CN110912497B - 一种断路器储能电机的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种断路器储能电机的控制方法及装置，属于直流电机技术领域。断路器储能电机的控制方法，包括以下步骤：储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于时间阈值，则控制储能电机启动。本发明在开关电源上电后储能电机启动前，留有一定的时间给电容充电，可以避免储能电机在负载最大处时，开关电源出现过载保护，无法驱动储能电机运行，提高储能电机启动的可靠性。

Description

一种断路器储能电机的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种断路器储能电机的控制方法及装置，属于直流电机技术领域。
背景技术
随着电能应用越来越广泛，目前断路器在配网中发挥着不可或缺的作用，其电动分合特性使配电自动化成为可能。弹操型断路器依赖电机操动机构对弹簧进行储能，从而进行连续的分合闸操作，一旦无法完成储能，将会破坏断路器电动分合闸的连续性，影响配网自动化。传统的操动机构都只按照预定的一种分合闸方式设计，动作过程不可控。因此，有人提出对操动机构可控的控制方法，例如：授权公告号为CN 107622927 B的中国发明专利文件，该专利文件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方法将对电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曲线模型的方式实现分段控制，提高断路器的分、合闸能力。
然而断路器在储能电机拉开弹簧的过程(即储能过程)中，50W储能电机的峰值功率会达到100W甚至150W，这对开关电源的瞬时输出能力有很高的要求，因此，在开关电源功率一定的情况下，需要为开关电源配置电容或者蓄电池，以满足储能过程中的负载要求。
在带有电容或者蓄电池的电路中，上电瞬间需要给电容或者蓄电池充电，若在弹簧拉伸末期断电，也即断电时储能电机的位置在负载最大处，则下次上电时面临着开机需驱动最大负载的情况，此时储能电机负载过大、又要给电容或者蓄电池充电，开关电源容易出现过载保护，无法启动的现象，进而储能电机也无法启动。
发明内容
本申请的目的在于提供一种断路器储能电机的控制方法，用以解决储能电机负载过大，导致上电时储能电机无法启动的问题；同时还提供一种断路器储能电机的控制装置，用以解决储能电机负载过大，导致上电时储能电机无法启动的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种断路器储能电机的控制方法，包括以下步骤：
储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于时间阈值，则控制储能电机启动。
有益效果是：在开关电源上电后储能电机启动前，留有一定的时间给电容充电，可以避免储能电机在负载最大处时，开关电源出现过载保护，无法驱动储能电机运行，提高储能电机启动的可靠性。
进一步的，为了保证储能电机正常启动，储能电机启动时，控制储能电机的运行功率从零逐渐增加至功率设定值，以保证储能电机正常启动。
进一步的，为了实现储能电机功率的增加，通过增加储能电机的工作电流实现储能电机的运行功率逐渐增加。
进一步的，为了实现储能电机工作电流的增加，在储能电机的储能回路中串入开关管，通过增加开关管的PWM占空比增加储能电机的工作电流。
进一步的，为了保证储能电机启动的稳定性，从零逐渐增加至功率设定值的增加方式为线性增加。
另外，本发明还提出一种断路器储能电机的控制装置，包括：
驱动电路，包括储能回路，储能回路中串联有开关电源，用于驱动储能电机运行；
控制器，控制器包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于时间阈值，则控制储能电机启动。
有益效果：该装置在开关电源上电后储能电机启动前，留有一定的时间给电容充电，可以避免储能电机在负载最大处时，开关电源出现过载保护，无法驱动储能电机运行，提高储能电机启动的可靠性。
进一步的，为了保证储能电机正常启动，储能回路中还串联有开关管，通过控制开关管的PWM占空比从零增加至设定占空比以实现储能电机的运行功率从零逐渐增加至功率设定值。
进一步的，为了实现时间阈值的设定，该控制装置还包括用于连接上位机的串口电路，通过串口电路设置时间阈值。
进一步的，为了保证储能电机启动的稳定性，从零逐渐增加至功率设定值的增加方式为线性增加。
附图说明
图1是本发明断路器储能电机的控制装置连接断路器时断路器内部接线与原断路器内部接线的对比图；
图2是本发明触点检测电路原理图；
图3是本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
断路器储能电机的控制装置实施例：
本实施例提出的断路器储能电机的控制装置，包括驱动电路以及控制器。驱动电路包括储能回路，储能回路中串联有开关电源，用于驱动储能电机运行；控制器包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现断路器储能电机的控制方法。
为了实现本发明断路器储能电机的控制方法，断路器需要改变原来的内部接线关系，如图1所示，断路器原来的内部接线是储能电机M与触点CK串联，通过触点CK的打开与闭合控制储能回路的断开与接通，本发明中将储能电机M与触点CK并联，此时将MOD管(本实施例开关管为MOS管，当然也可以为其他开关管)串联在储能电机M的储能回路中，通过MOS管控制储能回路的断开与接通，进而控制电机的实际功率，而此时触点CK只是作为储能电机M工作的辅助触点。该控制装置还包括与控制器连接的触点CK检测电路，CK-2通过端子连接如图2所示的触点CK检测电路，可以检测触点CK的状态。
作为其他实施方式，开关管可以替换为其他类型的能够调节充电电流的装置。
本实施例中，控制器为单片机，断路器储能电机的控制方法如图3所示：储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于3s的时间阈值(本实施例中，时间阈值为3s，当然，该时间阈值可以通过需要进行设定)，则控制储能电机启动。
这里的上电时间是指开关电源上电的时刻和当前时刻的时间差，在开关电源上电期间，触点CK可能是闭合的，也可能是断开的，触点CK闭合代表储能电机启动，但是本发明中通过检测开关电源的上电时间确定储能电机是否启动，也就是说，上电时间在时间阈值内，不管触点CK是闭合还是断开，控制储能电机待机。
具体为：开关电源上电，通过触点CK检测电路检测触点CK的状态，若触点CK为闭合的，则控制储能电机在上电时间为时间阈值之后启动，若触点CK为断开的，在上电时间为时间阈值之后闭合，则控制储能电机在触点CK闭合后立即启动。
储能电机启动时，在设定时间(本实施例中，设定时间为1s)内，控制储能电机的运行功率从零逐渐增加至功率设定值，以保证储能电机正常启动。一般情况下，通过增加储能电机的工作电流实现储能电机的运行功率逐渐增加。本实施例中，储能回路中串联有MOS管，因此，通过增加MOS管的PWM占空比(这里的PWM占空比是指PWM驱动信号的占空比)增加储能电机的工作电流。具体为将MOS管的PWM占空比从0增加至设定占空比(本实施例中，设定占空比为100％，以便于控制装置的自动调控功能)。
本实施例中，是通过增加电流的方式增加储能电机的功率，作为其他实施方式，也可以控制电压来实现。
本实施例中，控制储能电机的运行功率从零逐渐增加至功率设定值的增加方式为线性增加，对应的PWM占空比从0增加至设定占空比的方式也为线性增加，当然，增加的方式也可以为非线性增加，只要是在设定时间内，逐渐增加即可。
为了查询或者设定单片机内各参数，该控制装置预留一路485串口，上位机通过相应的端口连接485串口可查询或设置单片机内需要设置的参数。所设置的参数是根据该控制装置的控制方法的需要而进行设定，因此参数可以根据需要进行修改。这里单片机内各参数包括：上电时间的时间阈值，设定占空比，设定时间，功率设定值等。
以上在开关电源的上电时间达到时间阈值时，储能电机的启动方式为功率逐渐增加的方式，也即软启动，当然，在时间阈值足够大，使得开关电源有充足的时间对电容充电，保证储能电机在负载最大处也能够驱动储能电机运行，那么不使用软启动的方式，直接启动即可。
本实施例中，为了保证软启动的效率，要求储能电机在设定时间1s内启动，作为其他实施方式，也可以不设定软启动的设定时间或者延长设定时间。
断路器储能电机的控制方法实施例：
本实施例提出的断路器储能电机的控制方法，包括以下步骤：
储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于时间阈值，则控制储能电机启动。
断路器储能电机的控制方法的具体实施过程在上述断路器储能电机的控制装置实施例中已经介绍，这里不做赘述。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种断路器储能电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于时间阈值，则控制储能电机启动；
若开关电源上电时，触点CK为闭合的，则控制储能电机在上电时间为时间阈值之后启动；所述触点CK为储能电机工作的辅助触点，且触点CK与储能电机并联；
若开关电源上电时，若触点CK为断开的，在上电时间为时间阈值之后闭合，则控制储能电机在触点CK闭合后立即启动。
2.根据权利要求1所述的断路器储能电机的控制方法，其特征在于，储能电机启动时，控制储能电机的运行功率从零逐渐增加至功率设定值，以保证储能电机正常启动。
3.根据权利要求2所述的断路器储能电机的控制方法，其特征在于，通过增加储能电机的工作电流实现储能电机的运行功率逐渐增加。
4.根据权利要求3所述的断路器储能电机的控制方法，其特征在于，在储能电机的储能回路中串入开关管，通过增加开关管的PWM占空比增加储能电机的工作电流。
5.根据权利要求2所述的断路器储能电机的控制方法，其特征在于，从零逐渐增加至功率设定值的增加方式为线性增加。
6.一种断路器储能电机的控制装置，其特征在于，包括：
驱动电路，包括储能回路，储能回路中串联有开关电源，用于驱动储能电机运行；
控制器，控制器包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
储能电机启动前，检测开关电源的上电时间，若开关电源的上电时间大于等于时间阈值，则控制储能电机启动；
若开关电源上电时，触点CK为闭合的，则控制储能电机在上电时间为时间阈值之后启动；所述触点CK为储能电机工作的辅助触点，且触点CK与储能电机并联；
若开关电源上电时，若触点CK为断开的，在上电时间为时间阈值之后闭合，则控制储能电机在触点CK闭合后立即启动。
7.根据权利要求6所述的断路器储能电机的控制装置，其特征在于，储能回路中还串联有开关管，通过控制开关管的PWM占空比从零增加至设定占空比以实现储能电机的运行功率从零逐渐增加至功率设定值。
8.根据权利要求6所述的断路器储能电机的控制装置，其特征在于，该控制装置还包括用于连接上位机的串口电路，通过串口电路设置时间阈值。
9.根据权利要求7所述的断路器储能电机的控制装置，其特征在于，从零逐渐增加至功率设定值的增加方式为线性增加。
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