一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于矢量控制的隔离开关自动控制方法，包括控制隔离开关动触头转动的电机、反馈单元、主控单元、驱动单元和IPM功率单元；主控单元接收反馈单元反馈的电机转速和转角位移信号和电机运行电流采样信号，采用带速度反馈的电机矢量控制算法处理电机控制命令，产生矢量控制的PWM调制波形；驱动单元将主控单元产生的PWM调制波形进行电气转换，输入IPM功率单元，产生三相PWM的电压提供给电机。精确牵引隔离开关动触头运行位置，使其在分合闸时与静触头近距离位置处加速运动，快速越过易产生电弧区域，有效避免触头被烧毁，进一步防止严重电气事故的产生，保障操作人员人身和设备安全。

An automatic control device of disconnector based on vector control

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置
本专利技术涉及隔离开关
，特别涉及一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置。
技术介绍
变电站中，隔离开关一般指高压隔离开关，即额定电压在1kV及以上的隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身结构和工作原理都比较简单，但由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电站的安全运行影响很大。变电站内一般在断路器前后各安装一组隔离开关，将断路器与电源隔离，形成明显的断路点，在需要检修时使不带电的部分和其他带电部分之间断开，以保证检修时工作的安全。隔离开关可用来检修与分段隔离利用隔离开关断口的可靠绝缘能力，使需要检修的电气设备与带电系统相互隔离，以保证被隔离的设备能安全地进行检修；改变运行方式在断口两端接近等电位的条件下，带电进行分/合闸，变换母线或其他不长的并联线路的接线方式，例如双母线电路的倒母线操作等；接通和断开小电流电路利用隔离开关断口在分开时电弧拉升和空气的自然熄弧能力，分/合一定长度的母线、电缆或架空线路的电容电流，以及分/合一定容量空载变压器的励磁电流；自动快速隔离开关具有自动快速分开断口的能力。这类隔离开关在一定的条件下能迅速隔离开已发生故障的设备和线路，达到节省断路器用量的目的。高压隔离开关不用于开端电流，其在分合闸操作时都是处于断电状态，从原理分析是不会产生电弧的。但是经过变电站实地考察，在有些高电压等级的变电站隔离开关分合闸过程中，却会产生较大的容性电流，进而产生容性过电压，从而导致在动静触头分合至1米左右距离时产生电弧。电弧产生的高温对隔离开关动静触头导电部位造成烧伤，长时间运行导致接触电阻增大、触头发热，机构强度下降，最终导致触头被烧毁。触头在运行中被烧毁后，断点处形成放电将造成严重电气事故，危害其他电气设备，使事故扩大化，严重影响人身和设备安全。因此，如何提供一种避免隔离开关触头分合闸瞬间引起电弧烧伤触头的基于矢量控制的隔离开关自动控制装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于矢量控制的隔离开关自动控制方法，通过动态矢量控制操作机构电机运转的速度和转矩，精确牵引隔离开关动触头运行位置，使其在分合闸时与静触头近距离位置处加速运动，快速越过易产生电弧区域，从而达到避免隔离开关触头分合闸瞬间引起电弧烧伤触头的目的。具体方案如下：一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置，包括控制隔离开关动触头转动的电机、反馈单元、主控单元、驱动单元和IPM功率单元；主控单元接收反馈单元反馈的电机转速和转角位移信号和电机运行电流采样信号，采用带速度反馈的电机矢量控制算法处理电机控制命令，产生矢量控制的PWM调制波形；驱动单元将主控单元产生的PWM调制波形进行电气转换，输入IPM功率单元，产生三相PWM的电压提供给电机。优选的，所述反馈单元包括：交流电机编码器，安装在电机上，用于获取电机转速和转角位置信号；霍尔传感器，安装在电机驱动输出电源回路上，用于获取电流采样信号；坐标变换单元，CLARKE变换子单元输入端连接霍尔传感器，输出端连接PARK变换子单元，PARK变换子单元连接主控单元；所述主控单元包括：转矩及磁链控制器，连接所述交流电机编码器和PARK变换子单元，用于接收所述电机转速和转角位置信号；PID控制器，用于接收所述交流电机编码器反馈的电机运转速度信号和转角位置信号，以及经坐标变换的电机运行电流采样信号；坐标反变换单元，PARK反变换子单元连接PID控制器；SVPWM单元，连接PARK反变换子单元，进行SVPWM电压矢量调制，得到矢量控制的PWM调制波形；优选的，在隔离开关合闸过程，所述SVPWM单元的矢量控制电机状态变化为：加速、匀速、加速、减速提升力矩、制动；在隔离开关分闸过程，所述SVPWM单元的矢量控制电机状态变化为：提升力矩和加速、降低力矩但加速、减速、匀速、制动。优选的，还包括信息交互单元，包括控制开关、状态信号灯和液晶显示屏；所述控制开关控制操作机构中的电机正转和反转，从而控制隔离开关刀闸的合闸和分闸；所述状态信号灯显示隔离开关各相刀闸的工作运行状态，开入、开出信号逻辑关系；液晶显示屏用于显示系统的运行状态，包括系统采样的电流电压信息，系统开关量输入输出信息，及当前系统的运行告警事件等；运行人员通过液晶显示屏查看系统运行状态，设置运行定值，查看历史事件报告。优选的，还包括开入开出逻辑模块，用于接收分合闸条件和闭锁信号等硬接点信息，输出隔离开关操作的动作、告警硬接点信号。本专利技术相较现有技术具有以下有益效果：本专利技术公开提供了一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置，通过动态矢量控制操作机构电机运转的速度和转矩，精确牵引隔离开关动触头运行位置，使其在分合闸时与静触头近距离位置处加速运动，快速越过易产生电弧区域，有效避免触头被烧毁，进一步防止严重电气事故的产生，保障操作人员人身和设备安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术双闭环矢量控制原理图；图2为本专利技术隔离开关电路模型示意图；图3为本专利技术隔离开关三维开关量示意图；图4为本专利技术空间矢量扇区分析示意图；图5为本专利技术基于矢量控制的隔离开关自动控制装置框图；图6为本专利技术坐标变换原理图；图7为本专利技术隔离开关结构示意图；图8为本专利技术隔离开关电动操作箱内部结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了实现上述目的，本专利技术的一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置进行隔离开关矢量控制的过程为：S1，获取电机转速和转角位置信号以及电机驱动输出电源的电流采样信号；获取电机驱动输出电源的电流采样信号后，随电流采样信号依次进行CLARKE变换、PARK变换，然后经转矩及磁链控制器进行查表控制输出符合目标转速要求的直轴分量及正交的交轴分量。参见说明书附图1，转矩磁链控制器是通过查表实现，根据目标速度ω提供出所需的Ids、Iqs，以此来逼近目标转速。Ids、Iqs是由定子电流分解为与转子磁链同相的直轴分量Ids及正交的交轴分量Iqs。直轴电流Ids：用于产生磁场，与转子的磁场叠加，交轴电流Iqs：用于控制转矩，作用等同于直流电机的电枢电流。在应用中常设Ids＝0时，可得到最大转矩控制。S2，采用带速度反馈的电机矢量控制算法，产生矢量控制的PWM调制波形。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置，其特征在于，包括控制隔离开关动触头转动的电机、反馈单元、主控单元、驱动单元和IPM功率单元；主控单元接收反馈单元反馈的电机转速和转角位移信号和电机运行电流采样信号，采用带速度反馈的电机矢量控制算法处理电机控制命令，产生矢量控制的PWM调制波形；驱动单元将主控单元产生的PWM调制波形进行电气转换，输入IPM功率单元，产生三相PWM的电压提供给电机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量控制的隔离开关自动控制装置，其特征在于，包括控制隔离开关动触头转动的电机、反馈单元、主控单元、驱动单元和IPM功率单元；主控单元接收反馈单元反馈的电机转速和转角位移信号和电机运行电流采样信号，采用带速度反馈的电机矢量控制算法处理电机控制命令，产生矢量控制的PWM调制波形；驱动单元将主控单元产生的PWM调制波形进行电气转换，输入IPM功率单元，产生三相PWM的电压提供给电机。


2.根据权利要求1中任一项所述的基于矢量控制的隔离开关自动控制装置，其特征在于，所述反馈单元包括：
交流电机编码器，安装在电机上，用于获取电机转速和转角位置信号；
霍尔传感器，安装在电机驱动输出电源回路上，用于获取电流采样信号；
坐标变换单元，CLARKE变换子单元输入端连接霍尔传感器，输出端连接PARK变换子单元，PARK变换子单元连接主控单元；
所述主控单元包括：
转矩及磁链控制器，连接所述交流电机编码器和PARK变换子单元，用于接收所述电机转速和转角位置信号；
PID...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志远，梁守硕，陆洪建，赵欣洋，李宁，于晓军，杨晨，岑登青，赵健，安燕杰，陈昊阳，黄欣，尹琦云，崔鹏，赵希洋，李伟，王玄之，杜巍，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司检修公司，上海泽鑫电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64