[发明专利]一种新型高压断路器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种新型高压断路器及其控制方法，新型高压断路器主要包括测量单元、DSP控制单元、驱动单元、逆变单元、无刷直流电机和高压断路器操动机构单元；控制方法包括以下步骤：对观测器改进使其具有扰动估计能力，从而实现对抗扰跟踪控制。本实施例提供的一种新型高压断路器及其控制方法，为实现高压断路器运动特性控制。对操动机构的数学描述存在一定的非精确部分，操动机构复杂系统存在非线性部分，同时在不同线路电流时，操动机构分合闸受到电动力不同，这些都将影响对操作机构的控制。将上述部分定义为扰动，通过改进控制策略对扰动进行观测与估计，通过反馈实现扰动消除，最终实现高压断路器运动过程性能要求的控制目标。

技术领域

本发明涉及高压断路器技术领域，具体为一种新型高压断路器及其控制方法。

背景技术

高压断路器是电力系统中最重要电力设备之一，对电网起到控制和保护作用，即正常的投退相关电气设备以及故障时配合保护及自动装置切除故障。高压断路器保护的设备价值高，同时应保证切除故障的及时性，防止故障范围扩大，保证电网正常运行。高压断路器的全部使命，归根结底是体现在高压断路器触头的分合动作上，而分合动作又是通过操动机构来实现的。操动机构工作性能对高压断路器快速、高效分合闸操作起到决定性作用。因而研制新型操动机构一直是提高高压断路器可靠运行能力的首要考虑因素。

现有技术提供的高压断路器有以下两个缺点：第一、高压断路器传统操动机构有电磁、弹簧、气动和液压等，这些操动机构结构复杂、零件多以及多个传动机构间存在非线性关系，由此设计的系统建模数学描述不精确，进一步由此系统设计的控制器，其响应时间分散性大，导致动态控制特性不理想；第二、高压断路器在电网不同工作状态下(例如空载、轻载、负荷变化、短路故障等)，开断时受到的电动力不同，导致运行实际电路参数不同，高压断路器所需开断能力是不相同的。但目前国内外现有的高压断路器大部分是按预定设计的一种分闸方式，开断条件不同其负载分闸特性也不相同的。这些均可看作为系统的扰动，传统控制方法难以实现良好的动态控制特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高压断路器及其控制方法，以克服背景技术中提到的两个缺点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种新型高压断路器，包括检测单元、DSP控制单元、驱动单元、逆变单元、无刷直流电机和高压断路器操动机构；

所述检测单元电连接于所述DSP控制单元，所述DSP控制单元电连接与所述驱动单元单元，所述驱动单元单元电连接于所述逆变单元，所述逆变单元器输出电流给无刷直流电机，所述无刷直流电机驱动连接于所述高压断路器操动机构；

所述高压断路器操动机构包括连接在所述无刷直流电机的输出端上的转轴、连接所述转轴的拐臂、连接所述拐臂的触头弹簧、连接所述触头弹簧的绝缘拉杆、连接所述绝缘拉杆的三角拐臂和连接所述三角拐臂的用于触碰静触头的动触头；

所述转轴连接有测量其电机转速和转子位置的光电编码器，所述动触头连接有测量其位置的直线位移传感器，所述逆变输出部分连接有测量电流的霍尔电流传感器。所述光电编码器、直线位移传感器以及霍尔电流传感器构成的检查单元电连接于所述电机控制单元；

所述电机控制单元接收所述光电编码器的数据、所述直线位移传感器和所述霍尔电流传感器的数据，根据接收的数据控制所述驱动单元发出脉冲信号，从而控制所述逆变单元的输出电流大小，以驱动无刷直流电机带动所述动触头运动，实现高压断路器分合闸。

可选的，所述逆变单元包括储能电容、逆变器和IGBT触发模块；

所述储能电容电连接于所述逆变器的输入端，所述驱动信号模块电连接于所述逆变器各IGBT模块的输入端，所述逆变器的输出端电连接于所述无刷直流电机。

可选的，所述无刷直流电机能安装有光电编码器、霍尔电流传感器、直线位移传感器；