[发明专利]基于直线电机驱动的标准运动装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于高压断路器机械特性监测系统性能指标校验技术领域，尤其涉及一种基于直线电机驱动的标准运动装置及测试方法。

背景技术

高压断路器机械特性监测是电力系统安全运行的重要保障，监测系统的性能指标能否达到设计要求至关重要。目前国内外高压断路器机械特性监测系统性能指标校验平台主要采用压缩气缸驱动、储能弹簧驱动和步进电机驱动等驱动方式。

使用压缩气缸驱动时，操作之前需要进行气压泵打压，噪声较大，且每次操作时气缸压力不同，相同参数设置下产生的运动曲线也不同，难以作为校验基准，无法进行量值传递，只能采用比兑方式进行。

使用储能弹簧驱动机构时，每次操作之前，均需对弹簧储能，耗时较长，操作机构复杂，后期维护工作量大。与气动机构相似，储能弹簧每次出力均有不同，不能产生标准的运动曲线，同样无法进行量值传递。

使用步进电机驱动机构时，虽避免了气泵打压、弹簧储能等问题，但步进电机驱动力有限，驱动加速度较小，在有限的行程内，产生的速度不能覆盖高压开关的运动速度范围，步进电机驱动的平台需要将旋转运动通过滚珠丝杆、齿轮箱、齿条与齿轮、传动带/皮带轮等转换成直线运动，会带来误差，在驱动质量很大的滑块时，容易出现失步、保护等问题。

以上方式都存在多种问题，难以满足精确校验和量值传递的要求。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于直线电机驱动的标准运动装置及测试方法，采用直线电机驱动滑块运动产生标准运动曲线，提高精度的同时，大为简化系统本身结构，实现超精密运动控制，完全满足高压断路器机械特性监测系统性能指标校验的要求。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于直线电机驱动的标准运动装置，应用于高压断路器机械特性监测系统性能校验平台，该标准运动装置包括：数字信号处理器、驱动模块、具有直线电机的滑块和位移测量模块；

所述数字信号处理器对接收到的标准曲线参数进行处理，生成控制指令，并将控制指令发送给驱动模块；所述驱动模块基于所述控制指令，向直线电机发出驱动信号；所述直线电机基于所述驱动信号，带动滑块进行标准曲线运动；所述位移测量模块对具有直线电机的滑块进行位置检测，并反馈给数字信号处理器。

优选地，所述驱动模块包括：PWM控制接口和PWM驱动模块；

PWM控制接口，用于将PWM控制信号输出给PWM驱动模块；

PWM驱动模块，基于所述PWM控制信号产生足够功率的驱动信号传送给直线电机，使滑块按照标准曲线运动。

优选地，所述具有直线电机的滑块上刚性连接传感器，所述位移测量模块通过检测传感器实现对滑块的位置检测。

优选地，所述位移测量模块包括：设置在滑块上的磁柵尺和设置在数字信号处理器上的正交编码接口模组；

所述磁柵尺，用于测量滑块的运动位移；

所述正交编码接口模组，实时采集磁柵尺输出的位移信号，并发送给数字信号处理器。

优选地，该装置进一步包括：

有源同步模块，用于接收被校验的高压断路器监测系统的同步测试指令，并发送给数字信号处理器；

无源同步模块，用于基于内部触发，向数字信号处理器输出触发沿。

优选地，该装置进一步包括：模拟断口输出模块，用于模拟断路器的分合，输出开关信号。

优选地，该装置进一步包括：上位机管理系统，该系统通过USB接口与数字信号处理器连接；

所述上位机管理系统进行数据管理和存储，设置标准运动曲线参数并下传到数字信号处理器；并通过鼠标、键盘和液晶显示器完成人机交互。

一种基于直线电机驱动的标准运动装置的测试方法，具体包括以下步骤：

步骤一：数字信号处理器根据获取的标准曲线参数计算得到PWM控制信号，将PWM控制信号输出给PWM驱动模块；

步骤二：PWM驱动模块基于所述PWM控制信号产生足够功率的驱动信号传送给直线电机，使滑块按照标准曲线运动；

步骤三：磁柵尺测量滑块的运动位移，正交编码接口模组实时采集磁柵尺输出的位移信号，并发送给数字信号处理器；

步骤四：数字信号处理器根据标准速度值计算运动曲线，输出测试结果。

优选地，所述数字信号处理器根据获取的标准曲线参数计算得到PWM控制信号，将PWM控制信号输出给PWM驱动模块的前一步包括：通过上位机管理系统设置标准曲线参数，并下传到数字信号处理器。