[发明专利]高压断路器电机操动机构控制系统和控制方法

摘要

本发明公开了一种高压断路器电机操动机构控制系统和控制方法，属于短路设计技术领域。本发明的高压断路器电机操动机构控制系统包括储能电容模块、IGBT模块、检测电路模块、隔离驱动模块、控制电路模块以及监控模块；本发明的高压断路器电机操动机构控制方法将对电动机的控制分成三个阶段，包括起动阶段、恒速阶段和缓冲阶段，在不同阶段通过修改位移给定量的方式实现分段控制。本发明的高压断路器电机操动机构控制系统提高了断路器操动机构的智能化。电机操动机构相比传统操动机构具有更高的可控性，在高压断路器的智能化操作、同步关合、降低过电压方面更加容易满足智能电网建设的要求。

主权项

1.一种高压断路器电机操动机构控制方法，其特征在于：控制电路模块中的控制电路上电复位之后，首先进行系统初始化的操作，初始化完成之后，综合电机转角测量传感器采集并发送过来的位置信号和分合闸限位开关信号，得到高压断路器目前所处的状态，并输出PWM信号作为分/合的指示信号；然后检测电路模块对储能电容模块中的电容两端电压进行监测，判断当前电机操动机构的储能是否能够进行一次分/合闸，如果储能不够，则输出报警指示，封闭操动触发；之后判断是否收到分/合闸动作的触发动作信号，如果没有收到分/合闸信号，则结束；如果收到分/合闸信号，则通过串行通信端口或者外接传感器获取当前电网的状态信息，根据电网当前的状态计算或者选取最优的分/合闸动作曲线，作为此次动作的跟踪信号；然后对后续电机伺服控制的相关参数进行复位操作后，启动中断程序，进行触头运动轨迹的跟踪控制；等待分合闸动作结束后，将此次动作过程中记录到的轨迹数据存储在本地FLASH中；所述的中断程序进行触头运动轨迹的跟踪控制，每隔一个定时周期运行一次；通过传感器测量得到电机转子实际位移值，同时通过计算得到电机转子实际转速值，通过指令获得运动轨迹曲线的当前时刻的位移给定值；实际位置值与位置给定值进行比较，得到位置环PI调节模块的输入，运行位置环PI调节模块得到的输出为电流环PI调节模块的给定值，采样得到电机绕组电流电压值通过Clark、Park变换得到电流环PI调节模块的实际值，电流实际值与电流给定值进行比较，得到电流环PI调节模块的输出，电流环PI调节模块的输出通过Park反变换转换到静止坐标系下的输出电压矢量，经过SVPWM调制，最终获得三个桥臂的占空比信号输出，中断程序结束；所述的控制方法将对电动机的控制分成三个阶段，包括起动阶段、恒速阶段和缓冲阶段，在不同阶段通过修改位移给定量的方式实现分段控制，具体为：起动阶段控制：起动阶段定为从给出合闸动作指令到电机转速达到高压断路器要求的合闸转速为止；起动阶段位移给定曲线采用二次函数模型，其表达式如式(1)中OA所示，式中的系数a、b影响位移给定曲线的陡峭程度，t为时间；恒速阶段控制：恒速阶段定为从电机达到速度指标直至动触头运动到刚合位置时的电机转角s为止；该阶段位移给定曲线以一次函数的形式给出，如式中OB所示，式中的系数c即为高压断路器要求的电机转角转速；缓冲阶段控制：缓冲阶段从刚合位置到电机运动到合闸位置为止；位移给定曲线选取一次函数模型，如式(1)中O'C所示，曲线的陡峭程度由系数d决定；运动过程中系统不断监测电机转子的位移和速度以实现三个控制阶段中位移给定曲线的切换，三条曲线以突降的形式直接切换。