角位移傳感器，該降壓穩壓器的輸出端連接DSP處理器的輸入端。

6.根據權利要求1所述的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，所述的電力電子控制電路為IGBT驅動電路。

7.根據權利要求1所述的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制裝置，其特征在于，所述的電容電壓檢測及充電電路包括電容電壓檢測電路和電容電壓充電電路，電容電壓檢測電路包括第一線性光耦和運算放大器，電容電壓充電電路包括第二線性光耦、IGBT和并聯電阻，第一線性光耦的輸入端連接儲能電容器的正極，第一線性光耦的一個輸出端連接運算放大器的輸入端，第一線性光耦的另一輸出端連接并聯電阻的一端，運算放大器的輸出端連接DSP處理器的輸入端，第二線性光耦的兩個輸出端分別連接儲能電容器的負極和IGBT的輸入端，第二線性光耦的另一個輸出端連接并聯電阻，第二線性光耦的輸入端連接DSP處理器的輸出端。

8.采用權利要求1所述的裝置的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：遙控器模塊向DSP處理器發出導通電容電壓檢測及充電電路的IGBT的指令，電容電壓檢測及充電電路的IGBT導通，市電電網經過整流橋向儲能電容器進行充電，市電電網經過直流電源模塊對霍爾電流傳感器、旋轉編碼器、霍爾位置傳感器、角位移傳感器、DSP處理器、線圈電流檢測電路和電力電子控制電路進行供電；

步驟2：電容電壓檢測及充電電路將儲能電容器的電壓縮小200倍并傳送給DSP處理器，當儲能電容器電壓值達到額定值時，DSP處理器向電容電壓檢測及充電電路發出截止指令，結束對儲能電容器的充電；

步驟3：遙控器模塊向DSP處理器發出高壓GIS隔離開關分閘或合閘操作指令，儲能電容器通過IGBT全橋整流電路對高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構進行供電；

步驟4：霍爾位置傳感器采集高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構轉子的位置信號，旋轉編碼器采集高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的轉速信號，霍爾電流傳感器采集高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構線圈的電流信號，角位移傳感器采集高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的角位移信號；

步驟5：位置捕獲電路獲取高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構轉子的位置信號，IGBT全橋整流電路根據高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構轉子的位置信號控制IGBT全橋整流電路中的IGBT的導通順序，驅動高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構旋轉；

步驟6：在高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構轉動過程中，將電機轉速檢測電路獲取的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的轉速信號、線圈電流檢測電路獲取的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構線圈的電流信號、轉子行程檢測電路獲取的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的角位移信號傳送給DSP處理器；

步驟7：DSP處理器根據實時獲取的高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的轉速信號、高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構線圈的電流信號和高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的角位移信號進行PID控制，實時調節高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的轉速；

步驟8：根據高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的角位移信號，判斷高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構的轉子是否完成全部行程，若是，則高壓GIS隔離開關擺角電機操動機構完成分閘或合閘操作，切斷市電電網供電，否則，返回步驟4。