CN113410073A - 一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统 - Google Patents

一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统。该方案包括从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；经过I GBT控制转换为可控交流电；通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；以固定周期自动获取在线控制信号，并在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成。该方案通过永磁同步电机进行多级速度调控，实现对于断路器的精准控制，完成关断过程的闭环控制。

Description

一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统
技术领域
本发明涉及高压开关设备技术领域，更具体地，涉及一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统。
背景技术
断路器是进行高压输电线路和配电线路进行电流开断的重要设备，其可靠稳定的开关是保证电力系统安全稳定运行的关键。其中，在配电网中目前最常用的断路器主要采用操作机构提供能量源，进而将机械能作用到断路器的触头上，使断路器触头在操作机构的力的带动下进行灭弧。
但是，现有的技术中，断路器的操作机构主要是采用弹框预储能的方式进行控制，也有部分断路器采用磁吸式的电磁操纵机构，但是，这种方式的开关过程无法控制或者可控性较差，导致无法精确的开关特性进行细微的控制，而且输出效率较低。使得现有的监测手段均无法才遇到设备操作控制过程中。也有研究提出了基于电机的操作机构，但是由于其目的仅为控制断路器进行在过零点进行分合，进而降低开断能量消耗。以上方案均无法进行断路器的精准控制，实现基于监视数据闭环在线关断控制。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统，本方案通过永磁同步电机进行多级速度调控，实现对于断路器的精准控制，完成关断过程的闭环控制。
根据本发明实施例第一方面，提供一种基于电机驱动的断路器控制方法。
在一个或多个实施例中，优选地，所述一种基于电机驱动的断路器控制方法，包括：
从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；
从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电；
通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；
获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；
以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；
根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成；
其中，在断路器动作过程包括合闸过程和分闸过程；
在断路器的所述合闸过程中，断路器从分闸到合闸对应断路器主轴顺时针旋转95°，在断路器的合闸速速保持在0.6m/s与1m/s之间；
在断路器的所述分闸过程中，断路器从合闸到分闸对应断路器主轴逆时针旋转95°，断路器的所述分闸过程前15ms转至26°，分闸速度保持在0.9m/s到1.3m/s之间，断路器的所述分闸过程的26°到41°之间时的断路器主轴转速不低于1m/s。
在一个或多个实施例中，优选地，所述从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电，具体包括：
从交流系统获取稳压的交流电流；
对交流电流进行整流，生成电机驱动系统的直流供电电流；
通过所述直流供电电流向所述储能电容器充电；
在所述储能电容器充电完成后，发出充电准备充分信号。
在一个或多个实施例中，优选地，所述从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电，具体包括：
从所述储能电容器获得直流电能；
经由IGBT组成的桥式逆变电路转换为所述可控交流电；
接收电机控制器发送的IGBT栅极驱动信号，进行所述可控交流电的变换。
在一个或多个实施例中，优选地，所述通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度，具体包括：
通过通态开关采集断路器当前触头的状态；
通过6个布置在电机转轴上的光感通孔采集当前的电机动作速度，其中，所述6个布置光感通孔包括第一光传感器、第二光传感器、第三光传感器、第四光传感器、第五光传感器、第六光传感器；
通过电压传感器采集电机的输入电压；
通过电流传感器采集电机的输入电流。
在一个或多个实施例中，优选地，所述获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号，具体包括：
通过对所述输入状态进行数据滤波，将滤波后的所述在线控制信号收集到所述断路器控制器；
所述断路器控制器发送监视信号向所述电机上的光感通孔；
其中，所述数据滤波过程采用若干个不同滤波频率。
在一个或多个实施例中，优选地，所述以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示，具体包括：
周期性自动的获取在线控制信号，所述在线控制信号包括电压输入、电流输入、功率输入、占空比、控制速度；
根据所述在线控制信号发送电机的控制时序；
所述断路器控制器自动发送当前采集获得的所述输入状态给显示子模块；
所述显示子模块将当前电机速度和断路器的行程以曲线方式展示。
在一个或多个实施例中，优选地，所述根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成，具体包括：
通过所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器获得监测数据；
根据所述监测数据利用第一计算公式获得所有传感器对应的电机运动速度；
根据所有的所述传感器对应的所述电机运动速度，利用第二计算公式计算监测速度；
根据所述监测速度和上一时刻的调控速度定值，利用第三计算公式计算调控速度定值；
根据所述调控速度定值利用第四计算公式计算断路器动作速度；
根据所述调控速度定值利用第五计算公式计算速度控制误差最小时的开通时间；
根据所述开通时间和预设的控制周期利用第六计算公式获得所述电机控制信号占空比；
所述第一计算公式为：
Figure BDA0003151349860000051
其中，v1、v2、v3、v4、v5、v6分别为所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器电机运动速度，t1、t2、t3、t4、t5、t6分别为所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器的获得信号结束时间，t0为所述第一光传感器信号获取时间，L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为所述第一光传感器与所述第二光传感器之间的运动程、所述第二光传感器与所述第三光传感器之间的运动程、所述第三光传感器与所述第四光传感器之间的运动程、所述第四光传感器与所述第五光传感器之间的运动程、所述第五光传感器与所述第六光传感器之间的运动程；
所述第二计算公式：
Figure BDA0003151349860000052
其中，VAVG为所述监测速度；
所述第三计算公式：
Figure BDA0003151349860000053
其中，Vref为调控速度定值，V0为上一时刻的调控速度定值，Un为额定电压，ia为电枢电流，ra为电枢电阻，K为磁通系数，φ为磁通；
所述第四计算公式为：
V＝2π×Vref×r
其中，V为断路器动作速度，r为转动半径；
所述第五计算公式为：
E＝(Vref-f(t1))2
其中，f(t1)为开通时间t1时长对应的预计速度，E为速度控制误差；
所述第六计算公式为：
D＝t1/T
其中，D为所述电机控制信号占空比，T为所述预设的控制周期。
根据本发明实施例第二方面，提供一种基于电机驱动的断路器控制系统。
在一个或多个实施例中，优选地，所述一种基于电机驱动的断路器控制系统包括：
电源供电子模块，用于从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；
逆变驱动子模块，用于从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电；
断路器状态采集子模块，用于通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；
滤波与信号监视子模块，用于获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；
信息通信与输入子模块，用于以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；
控制信号生成子模块，用于根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成。
根据本发明实施例第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
根据本发明实施例第四方面，提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令，其中，所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现本发明实施例第一方面中任一项所述的步骤。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1)本发明实施例中，提供了6级环状传感器布置，进行关断熟读的多级监视，进而完成闭环的关断过程监视。
2)本发明实施例中，提供了多级的断路器控制电机速度调节方法，实现对关断过程的自适应控制，与断路器要求的动作曲线匹配度高。
3)本发明实施例中，通过控制芯片进行断路器动作初期、动作过程实时监控，实现断路器的动作位置和动作曲线的准确控制，并可实现故障预警。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法的流程图。
图2是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电的流程图。
图3是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电的流程图。
图4是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度的流程图。
图5是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号的流程图。
图6是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示的流程图。
图7是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成的流程图。
图8是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制系统的结构图。
图9是本发明一个实施例中一种电子设备的结构图。
具体实施方式
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
断路器是进行高压输电线路和配电线路进行电流开断的重要设备，其可靠稳定的开关是保证电力系统安全稳定运行的关键。其中，在配电网中目前最常用的断路器主要采用操作机构提供能量源，进而将机械能作用到断路器的触头上，使断路器触头在操作机构的力的带动下进行灭弧。
但是，现有的技术中，断路器的操作机构主要是采用弹框预储能的方式进行控制，也有部分断路器采用磁吸式的电磁操纵机构，但是，这种方式的开关过程无法控制或者可控性较差，导致无法精确的开关特性进行细微的控制，而且输出效率较低。使得现有的监测手段均无法才遇到设备操作控制过程中。也有研究提出了基于电机的操作机构，但是由于其目的仅为控制断路器进行在过零点进行分合，进而降低开断能量消耗。以上方案均无法进行断路器的精准控制，实现基于监视数据闭环在线关断控制。
本发明实施例中，提供了一种基于电机驱动的断路器控制方法及系统。该方案通过永磁同步电机进行多级速度调控，实现对于断路器的精准控制，完成关断过程的闭环控制。
根据本发明实施例第一方面，提供一种基于电机驱动的断路器控制方法。
图1是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法的流程图。
如图1所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述一种基于电机驱动的断路器控制方法，包括：
S101、从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；
S102、从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电；
S103、通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；
S104、获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；
S105、以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；
S106、根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成；
其中，在断路器动作过程包括合闸过程和分闸过程；
在断路器的所述合闸过程中，断路器从分闸到合闸对应断路器主轴顺时针旋转95°，在断路器的合闸速速保持在0.6m/s与1m/s之间；
在断路器的所述分闸过程中，断路器从合闸到分闸对应断路器主轴逆时针旋转95°，断路器的所述分闸过程前15ms转至26°，分闸速度保持在0.9m/s到1.3m/s之间，断路器的所述分闸过程的26°到41°之间时的断路器主轴转速不低于1m/s。
在本发明实施例中，进行了电能供应、电路逆变和断路器状态采集的控制，进而通过控制芯片进行断路器动作初期、动作过程实时监控，实现断路器的动作位置和动作曲线的准确控制，并可实现故障预警。
图2是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电的流程图。
如图2所述，在一个或多个实施例中，优选地，所述从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电，具体包括：
S201、从交流系统获取稳压的交流电流；
S202、对交流电流进行整流，生成电机驱动系统的直流供电电流；
S203、通过所述直流供电电流向所述储能电容器充电；
S204、在所述储能电容器充电完成后，发出充电准备充分信号。
在本发明实施例中，由于正常断路器的实际使用环境中均为交流系统供电，因此在此系统中直接将系统中的交流电转化为直流电为电动机进行提供电能。但，为了确保在断电或者在故障情况下，电机操作机构依然能够获得足够的电能。因此，以储能电容器的电能作为操作机构的供电电能。
图3是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电的流程图。
如图3所述，在一个或多个实施例中，优选地，所述从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电，具体包括：
S301、从所述储能电容器获得直流电能；
S302、经由IGBT组成的桥式逆变电路转换为所述可控交流电；
S303、接收电机控制器发送的IGBT栅极驱动信号，进行所述可控交流电的变换。
在本发明实施例中，在通过储能电容器获取电能后，为了进行电机的供电，将电能转换为交流电，但是此交流电的供电时间收到电机控制器的控制，最终，将会形成可控的交流电。
图4是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度的流程图。
如图4所述，在一个或多个实施例中，优选地，所述通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度，具体包括：
S401、通过通态开关采集断路器当前触头的状态；
S402、通过6个布置在电机转轴上的光感通孔采集当前的电机动作速度，其中，所述6个布置光感通孔包括第一光传感器、第二光传感器、第三光传感器、第四光传感器、第五光传感器、第六光传感器；
S403、通过电压传感器采集电机的输入电压；
S404、通过电流传感器采集电机的输入电流。
在本发明实施例中，断路器状态采集包括输入部分和输出部分，对于输出部分主要包括当前的电机的运行状态和速度，对于输入部分主要是进行电压、电流和触头状态的采集，在获得上述信息后可以直接进行断路器的动作控制。
图5是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号的流程图。
如图5所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号，具体包括：
S501、通过对所述输入状态进行数据滤波，将滤波后的所述在线控制信号收集到所述断路器控制器；
S502、所述断路器控制器发送监视信号向所述电机上的光感通孔；
其中，所述数据滤波过程采用若干个不同滤波频率。
在本发明实施例中，进行断路器控制的数据采集过程中，具体的对于输入状态进行滤波，对于监视信号直接发送至电机上的光感通孔。
图6是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示的流程图。
如图6所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示，具体包括：
S601、周期性自动的获取在线控制信号，所述在线控制信号包括电压输入、电流输入、功率输入、占空比、控制速度；
S602、根据所述在线控制信号发送电机的控制时序；
S603、所述断路器控制器自动发送当前采集获得的所述输入状态给显示子模块；
S604、所述显示子模块将当前电机速度和断路器的行程以曲线方式展示。
在本发明实施例中，为了能够进行准确的数据控制，进行周期性自动的数据采集，并根据所述的电机控制时序，进行后续的电机控制。确保电机能够有足够的控制实时性，并能够在线的显示当前的状态。
图7是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制方法中的根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成的流程图。
如图7所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成，具体包括：
S701、通过所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器获得监测数据；
S702、根据所述监测数据利用第一计算公式获得所有传感器对应的电机运动速度；
S703、根据所有的所述传感器对应的所述电机运动速度，利用第二计算公式计算监测速度；
S704、根据所述监测速度和上一时刻的调控速度定值，利用第三计算公式计算调控速度定值；
S705、根据所述调控速度定值利用第四计算公式计算断路器动作速度；
S706、根据所述调控速度定值利用第五计算公式计算速度控制误差最小时的开通时间；
S707、根据所述开通时间和预设的控制周期利用第六计算公式获得所述电机控制信号占空比；
所述第一计算公式为：
Figure BDA0003151349860000141
其中，v1、v2、v3、v4、v5、v6分别为所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器电机运动速度，t1、t2、t3、t4、t5、t6分别为所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器的获得信号结束时间，t0为所述第一光传感器信号获取时间，L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为所述第一光传感器与所述第二光传感器之间的运动程、所述第二光传感器与所述第三光传感器之间的运动程、所述第三光传感器与所述第四光传感器之间的运动程、所述第四光传感器与所述第五光传感器之间的运动程、所述第五光传感器与所述第六光传感器之间的运动程；
所述第二计算公式：
Figure BDA0003151349860000151
其中，VAVG为所述监测速度；
所述第三计算公式：
Figure BDA0003151349860000152
其中，Vref为调控速度定值，V0为上一时刻的调控速度定值，Un为额定电压，ia为电枢电流，ra为电枢电阻，K为磁通系数，φ为磁通；
所述第四计算公式为：
V＝2π×Vref×r
其中，V为断路器动作速度，r为转动半径；
所述第五计算公式为：
E＝(Vref-f(t1))2
其中，f(t1)为开通时间t1时长对应的预计速度，E为速度控制误差；
所述第六计算公式为：
D＝t1/T
其中，D为所述电机控制信号占空比，T为所述预设的控制周期。
在本发明实施例中，在进行断路器的动作速度控制时，提供了6级环状传感器布置，进行关断时刻的多级监视，进而完成闭环的关断过程监视；此外，通过多级的断路器控制电机速度调节方法，实现对关断过程的自适应控制，对于速度误差最小的前提下获取预测的占空比控制，使断路器要求的动作曲线与实际动作匹配度高。
本发明实施例第二方面，提供一种基于电机驱动的断路器控制系统。
图8是本发明一个实施例的一种基于电机驱动的断路器控制系统的结构图。
如图8所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述一种基于电机驱动的断路器控制系统包括：
电源供电子模块801，用于从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；
逆变驱动子模块802，用于从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电；
断路器状态采集子模块803，用于通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；
滤波与信号监视子模块804，用于获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；
信息通信与输入子模块805，用于以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；
控制信号生成子模块806，用于根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成。
本发明实施例中，将全部的断路器控制方法生成为多个子模块，进行了电能供应、电路逆变和断路器状态采集的控制。最终，通过控制芯片进行断路器动作初期、动作过程实时监控，实现断路器的动作位置和动作曲线的准确控制。此外，通过对于控制信号的自动生成，实现基于占空比的断路器的运行状态的快速精准控制。
根据本发明实施例第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
根据本发明实施例第四方面，提供一种电子设备。图9是本发明一个实施例中一种电子设备的结构图。图9所示的电子设备为通用电机驱动的断路器控制装置，其包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器901和存储器902。处理器901和存储器902通过总线903连接。存储器902适于存储处理器901可执行的指令或程序。处理器901可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器901通过执行存储器902所存储的指令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线903将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器904和显示装置以及输入/输出(I/O)装置905。输入/输出(I/O)装置905可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出装置905通过输入/输出(I/O)控制器906与系统相连。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1)本发明实施例中，提供了6级环状传感器布置，进行关断熟读的多级监视，进而完成闭环的关断过程监视。
2)本发明实施例中，提供了多级的断路器控制电机速度调节方法，实现对关断过程的自适应控制，与断路器要求的动作曲线匹配度高。
3)本发明实施例中，通过控制芯片进行断路器动作初期、动作过程实时监控，实现断路器的动作位置和动作曲线的准确控制，并可实现故障预警。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，该方法包括：
从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；
从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电；
通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；
获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；
以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；
根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成；
其中，在断路器动作过程包括合闸过程和分闸过程；
在断路器的所述合闸过程中，断路器从分闸到合闸对应断路器主轴顺时针旋转95°，在断路器的合闸速速保持在0.6m/s与1m/s之间；
在断路器的所述分闸过程中，断路器从合闸到分闸对应断路器主轴逆时针旋转95°，断路器的所述分闸过程前15ms转至26°，分闸速度保持在0.9m/s到1.3m/s之间，断路器的所述分闸过程的26°到41°之间时的断路器主轴转速不低于1m/s。
2.如权利要求1所述的一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，所述从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电，具体包括：
从交流系统获取稳压的交流电流；
对交流电流进行整流，生成电机驱动系统的直流供电电流；
通过所述直流供电电流向所述储能电容器充电；
在所述储能电容器充电完成后，发出充电准备充分信号。
3.如权利要求1所述的一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，所述从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电，具体包括：
从所述储能电容器获得直流电能；
经由IGBT组成的桥式逆变电路转换为所述可控交流电；
接收电机控制器发送的IGBT栅极驱动信号，进行所述可控交流电的变换。
4.如权利要求1所述的一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，所述通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度，具体包括：
通过通态开关采集断路器当前触头的状态；
通过6个布置在电机转轴上的光感通孔采集当前的电机动作速度，其中，所述6个布置光感通孔包括第一光传感器、第二光传感器、第三光传感器、第四光传感器、第五光传感器、第六光传感器；
通过电压传感器采集电机的输入电压；
通过电流传感器采集电机的输入电流。
5.如权利要求1所述的一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，所述获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号，具体包括：
通过对所述输入状态进行数据滤波，将滤波后的所述在线控制信号收集到所述断路器控制器；
所述断路器控制器发送监视信号向所述电机上的光感通孔；
其中，所述数据滤波过程采用若干个不同滤波频率。
6.如权利要求1所述的一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，所述以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示，具体包括：
周期性自动的获取在线控制信号，所述在线控制信号包括电压输入、电流输入、功率输入、占空比、控制速度；
根据所述在线控制信号发送电机的控制时序；
所述断路器控制器自动发送当前采集获得的所述输入状态给显示子模块；
所述显示子模块将当前电机速度和断路器的行程以曲线方式展示。
7.如权利要求4所述的一种基于电机驱动的断路器控制方法，其特征在于，所述根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成，具体包括：
通过所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器获得监测数据；
根据所述监测数据利用第一计算公式获得所有传感器对应的电机运动速度；
根据所有的所述传感器对应的所述电机运动速度，利用第二计算公式计算监测速度；
根据所述监测速度和上一时刻的调控速度定值，利用第三计算公式计算调控速度定值；
根据所述调控速度定值利用第四计算公式计算断路器动作速度；
根据所述调控速度定值利用第五计算公式计算速度控制误差最小时的开通时间；
根据所述开通时间和预设的控制周期利用第六计算公式获得所述电机控制信号占空比；
所述第一计算公式为：
Figure FDA0003151349850000041
其中，v1、v2、v3、v4、v5、v6分别为所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器电机运动速度，t1、t2、t3、t4、t5、t6分别为所述第一光传感器、所述第二光传感器、所述第三光传感器、所述第四光传感器、所述第五光传感器、所述第六光传感器的获得信号结束时间，t0为所述第一光传感器信号获取时间，L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为所述第一光传感器与所述第二光传感器之间的运动程、所述第二光传感器与所述第三光传感器之间的运动程、所述第三光传感器与所述第四光传感器之间的运动程、所述第四光传感器与所述第五光传感器之间的运动程、所述第五光传感器与所述第六光传感器之间的运动程；
所述第二计算公式：
Figure FDA0003151349850000042
其中，VAVG为所述监测速度；
所述第三计算公式：
Figure FDA0003151349850000043
其中，Vref为调控速度定值，V0为上一时刻的调控速度定值，Un为额定电压，ia为电枢电流，ra为电枢电阻，K为磁通系数，φ为磁通；
所述第四计算公式为：
V＝2π×Vref×r
其中，V为断路器动作速度，r为转动半径；
所述第五计算公式为：
E＝(Vref-f(t1))2
其中，f(t1)为开通时间t1时长对应的预计速度，E为速度控制误差；
所述第六计算公式为：
D＝t1/T
其中，D为所述电机控制信号占空比，T为所述预设的控制周期。
8.一种基于电机驱动的断路器控制系统，其特征在于，该系统包括：
电源供电子模块，用于从交流系统获得交流电能，对所述交流电能进行整流后，向储能电容器充电；
逆变驱动子模块，用于从所述储能电容器获得直流电能，经过IGBT控制转换为可控交流电；
断路器状态采集子模块，用于通过通态开关、电压传感器、电流传感器采集电机的输入状态，通过光感通孔采集电机动作速度；
滤波与信号监视子模块，用于获取所述输入状态发送至断路器控制器，并向电机的光感通孔发送监视信号；
信息通信与输入子模块，用于以固定周期自动获取在线控制信号，并根据电机控制时序和所述输入状态在显示子模块进行当前电机速度和断路器行程的曲线展示；
控制信号生成子模块，用于根据6个布置光感通孔获得速度，并根据电机速度获得断路器动作速度，进而进行电机控制信号占空比的生成。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令，其中，所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的步骤。
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