Sf6氣體絕緣開關(guān)控制器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種SF6氣體絕緣開關(guān)控制器及其控制方法，屬于電力開關(guān)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，SF6負荷開關(guān)是一項領(lǐng)先技術(shù)，SF6負荷開關(guān)是一種將負荷開關(guān)，隔離開關(guān)，接開關(guān)為一體，密封一個充滿SF6氣體箱體內(nèi)，利用SF6優(yōu)異絕緣，滅弧性能，滿足關(guān)合，隔離，接三工位功能開關(guān)設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)簡單，連鎖可靠，體積小，維修少，安全易安裝等優(yōu)點。在室外環(huán)境苛刻下，為提高控制的可靠性，接收命令，要求快速控制開關(guān)斷開或閉合，對控制器的性能穩(wěn)定性要求更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對上述缺陷，目的在于提供一種穩(wěn)定，安全，簡單操作的，對電機采用PWM技術(shù)實現(xiàn)電機力矩與轉(zhuǎn)速的平滑控制的一種SF6負荷開關(guān)控制器及其控制方法。
[0004]為此本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括有電源輸入模塊、遙測電路、遙信電路、遙控電路、H橋驅(qū)動電路、控制單元，其中:
遙測電路:采集SF6氣體壓力和負荷電壓；
遙信電路:實現(xiàn)電機運行狀態(tài)的反饋輸出；
遙控電路:實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動控制；
H橋驅(qū)動電路:實現(xiàn)電機力矩與轉(zhuǎn)速的平滑控制，控制電機旋轉(zhuǎn)范圍；
控制單元:通過設(shè)置控制參數(shù)對各模塊進行控制；
電源輸入模塊:對各模塊進行供電；
所述遙測電路、遙信電路分別和遙控電路、H橋驅(qū)動電路實現(xiàn)雙向通訊。
[0005]所述H橋驅(qū)動電路:采用H橋pwm技術(shù)。
[0006]所述遙測電路、遙信電路分別和遙控電路的通訊采用光耦隔離。
[0007]所述電源輸入模塊包括兩組，一組為遙控電路供電、另一組為遙測電路、遙信電路供電。
[0008]SF6氣體絕緣開關(guān)控制器控制方法，按照以下步驟進行:
O首先向控制單元內(nèi)輸入相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對模塊的控制；
2 ) H橋驅(qū)動電路驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)；
2)遙測電路、遙信電路進行工作，分別采集開關(guān)和電機的相關(guān)信息；
3)遙控電路根據(jù)遙測電路、遙信電路的信號，并依據(jù)控制單元的控制信息，決定電機的正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時機；
4)重復(fù)2)-4)步驟，實現(xiàn)雙向調(diào)速避免機械死點的產(chǎn)生。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明SF6氣體絕緣開關(guān)控制器為提高安全可靠性，結(jié)構(gòu)簡單化，將遙測，遙控，遙信集成在一塊電路板上，并采用2組電源供電，遙控單獨使用一組電源，遙信和遙測使一組電源，遙測，遙信與遙控之間保持正常通訊，采用的是光耦隔離；采用H橋驅(qū)動電路，采用電子換向?qū)崿F(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)，并采用PWM調(diào)速，實現(xiàn)快速精確調(diào)壓控制，成功回避了機械死點。
[0010]本發(fā)明增加正反向驅(qū)動電路，通過針對三遙信號的分析得到當(dāng)前開關(guān)的位置和控制需求。然后采用PWM技術(shù)得到控制驅(qū)動電機的自由平滑的正反旋轉(zhuǎn)。相比傳統(tǒng)只給電機通電斷電，使電機一個方向旋轉(zhuǎn)要穩(wěn)定可靠安全，并且沒有機械結(jié)構(gòu)上的死區(qū)。而傳統(tǒng)方式，首先電機單向旋轉(zhuǎn)，必然造成死區(qū)的存在。此外，傳統(tǒng)的控制器沒有對當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)的診斷和評估，因此屬于非智能控制系統(tǒng)，而本專利則為智能控制系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明增加控制單元，可以方便的修改控制參數(shù)，并且通過設(shè)定的參數(shù)，對驅(qū)動控制進行調(diào)整。簡而言之，傳統(tǒng)的方式只能選擇通、斷兩個狀態(tài)，非I即O。而本專利涉及的系統(tǒng)，可以調(diào)整電機的轉(zhuǎn)矩和頻率，這就意味著可以選擇以不同的速度和力度分斷/閉合SF6開關(guān)。不同的速度和力度會使得開關(guān)的控制特性、暫態(tài)特性、電弧特性、壽命得到優(yōu)化，從而提升使用性能和品質(zhì)，而以上優(yōu)勢是傳統(tǒng)開關(guān)控制系統(tǒng)所不具備的。
【附圖說明】
[0012]圖1為SF6氣體絕緣開關(guān)示意圖；
圖2為本專利整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明電流保護邏輯框圖。
[0014]其中I為一組電源24V轉(zhuǎn)12V電路；2為遙測電路；3為遙信電路；4為單片機和通訊電路；5為遙控電路；6為H橋驅(qū)動電路；7為另一組24V輸入電路；8為光耦隔離。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，為SF6氣體絕緣開關(guān)的簡單示意圖，圖中A、B黑實點為固定結(jié)點，點A為電機的直接作用點，點B為固定的開關(guān)搖臂；C、D點空白圓點為活結(jié)點，即可旋轉(zhuǎn)點，機械A(chǔ)、C、D點同時出現(xiàn)在豎直的一條線上時，這時，電機輸出再大的力，作用在搖臂上的力矩也是為0，稱為機械死點。
[0016]本發(fā)明的目的就在于合理的采用H橋pwm技術(shù)控制電機快速正反轉(zhuǎn)，使得電機只在一個半圓范圍內(nèi)正反轉(zhuǎn)，不會出現(xiàn)死點。
[0017]為此如圖2所示:包括兩組24V電源輸入模塊1、7，其中24V電源輸入模塊I為遙測電路2、遙信電路3供電；24V電源輸入模塊7為遙控電路供電，供執(zhí)行電機動作；
遙測電路2:主要采集SF6氣體壓力，和負荷電壓，電流；
遙信電路3:實現(xiàn)電機運行狀態(tài)的反饋輸出；
單片機和通訊電路4:數(shù)據(jù)存儲，對各模塊進行控制；
遙控電路5:實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動控制；
H橋驅(qū)動電路:采用PWM技術(shù)實現(xiàn)電機力矩與轉(zhuǎn)速的平滑控制，和遙測電路2結(jié)合，精確控制電機旋轉(zhuǎn)范圍，避免機械死點。
[0018]本發(fā)明提供了一種絕緣開關(guān)的控制方法，通過三遙系統(tǒng)、并通過H橋驅(qū)動電路的配合實現(xiàn)了雙向調(diào)速，使電機旋轉(zhuǎn)在控制范圍，避免機械死點的產(chǎn)生。
[0019]本發(fā)明在整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，為了避免過電流情況的產(chǎn)生，本發(fā)明電路采用雙滯回結(jié)構(gòu)，即電路同時存在正向過流檢測和保護功能、負向過流檢測和保護功能，這樣電機無論正反轉(zhuǎn)出現(xiàn)過流，系統(tǒng)自動封鎖脈沖、速度快、響應(yīng)好、穩(wěn)定；克服了傳統(tǒng)通過傳感器器檢測電流然后判斷的缺陷，因為傳感器存在I)容易受環(huán)境影響造成檢測精度降低；2)傳感器價格高；3)傳感器需要獨立供電，而該系統(tǒng)不具備這一條件，如采用DCDC的方式；一會造成成本的提高，二其可靠性得不到保證，不適應(yīng)本發(fā)明對于高可靠、惡劣工況系統(tǒng)的要求。
[0020]需要說明的是，如圖3所示，本申請具有雙重電流保護功能，一路為雙滯回電流和比較電路，另一路為單片機，通過兩路信號互為校驗，實現(xiàn)系統(tǒng)可靠性提升，特別適合SF6開關(guān)這種惡劣工況下長時間工作的設(shè)備。
[0021 ] 本發(fā)明的電機旋轉(zhuǎn)方向控制電路采用模擬互鎖控制與數(shù)字觸發(fā)相結(jié)合的控制方式，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了誤操作的幾率，同時能夠與單片機數(shù)據(jù)相結(jié)合，互為校驗，實現(xiàn)了系統(tǒng)安全和可靠性。
【主權(quán)項】
1.SF6氣體絕緣開關(guān)控制器，其特征在于，包括有電源輸入模塊、遙測電路、遙信電路、遙控電路、H橋驅(qū)動電路、控制單元，其中: 遙測電路:采集SF6氣體壓力和負荷電壓； 遙信電路:實現(xiàn)電機運行狀態(tài)的反饋輸出； 遙控電路:實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動控制； H橋驅(qū)動電路:實現(xiàn)電機力矩與轉(zhuǎn)速的平滑控制，控制電機旋轉(zhuǎn)范圍； 控制單元:通過設(shè)置控制參數(shù)對各模塊進行控制； 電源輸入模塊:對各模塊進行供電； 所述遙測電路、遙信電路分別和遙控電路、H橋驅(qū)動電路實現(xiàn)雙向通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SF6氣體絕緣開關(guān)控制器，其特征在于，所述H橋驅(qū)動電路:采用H橋pwm技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SF6氣體絕緣開關(guān)控制器，其特征在于，所述遙測電路、遙信電路分別和遙控電路的通訊采用光耦隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SF6氣體絕緣開關(guān)控制器，其特征在于，所述電源輸入模塊包括兩組，一組為遙控電路供電、另一組為遙測電路、遙信電路供電。
5.SF6氣體絕緣開關(guān)控制器控制方法，其特征在于，按照以下步驟進行: O首先向控制單元內(nèi)輸入相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對模塊的控制； 2) H橋驅(qū)動電路驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)； 2)遙測電路、遙信電路進行工作，分別采集開關(guān)和電機的相關(guān)信息； 3)遙控電路根據(jù)遙測電路、遙信電路的信號，并依據(jù)控制單元的控制信息，決定電機的正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時機； 4)重復(fù)2)-4)步驟，實現(xiàn)雙向調(diào)速避免機械死點的產(chǎn)生。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種SF6氣體絕緣開關(guān)控制器及其控制方法。包括有電源輸入模塊、遙測電路、遙信電路、遙控電路、H橋驅(qū)動電路、控制單元，其中：遙測電路：采集SF6氣體壓力和負荷電壓；遙信電路：實現(xiàn)電機運行狀態(tài)的反饋輸出；遙控電路：實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動控制；H橋驅(qū)動電路：實現(xiàn)電機力矩與轉(zhuǎn)速的平滑控制，控制電機旋轉(zhuǎn)范圍；控制單元：通過設(shè)置控制參數(shù)對各模塊進行控制；電源輸入模塊：對各模塊進行供電；所述遙測電路、遙信電路分別和遙控電路、H橋驅(qū)動電路實現(xiàn)雙向通訊。本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定，安全，簡單操作的，對電機采用PWM技術(shù)實現(xiàn)電機力矩與轉(zhuǎn)速的平滑控制的一種SF6負荷開關(guān)控制器及其控制方法。
【IPC分類】H02J13-00
【公開號】CN104578405
【申請?zhí)枴緾N201410700990
【發(fā)明人】王軒, 鄔鋼, 孔慶云, 薛貴祥
【申請人】揚州北辰通用智能電網(wǎng)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月28日