CN101557084B - 电动手车数字控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气开关柜中的手车电动控制，特别涉及一种电动手车数字控制方法及装置，本发明通过对手车的位置及工作状态进行控制及判断，实时监控电动机构电机的输出功率及电流。电机工作正常时保护不启动；如果出现卡滞、堵转等异常情况，电机输出电流增加，及时控制电机制动并切断电机电源，并控制电机反转，使离合器顺利解锁，使整个机构得到保护。

Description

电动手车数字控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电气开关柜中的手车电动控制，特别涉及一种电动手车数字控制方法及装置。

背景技术

根据开关设备设计电气“五防”及设备使用安全要求，断路器手车本身及与开关柜配合中设计有许多机械联锁，限制在条件不具备的情况下摇进、或摇出断路器手车，比如，手车推入开关柜，未到试验位置时，不允许手车摇入的机械联锁；断路器处于合闸状态，禁止摇入工作位置的机械联锁；断路器在接地开关未分闸时不允许手车摇入工作位置的机械联锁等。用户在安装、检修过程中，由于误操作或者未检查各种联锁是否复位，如果通电操作断路器手车(这时手车电气回路已经就绪)，就会导致整个机构传动失效或损坏，给检修及安装工作带来严重的影响和损失。

目前12kV-24kV中压开关柜中主开关(如断路器、隔离车等)基本上采用的是手车式结构，断路器的投运或检修时，都是通过手柄手动将断路器手车摇进/摇出工作或试验位置。

采用电动的方式通过远方及就地实现电机驱动断路器手车的摇进或摇出，是近年来变电站对开关柜实现智能化、程序化控制的趋势和要求。

手车电动摇进摇出有以下主要特点：

●手车从试验位置到工作位置摇进或摇出的过程中，负载(阻力)是变化的，主要表现在：

1.不同规格的断路器其重量不同；

2.不同规格断路器手车与开关柜导轨及动静触头等的配合质量好坏也会影响到进出时的阻力；

3.尤其是断路器的动触头与插入柜子的静触头时的阻力会增加很多，有一个突然加载的过程。

●电动进出的过程中，要求电机有较强的过载能力，尤其时动触头与静触头插入或拔出的过程中，有一定的冲击负荷，而且这时候机构要有足够的动力将断路器推进或拉出工作位置而不能停滞。

●电机的正反转是通过手车的位置辅助开关来控制实现的。

●手车在电动进出过程中，如果遇到障碍、卡阻，工作或试验位置将电源极性接反，会导致电机烧毁、机构损坏或传动失效，以至于底盘损坏，同样会造成断路器卡死在开关柜中的严重后果；异常堵转后，机构损坏，离合器不能解锁，无法实现手动切换。

由于用户在安装、检修过程中，很难避免由于误操作或者未检查出各种联锁是否复位，如果这种情况下通电操作断路器手车(这时手车电气回路已经就绪)，就会导致整个机构传动失效或损坏(此时离合器功能失效)，同样会造成断路器卡死在开关柜中，无法进出，同时排除故障、恢复功能，不仅需要花费成本且需要较长的时间，给检修及安装工作带来严重的影响，引起用户强烈的抱怨和不满。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提供了一种控制方便、安全可靠的电动手车数字控制方法及装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种电动手车数字控制方法，包括如下步骤，

接收手车摇进/摇出指令，判断手车当前位置是否允许操作，当允许时，控制驱动手车的电机根据指令以对应的方向软启动；

控制驱动手车的电机根据PWM指令以对应的方向软启动，并实时检测所述手车当前位置；

检测电机运行过程中的电流是否大于设定的保护电流；

如果是则以PWM方式控制驱动手车的电机制动，并控制驱动手车的电机向相反的方向转动离合器解锁；否则当检测到所述手车运动到指定位置后制动。

控制驱动手车的电机向相反的方向转动的步骤，可以以到达设定的持续时间为终止条件，持续时间为100ms～1000ms。

一种电动手车数字控制装置，包括

指令接收单元，用于接收手车摇进/摇出指令；

手车位置判断单元，用于判断手车当前位置是否允许操作，当允许时，触发所述软启动控制单元；

软启动控制单元，用于控制驱动手车的电机根据指令接收单元接收到的PWM指令以对应的方向软启动；

电机电流及手车位置检测单元，用于检测电机运行过程中的电流是否大于设定的保护电流，如果是则直接触发制动控制单元工作，当检测到所述手车运动到指定位置后并触发制动控制单元工作；

制动控制单元，以PWM方式控制驱动手车的电机制动；以及

反转控制单元，用于在所述制动控制单元结束对驱动手车的电机的控制后，驱动手车的控制驱动手车的电机向相反的方向转动离合器解锁。

一种电动手车数字控制装置，包：1次连接的指令接收电路、微处理器和电机驱动电路，所述微处理器的还连接有手车位置检测电路，所述电机驱动电路的输出还链接有电流检测电路，所述电流检测电路的输出端连接到所述微处理器；所述微处理器还连接有一个电机方向转换电路，所述电机方向转换电路的输出端也与所述驱动手车的电机相连接。

所述驱动手车的电机驱动电路可采用功率场效应管，所述场效应管的栅极与所述微处理器相连，漏极连接所述驱动手车的电机，所述电流检测电路可采用采样电阻，所述采样电阻串联在所述功率场效应管的源极和地端之间。

本发明通过对手车的位置及工作状态进行控制及判断，实时监控电动机构电机的输出功率及电流。电机工作正常时保护不启动；如果出现卡滞、堵转等异常情况，电机输出电流增加，及时控制电机制动并切断电机电源，并控制电机反转，使离合器顺利解锁，使整个机构得到保护。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程图；

图2为本发明实施例二的原理框图；

图3为本发明实施例三的原理框图；

图4为本发明实施例三的电路原理图。

具体实施方式

实施例一：一种电动手车数字控制方法，如图1中所示，包括如下步骤，

接收手车摇进/摇出指令；

判断手车当前位置是否允许操作；

如果是则控制电机根据指令以对应的方向软启动，否则返回初始的待机状态；

在电机运行的过程中，检测电机运行过程中的电流是否大于设定的保护电流Ip；

如果是则控制电机制动，否则运动到指定的工作/试验位置后制动；当初始接收到的是摇进指令时，指定位置为工作位置，当初始接收到的是摇出指令时，指定位置为试验位置；

当因电机电流大于设定的保护电路而制动后，电机向相反的方向转动，持续500ms，使得手车脱离故障位置，此时进入故障状态，待收到复位指令时返回待机状态。

实施例二：为一种采用实施例一中方法的电动手车数字控制装置，如图2中所示，包括

指令接收单元，用于接收手车摇进/摇出指令；

手车位置判断单元，用于判断手车当前位置是否允许操作，当允许时，触发所述软启动控制单元；

软启动控制单元，用于控制电机根据指令接收单元接收到的指令以对应的方向软启动；

电机电流检测单元，用于检测电机运行过程中的电流是否大于设定的保护电流，如果是则直接触发制动控制单元工作，否则运动到指定位置后触发制动控制单元工作；

制动控制单元，用于控制电机从运行状态到静止状态的制动；

反转控制单元，用于在所述制动控制单元结束对电机的控制后，控制电机向相反的方向转动。

实施例三：为一种采用实施例一中方法的电动手车数字控制装置，如图3中所示，包括依次连接的指令接收电路、微处理器和电机驱动电路，所述微处理器的输入端还连接有手车位置检测电路，所述电机驱动电路的输出还链接有电流检测电路，所述电流检测电路的输出端连接到所述微处理器；所述微处理器还连接有一个电机方向转换电路，所述电机方向转换电路的输出端也与所述电机相连接。如图4中所示，所述电机驱动电路采用功率场效应管Q10，所述场效应管Q10的栅极与所述微处理器U7相连，漏极连接所述电机M，所述微处理器U7向所述场效应管Q10输出PWM功率控制信号，经功率放大后送入所述电机M，所述电流检测电路采用采样电阻R63，所述采样电阻R63串联在所述功率场效应管Q10的源极和地端之间，将实时采样的输出回路电流反馈到微处理器U7，所述电流检测电路通过对所述微处理器输出的PWM信号进行检测，实时监控电机的工作电流，即电机的输出功率，可以对电机的运行情况进行精确的监测及控制。单刀双掷继电器J2、J3在所述微处理器U7的控制下，转换电机与电机驱动电路的接入方向，根据所述微处理器U7送入的运行方向控制信号，输出符合极性要求的驱动电压到电机M，作为电机方向转换电路实现电机运行方向的转换。手车位置检测电路通过设置在手车中相应位置的多个行程开关或接近开关，将检测到的手车位置信号，经光电耦合器隔离后变送到所述微处理器U7。

基于上述结构，本实施例的工作过程如下：初始上电后，微控制器U7对软硬件自检通过后进入待命状态，当接收到“到试验位”或“到工作位”命令后；微控制器U7立即通过手车位置检测电路判断手车当前位置，符合条件立即启动所述微控制器U7内部PWM模块，将以最小输出功率输出到电机驱动电路，同时将运行方向信号发送给电机方向转换电路，经变换后输出正确的功率信号到手车的控制电机，驱动手车向正确的方向运行，运行过程中所述微控制器U7实时对电流检测电路送入的电流信号进行判断处理，运行电流无异常再缓慢增加输出功率直到额定值，实现电机的软启动，正常运行过程中所述微控制器U7对手车位置检测电路送入的手车实时位置进行判断，到达预定位置时立即关闭输出电源并对电机制动。当系统因外界原因运行不畅时，经所述电流检测电路反馈到微控制器U7的运行电流将大于内部整定值，微控制器U7经内部判断确认是异常运行信号后，立即以PWM方式控制所述电机驱动电路实现制动，使电机及机构得到保护，并启动逆转程序，控制电机方向转换电路转化电机电源方向，使驱动手车的电机M逆向转动约500ms，实现离合器顺利解锁，便于切换为手动操作排除故障。

以上对本发明所提供的电动手车数字控制方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种电动手车数字控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

接收手车摇进/摇出指令；

判断手车当前位置是否允许操作；

当手车当前位置允许操作时，控制用于驱动手车的电机根据所述手车摇进/摇出指令以对应的方向软启动；

启动PWM模块，输出PWM功率控制信号以最小输出功率输出到电机驱动电路，控制用于驱动手车的电机以对应的方向软启动，并实时检测所述手车当前位置；

检测用于驱动手车的电机运行过程中的电流是否大于设定的保护电流；

如果是则以PWM方式控制用于驱动手车的电机制动，并控制用于驱动手车的电机向相反的方向转动离合器解锁；否则当检测到所述手车运动到指定位置后制动。

2.根据权利要求1所述的电动手车数字控制方法，其特征在于：所述控制用于驱动手车的电机向相反的方向转动离合器解锁，以到达设定的持续时间为终止条件。

3.根据权利要求2所述的电动手车数字控制方法，其特征在于：所述持续时间为100ms～1000ms。

4.一种采用权利要求1中所述电动手车数字控制方法的电动手车数字控制装置，其特征在于：包括

指令接收单元，用于：接收手车摇进/摇出指令；

手车位置判断单元，用于：判断手车当前位置是否允许操作，当允许时，触发软启动控制单元；

软启动控制单元，用于：控制用于驱动手车的电机根据指令接收单元接收到的PWM功率控制信号以对应的方向软启动；

电机电流及手车位置检测单元，用于：检测用于驱动手车的电机运行过程中的电流是否大于设定的保护电流，如果是则直接触发制动控制单元工作；否则，当检测到所述手车运动到指定位置后并触发制动控制单元工作；

制动控制单元，以PWM方式控制用于驱动手车的电机制动；以及

反转控制单元，用于：在所述制动控制单元结束对用于驱动手车的电机的控制后，控制用于驱动手车的电机向相反的方向转动离合器解锁。

5.一种采用权利要求1中所述电动手车数字控制方法的电动手车数字控制装置，包括依次连接的指令接收电路、微处理器和电机驱动电路，所述微处理器的输入端还连接有手车位置检测电路，其特征在于：所述电机驱动电路的输出还连接有电流检测电路，所述电流检测电路的输出端连接到所述微处理器；所述微处理器还连接有一个电机方向转换电路，所述电机方向转换电路的输出端与所述用于驱动手车的电机相连接；所述电机驱动电路输出端与用于驱动手车的电机连接；所述微处理器设置有PWM模块。

6.根据权利要求5所述的电动手车数字控制装置，其特征在于：所述电机驱动电路采用功率场效应管，所述场效应管的栅极与所述微处理器相连，漏极连接所述用于驱动手车的电机，所述电流检测电路采用采样电阻，所述采样电阻串联在所述功率场效应管的源极和地端之间。

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