【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隔離開關伺服，尤其涉及一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構。
技術介紹
1、隔離開關是組合電器的必要部件，而世界上第一臺高電壓等級氣體絕緣開關設備設計于20世紀20年代，用油充當絕緣介質，與配用氣吹斷路器的空氣絕緣開關設備相比，這些油絕緣開關設備具有更高的開合能力，隨著電流額定值增高，火災的危險性也在增大，對變電站影響很大，油可燃性高，故開關設備開始向氣體絕緣方向發展，1968年首次利用sf6作為絕緣與熄弧介質的世界首批sf6氣體絕緣高壓開關設備投入市場，也就是后來氣體絕緣組合電器gis的由來。
2、現有技術中，提高隔離開關操作機構可靠性與智能化水平，亟需針對上述問題開展研究工作。針對隔離開關操動機構刀閘位置精準評估與可靠性等需求，研究高可靠性智能化隔離開關伺服驅動技術，主要包括伺服控制器、伺服電機、減速器等模塊，伺服控制器接收分合閘指令及控制電機，然后通過高可靠性減速器傳動結構驅動一次設備，因此需要一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構來滿足人們的需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，包括接口板、控制板、驅動板三個部分，其中接口板上布置有6路高壓開入單元、6路高壓開出單元以及開入開出端子，所述控制板上布置有控制單元、開入開出端子、兩組rs485單
3、優選的，所述接口板的開入開出端子與控制板的開入開出端子連接，控制板的開入開出端子與控制單元連接，交流電源、pfc濾波電路單元、整流橋單元、dc母線電容單元、三相逆變橋單元、永磁同步電機、編碼器/485通信單元、編碼器信號處理單元與控制單元依次連接，dc母線電容單元、母線電壓電流采樣單元、控制單元依次連接，三相逆變橋單元與門極驅動信號單元與控制單元連接，輸出電流采樣單元、電流采樣處理單元與控制單元連接。
4、優選的，所述整流橋單元，整流器件系統采用的是整流橋模塊，系統采用由電阻和繼電器組成的軟啟動電路加以保護，系統上電時開關斷開，電阻起到抑制充電電流過大的作用，當主電路電壓升到一定值時開關閉合，將電阻從主電路上切除從而實現軟啟動。
5、優選的，所述dc母線電容單元，整流橋輸出的是有脈動的直流電壓，為了產生穩定的直流電壓，需要用大容量的電解電容來穩壓及濾波，由于輸入的市電是50hz的正弦交流電，只有波頭部分電壓才大于電容兩端電壓，對電容進行充電，而電機在高速帶重載時，在不考慮損耗的情況下，每個充放電周期消耗的能量滿足公式：
6、
7、可以得到負載越重，電容值越小則電容兩端電壓值跌落越大，若要保證輸出功率不變，則需要輸出更大的電流，這將直接威脅功率模塊的安全并加大損耗，另外從pmsm矢量控制原理來看，母線電壓波動過大，將導致電流環擾動過大，電流環調節效果變差，實際力矩電流等出現很大超調甚至出現振蕩，儲能電容容值的具體選取可以依據工程經驗方法獲得，即粗略按照1.8kw配置1800μf量，為抑制直流母線電壓的高頻震蕩，在模塊的直流輸入兩端并聯一個無感吸收電容，根據經驗選取0.68μf/850v的無感吸收電容。
8、優選的，所述三相逆變橋單元，內部設有上、下橋臂控制電源欠壓鎖定電路和下橋臂短路保護電路，同時設有下橋臂短路保護和控制電源欠壓保護故障信號輸出。
9、優選的，所述電流采樣處理單元，電阻采樣電路得到直流母線電壓采樣值，通過比較器與基準電路提供的設定值做比較，當系統制動使直流母線電壓上升到一定值時，比較器輸出制動使能信號到dsp，dsp發出信號使得母線兩端的制動電阻并聯在直流母線上消耗多余能量，直到直流母線電壓下降到安全值后將制動電阻切除。
10、優選的，所述母線電壓電流采樣單元和輸出電流采樣單元，采樣電阻采樣得到的電流采樣電壓值u經過濾波電路進入hcpl-7840，hcpl-7840起到線性放大、隔離的作用，得到的差分信號再經過后級直流偏置以及電壓跟隨電路的處理，最終送到dsp的a/d輸入引腳，由dsp片內a/d進行采樣轉換。
11、優選的，所述6路高壓開入單元和6路高壓開出單元，針對高壓隔離接地開關的電壓環境，需要對伺服機構驅動器設計高壓接口電路用來滿足ac220v/dc220v/dc110v的高壓輸入信號，信號通過整流、穩壓、濾波和光耦隔離，從高壓信號變為低壓信號，再通過信號處理最終送到dsp的輸入引腳，由dsp片內對信號進行處理計算。dsp的do信號驅動隔離光耦，信號通過隔離光耦之后再驅動繼電器，繼電器外接高壓信號，實現dsp輸出信號對外部高壓信號的控制輸出。
12、優選的，所述編碼器/485通信單元通過485芯片和高速光耦現與系統外部的485數據通訊，rs485總線采用平衡發送與差分接收的方式，通過dc-dc將系統電源和rs-485收發器的電源隔離，并通過隔離器件將信號隔離。
13、本專利技術的有益效果是：
14、1、本專利技術中，基于伺服驅動控制技術的電機驅動操動機構，由于伺服電機過載能力強，提高了操動機構的過載性能，由于采用模塊化設計，簡化了高壓開關設備操動機構的結構設計，由于采用了伺服驅動控制技術，精確控制電機轉動，提高了操動機構分合閘控制精度，由于驅動控制系統可以實時獲取機械、電氣和控制等狀態信息，提升了系統狀態感知能力。
15、2、本專利技術中，基于伺服控制的電機驅動操動機構，可將現有高壓開關設備的分合閘行程動作由傳統液壓彈簧系統的開環控制推向更為先進、可靠的智能閉環控制，將有利于推動高壓開關設備的高質量可靠性智能化應用。通過對機械狀態、電氣狀態和控制狀態等關鍵參數的監測，全面評估設備運行可靠性，實現高壓開關設備檢修從“定期維護”向“狀態維護”轉變，從而提高設備安全性，降低維護費用，帶來巨大經濟效益。研發成果可廣泛應用于新型電力系統的建設，提高智慧電網的智能化水平。
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1.一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：包括接口板、控制板、驅動板三個部分，其中接口板上布置有6路高壓開入單元、6路高壓開出單元以及開入開出端子，所述控制板上布置有控制單元、開入開出端子、兩組RS485單元、電源轉換單元、電流采樣處理單元、編碼器信號處理單元，驅動板上布置有開關電源、母線電壓電流采樣單元、門極驅動信號單元、輸出電流采樣單元、PFC濾波電路單元、整流橋單元、DC母線電容單元、三相逆變橋單元，所述驅動板外布置有交流電源、永磁同步電機、編碼器/485通信單元。
2.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述接口板的開入開出端子與控制板的開入開出端子連接，控制板的開入開出端子與控制單元連接，交流電源、PFC濾波電路單元、整流橋單元、DC母線電容單元、三相逆變橋單元、永磁同步電機、編碼器/485通信單元、編碼器信號處理單元與控制單元依次連接，DC母線電容單元、母線電壓電流采樣單元、控制單元依次連接，三相逆變橋單元與門極驅動信號單元與控制單元連接，輸出電流采樣單元、電流采樣處理單元與控制單元連接。>
3.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述整流橋單元，整流器件系統采用的是整流橋模塊，系統采用由電阻和繼電器組成的軟啟動電路加以保護，系統上電時開關斷開，電阻起到抑制充電電流過大的作用，當主電路電壓升到一定值時開關閉合，將電阻從主電路上切除從而實現軟啟動。
4.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述DC母線電容單元，整流橋輸出的是有脈動的直流電壓，為了產生穩定的直流電壓，需要用大容量的電解電容來穩壓及濾波，由于輸入的市電是50Hz的正弦交流電，只有波頭部分電壓才大于電容兩端電壓，對電容進行充電，而電機在高速帶重載時，在不考慮損耗的情況下，每個充放電周期消耗的能量滿足公式：
5.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述三相逆變橋單元，內部設有上、下橋臂控制電源欠壓鎖定電路和下橋臂短路保護電路，同時設有下橋臂短路保護和控制電源欠壓保護故障信號輸出。
6.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述電流采樣處理單元，電阻采樣電路得到直流母線電壓采樣值，通過比較器與基準電路提供的設定值做比較，當系統制動使直流母線電壓上升到一定值時，比較器輸出制動使能信號到DSP，DSP發出信號使得母線兩端的制動電阻并聯在直流母線上消耗多余能量，直到直流母線電壓下降到安全值后將制動電阻切除。
7.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述母線電壓電流采樣單元和輸出電流采樣單元，采樣電阻采樣得到的電流采樣電壓值U經過濾波電路進入HCPL-7840，HCPL-7840起到線性放大、隔離的作用，得到的差分信號再經過后級直流偏置以及電壓跟隨電路的處理，最終送到DSP的A/D輸入引腳，由DSP片內A/D進行采樣轉換。
8.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述6路高壓開入單元和6路高壓開出單元，針對高壓隔離接地開關的電壓環境，需要對伺服機構驅動器設計高壓接口電路用來滿足AC220V/DC220V/DC110V的高壓輸入信號，信號通過整流、穩壓、濾波和光耦隔離，從高壓信號變為低壓信號，再通過信號處理最終送到DSP的輸入引腳，由DSP片內對信號進行處理計算，DSP的DO信號驅動隔離光耦，信號通過隔離光耦之后再驅動繼電器，繼電器外接高壓信號，實現DSP輸出信號對外部高壓信號的控制輸出。
9.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述編碼器/485通信單元通過485芯片和高速光耦現與系統外部的485數據通訊，RS485總線采用平衡發送與差分接收的方式，通過DC-DC將系統電源和RS-485收發器的電源隔離，并通過隔離器件將信號隔離。
...【技術特征摘要】
1.一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：包括接口板、控制板、驅動板三個部分，其中接口板上布置有6路高壓開入單元、6路高壓開出單元以及開入開出端子，所述控制板上布置有控制單元、開入開出端子、兩組rs485單元、電源轉換單元、電流采樣處理單元、編碼器信號處理單元，驅動板上布置有開關電源、母線電壓電流采樣單元、門極驅動信號單元、輸出電流采樣單元、pfc濾波電路單元、整流橋單元、dc母線電容單元、三相逆變橋單元，所述驅動板外布置有交流電源、永磁同步電機、編碼器/485通信單元。
2.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述接口板的開入開出端子與控制板的開入開出端子連接，控制板的開入開出端子與控制單元連接，交流電源、pfc濾波電路單元、整流橋單元、dc母線電容單元、三相逆變橋單元、永磁同步電機、編碼器/485通信單元、編碼器信號處理單元與控制單元依次連接，dc母線電容單元、母線電壓電流采樣單元、控制單元依次連接，三相逆變橋單元與門極驅動信號單元與控制單元連接，輸出電流采樣單元、電流采樣處理單元與控制單元連接。
3.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述整流橋單元，整流器件系統采用的是整流橋模塊，系統采用由電阻和繼電器組成的軟啟動電路加以保護，系統上電時開關斷開，電阻起到抑制充電電流過大的作用，當主電路電壓升到一定值時開關閉合，將電阻從主電路上切除從而實現軟啟動。
4.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離開關伺服驅動機構，其特征在于：所述dc母線電容單元，整流橋輸出的是有脈動的直流電壓，為了產生穩定的直流電壓，需要用大容量的電解電容來穩壓及濾波，由于輸入的市電是50hz的正弦交流電，只有波頭部分電壓才大于電容兩端電壓，對電容進行充電，而電機在高速帶重載時，在不考慮損耗的情況下，每個充放電周期消耗的能量滿足公式：
5.根據權利要求1所述的一種高可靠性智能化特高壓隔離...
【專利技術屬性】
技術研發人員：江金成，黃旭峰，朱生楨，王權，夏巍，許劍鋒，雷小松，韓信，張旭，王志剛，
申請(專利權)人：國網新疆電力有限公司超高壓分公司，
類型：發明
國別省市：
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