高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置的制作方法

本实用新型涉及电气自动化控制技术领域，特别涉及高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置。

背景技术：

高压断路器开关电容网络电机操动机构的机械传动简单，零部件少，线圈励磁电流产生的磁场和永磁磁场相互作用驱动转子转动，进而带动断路器的传动轴完成分合闸操作，无需传统的机械脱扣及锁扣装置，这种简单、直接的传动方式使得电机操动机构的分合闸时间稳定且运动时间分散性小。但是，其电机的响应时间以及断路器的分合闸速度受电容器组储存电压的影响。当储能过高时，电机的响应时间短，断路器的分合闸速度快，但电容器剩余电压较高并且对断路器触头的冲击较大；当储能较低时，电机的响应时间长分合闸速度慢或者无法完成分合闸操作，无法满足断路器的分合闸要求。对于断路器而言电机的响应时间、断路器的分合闸速度和时间都是其重要的工作特性。目前对于高压断路器电机操动机构既减少电机的相应时间又提高分合闸速度并没有较好的方法，因此，需要一种新的控制系统来提高断路器的工作特性。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型利用旋转编码器、角位移传感器及霍尔电流传感器对永磁无刷直流电机的转速、角位移及线圈电流进行实时采集，并根据采集的信号对电机的转动过程进行调节，这样做既可以减小电机启动时的响应时间与断路器分合闸动作的时间，又能降低分合闸末期触头运动速度，进而降低动、静触头的刚性碰撞，减少触头因碰撞造成的能量损失，避免线圈烧毁，延长机构使用寿命。

本实用新型提供了一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，该装置包括直流电源模块、调压器、霍尔电流传感器、旋转编码器、霍尔位置传感器、角位移传感器、线圈电流检测电路、电机转速检测电路、位置捕获电路、转子行程检测电路、整流桥、开关电容网络、电容电压监测及充电电路、遥控器模块、DSP处理器、驱动电路、IGBT全桥整流电路和永磁无刷直流电机；

所述开关电容网络包括储能电容器、整流二极管和IGBT；

所述直流电源模块和调压器均电连接市电，所述直流电源模块的输出端分别电连接霍尔电流传感器的输入端、旋转编码器的输入端、霍尔位置传感器的输入端、角位移传感器的输入端、线圈电流检测电路的第一输入端、DSP处理器的VCC端和驱动电路的VCC端，所述霍尔电流传感器的输出端电连接线圈电流检测电路的第二输入端，所述旋转编码器的输出端电连接电机转速检测电路的输入端，所述霍尔位置传感器的输出端电连接位置捕获电路的输入端，所述角位移传感器的输出端电连接转子行程检测电路的输入端，所述调压器的第一输出端和第二输出端分别电连接整流桥的第一输入端和第二输入端，所述整流桥的第一输出端电连接开关电容网络中储能电容器的正极与整流二极管的阳极，所述开关电容网络中储能电容器的正极与整流二极管的阳极同时电连接电容电压监测及充电电路的第一输入端，所述整流桥的第二输出端电连接电容电压监测及充电电路的第二输入端，所述电容电压监测及充电电路的第一输出端电连接开关电容网络中储能电容器的负极，所述线圈电流检测电路的输出端、电机转速检测电路的输出端、位置捕获电路的输出端、转子行程检测电路的输出端、遥控器模块的输出端和电压监测及充电电路的第二输出端分别电连接DSP处理器的不同输入端，所述DSP处理器的输出端分别电连接电容电压监测及充电电路的第三输入端和驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端分别电连接IGBT全桥整流电路的输入端和开关电容网络中的IGBT 输入端，所述IGBT全桥整流电路第一输出端电连接开关电容网络中储能电容器的负极端，且开关电容网络中储能电容器的正极端电连接IGBT全桥整流电路的输入端，所述IGBT全桥整流电路的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别电连接永磁无刷直流电机操纵机构的三相输入端。

所述旋转编码器采用的型号为E6B2-CWZ1X1000P/R，所述电机转速检测电路的总线收发器的型号为SN74LVCH245A，所述DSP处理器的型号为MS320F28335，所述旋转编码器的0引脚电连接直流电源模块的+5V引脚，所述旋转编码器的1引脚接地，旋转编码器的2引脚电连接电机转速检测电路的A1引脚，所述电机转速检测电路的B1引脚电连接DSP处理器的CAP4 引脚，电机转速检测电路的VCC引脚和DIR引脚均电连接3.3V的电源，且电机转速检测电路的OE引脚、GND引脚和A4引脚～A8引脚均接地；

所述霍尔位置传感器包括霍尔盘和三个霍尔元件，每个所述霍尔元件的型号为TO-92UA，每个所述霍尔元件固定安装在高压断路器开关电容网络电机操动机构端部霍尔盘的不同位置，所述位置捕获电路的个数有三个，每个所述位置捕获电路包括第一降压稳压器、第一电容和第二电容，所述降压稳压器的型号为LTI930，所述第一电容的一端电连接降压稳压器的输入端，第一电容的另一端接地，所述第二电容的一端电连接降压稳压器的输出端，第二电容的另一端接地，且降压稳压器的接地端接地，且降压稳压器的输入端作为位置捕获电路的 1引脚，降压稳压器的输出端作为位置捕获电路的2引脚，降压稳压器的接地端作为位置捕获电路的0引脚，每个所述霍尔元件的0引脚均电连接直流电源模块的+5V引脚，且每个霍尔元件的1引脚接地，每个所述霍尔元件的A引脚、B引脚和C引脚均电连接位置捕获电路的1引脚，每个所述位置捕获电路的0引脚接地，每个所述位置捕获电路的2引脚分别电连接DSP处理器的CAP1引脚、CAP2引脚和CAP3引脚；

所述霍尔电流传感器的个数为三个，每个所述霍尔电流传感器的型号为CHF-400B，霍尔电流传感器的0引脚和1引脚分别电连接直流电源模块的+12V引脚和-12V引脚，霍尔电流传感器的3引脚接地，每个所述线圈电流检测电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的输入端作为线圈电流检测电路的0引脚，所述第二运算放大器的输出端作为线圈电流检测电路的1引脚，所述第一运算放大器的负极和正极分别作为线圈电流检测电路的2引脚和3引脚，所述第二运算放大器的正极和负极分别作为线圈电流检测电路的4 引脚和5引脚；所述线圈电流检测电路的0引脚电连接霍尔电流传感器的2引脚，每个所述线圈电流检测电路的1引脚分别电连接DSP处理器的ADCINB0引脚、ADCINB1引脚和ADCINB2 引脚，所述线圈电流检测电路的2和4引脚均电连接直流电源模块的+12V引脚，所述线圈电流检测电路的3和5引脚均电连接直流电源模块的-12V引脚；

所述角位移传感器型号为WDD35D4，所述转子行程检测电路的第二降压稳压器的型号为 LM3940，所述转子行程检测电路包括第二降压稳压器、第三电容和第四电容，所述第三电容的一端电连接第二降压稳压器的输入端，第三电容的另一端接地，所述第四电容的一端电连接第二降压稳压器的输出端，第四电容另一端接地，且第二降压稳压器的接地端接地，且第二降压稳压器的输入端作为转子行程检测电路的1引脚，第二降压稳压器的输出端作为转子行程检测电路的2引脚，第二降压稳压器的接地端作为转子行程检测电路的0引脚，所述角位移传感器的2引脚接地，所述角位移传感器的0引脚电连接直流电源模块1的+5V引脚，且角位移传感器的1引脚电连接转子行程检测电路的1引脚，所述转子行程检测电路的0引脚接地，且转子行程检测电路的2引脚电连接DSP处理器的ADCINA4引脚，且DSP处理器的 VCC引脚电连接直流电源模块的+5V引脚。

所述开关电容网络中储能电容器包括交叉电容C1和交叉电容C2，所述交叉电容C1的正极和交叉电容C2的正极为储能电容器的正极，所述交叉电容C1的负极和交叉电容C2的负极为储能电容器的负极，整流二极管包括二极管D7和二极管D8，所述二极管D7的阳极为整流二极管的阳极，所述二极管D8的阳极为整流二极管的阴极，所述交叉电容C1与交叉电容C2 的规格参数相同，二极管D7与二极管D8的规格参数相同，所述交叉电容C1和交叉电容C2 两端的电压大小相等。

所述驱动电路为采用型号为DA962D7的七单元IGBT驱动板，所述IGBT全桥整流电路是由六个IGBT和续流二极管D1～D6构成的，所述六个IGBT的型号为Infineon FF300R17KE3，所述驱动电路的GND引脚接地，且驱动电路的VCC引脚电连接直流电源模块1的+15V引脚，所述驱动电路的sPWM1～sPWM7引脚分别电连接DSP处理器的PWM1～PWM7引脚，所述驱动电路的Output1～6引脚电连接IGBT全桥整流电路的T1～T6引脚，且Output7引脚电连接开关电容网络中的IGBT的T7端。

所述电容电压检测及充电电路包括电容电压检测电路和电容电压充电电路，所述电容电压检测电路包括第一线性光耦和运算放大器，所述电容电压充电电路包括第二线性光耦和 IGBT，且第一线性光耦和第二线性光耦的型号均为HCNR200，所述运算放大器的型号为OP07，所述第一线性光耦的输入端通过电感L1电连接开关电容网络中储能电容器的正极，第一线性光耦的的VCC端电连接直流电源模块的+5V引脚，所述第一线性光耦的输出端通过并联电阻 R2后与运算放大器的输入端电连接，且电阻R2的另一端接地，所述运算放大器的输出端通过先串联电阻R6再并联电容C3后与DSP处理器的ADCINA0引脚电连接，且电容C3的另一端接地，所述运算放大器的负极端电连接直流电源模块的+12V引脚，运算放大器的正极端电连接直流电源模块的+12V引脚，所述第一线性光耦中光电二极管通过二极管D2与电阻R1和电阻R7并联，所述第二线性光耦中光电二极管的输入端通过先并联电容C4再与电阻R4串联之后电连接DSP处理器的GPIO54引脚，电容C4的另一端接地，所述第二线性光耦发光二极管输出端的进线端通过并联电容C2、电容C1和二极管D1之后与开关电容网络中储能电容器的负极连接，所述第二线性光耦发光二极管输出端的出线端通过电阻R5与IGBT栅极相连，且 R5的输入端并联电阻R3的一端，电阻R5的另一端并联二极管D3的阴极，所述电阻R3和二极管D3的阳极连接电容C2，所述电容电压检测及充电电路的2引脚电连接DSP处理器的 ADCINA0引脚，所述电容电压检测及充电电路的3引脚电连接DSP处理器的GPIO54引脚。

所述整流桥的型号为6RI100G-160，所述整流桥的0引脚和1引脚电连接调压器的第一输出端和第二输出端，所述整流桥的2引脚电连接电容电压检测及充电电路的4引脚，所述整流桥的3引脚电连接开关电容网络中储能电容器的正极。

所述遥控器模块的型号为PT2272-M4，所述遥控器模块的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别电连接DSP处理器的GPIO49引脚、GPIO51引脚和GPIO53引脚。

有益效果：

本实用新型通过在高压断路器开关电容网络电机操动机构的操作过程中，利用旋转编码器、角位移传感器及霍尔电流传感器对永磁无刷直流电机的转速、角位移及线圈电流进行实时采集，并根据采集的信号对电机的转动过程进行调节，同时开关电容网络在储能阶段采用并联充电，在电机操动机构动作时，采用电容器串联方式放电，并又在分合闸的末期立即改为并联形式，这样做既可以减小电机启动时的响应时间与断路器分合闸动作的时间，又能降低分合闸末期触头运动速度，进而降低动、静触头的刚性碰撞，避免出现触头合闸弹跳现象，提高高压断路器开关电容网络电机操动机构动作的可靠性，减少触头因碰撞造成的能量损失，避免线圈烧毁，延长机构使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置的结构图；

图2为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中驱动电路原理图；

图3为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中旋转编码器接线图；

图4为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中DSP处理器引脚示意图；

图5为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中直流电源模块接线图；

图6为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中电机转速检测电路原理图；

图7为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中霍尔位置传感器接线图；

图8为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中位置捕获电路原理图；

图9为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中霍尔电流传感器接线图；

图10为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中线圈电流检测电路原理图；

图11为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中角位移传感器接线图；

图12为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中转子行程检测电路原理图；

图13为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中整流桥接线图；

图14为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中开关电容网络图；

图15为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中电容电压监测及充电电路原理图；

图16为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中IGBT全桥整流电路原理图；

图17为本实用新型提供的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置中遥控器模块接线图。

图中：1、直流电源模块，2、调压器，3、霍尔电流传感器，4、旋转编码器，5、霍尔位置传感器，501、霍尔盘，502、霍尔元件，6、角位移传感器，7、线圈电流检测电路，701 第一运算放大器，702第二运算放大器，8、电机转速检测电路，9、位置捕获电路，901、第一降压稳压器，902、第一电容，903、第二电容，10、转子行程检测电路，1001、第二降压稳压器，1002、第三电容，1003、第四电容，11、整流桥，12、开关电容网络，13、电容电压监测及充电电路，14、遥控器模块，15、DSP处理器，16、驱动电路，17、IGBT全桥整流电路，18、永磁无刷直流电机。

具体实施方式

下面将结合实用新型实施例中的附图，对实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，

如图1所示，本实用新型提供了一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置，该装置包括直流电源模块1、调压器2、霍尔电流传感器3、旋转编码器4、霍尔位置传感器 5、角位移传感器6、线圈电流检测电路7、电机转速检测电路8、位置捕获电路9、转子行程检测电路10、整流桥11、开关电容网络12、电容电压监测及充电电路13、遥控器模块14、 DSP处理器15、驱动电路16、IGBT全桥整流电路17和永磁无刷直流电机18；

所述开关电容网络12包括储能电容器、整流二极管和IGBT；

所述直流电源模块1和调压器2均电连接市电，所述直流电源模块1的输出端分别电连接霍尔电流传感器3的输入端、旋转编码器4的输入端、霍尔位置传感器5的输入端、角位移传感器6的输入端、线圈电流检测电路7的第一输入端、DSP处理器15的VCC端和驱动电路16的VCC端，所述霍尔电流传感器3的输出端电连接线圈电流检测电路7的第二输入端，所述旋转编码器4的输出端电连接电机转速检测电路8的输入端，所述霍尔位置传感器5的输出端电连接位置捕获电路9的输入端，所述角位移传感器6的输出端电连接转子行程检测电路10的输入端，所述调压器2的第一输出端和第二输出端分别电连接整流桥11的第一输入端和第二输入端，所述整流桥11的第一输出端电连接开关电容网络12中储能电容器的正极与整流二极管的阳极，所述开关电容网络12中储能电容器的正极与整流二极管的阳极同时电连接电容电压监测及充电电路13的第一输入端，所述整流桥11的第二输出端电连接电容电压监测及充电电路13的第二输入端，所述电容电压监测及充电电路13的第一输出端电连接开关电容网络12中储能电容器的负极，所述线圈电流检测电路7的输出端、电机转速检测电路8的输出端、位置捕获电路9的输出端、转子行程检测电路10的输出端、遥控器模块 14的输出端和电压监测及充电电路13的第二输出端分别电连接DSP处理器15的不同输入端，所述DSP处理器15的输出端分别电连接电容电压监测及充电电路13的第三输入端和驱动电路16的输入端，所述驱动电路16的输出端分别电连接IGBT全桥整流电路17的输入端和开关电容网络12中的IGBT输入端，所述IGBT全桥整流电路17第一输出端电连接开关电容网络12中储能电容器的负极端，且开关电容网络12中储能电容器的正极端电连接IGBT全桥整流电路17的输入端，所述IGBT全桥整流电路17的第二输出端、第三输出端和第四输出端分别电连接永磁无刷直流电机18操纵机构的三相输入端。

如图2所示，所述驱动电路16为采用型号为七单元IGBT驱动板DA962D7的驱动电路16，并对DSP处理器15的PWM信号进行升压操作，实现对IGBT的有效导通和截止，可以获得良好的上升下降沿波，实现IGBT全桥整流电路的驱动，所述IGBT全桥整流电路17是由六个 IGBT和续流二极管D1～D6构成的，所述六个IGBT的型号为Infineon FF300R17KE3，所述驱动电路16的GND引脚接地，且驱动电路16的VCC引脚电连接直流电源模块1的+15V引脚，所述驱动电路16的sPWM1～sPWM7引脚分别电连接DSP处理器15的PWM1～PWM7引脚，所述驱动电路16的Output1～6引脚电连接IGBT全桥整流电路17的T1～T6引脚，且Output7引脚电连接开关电容网络12中的IGBT的T7端。

如图3所示，所述旋转编码器4安装在高压断路器开关电容网络电机操动机构主轴同轴位置，在高压断路器开关电容网络电机操动机构转动过程中，旋转编码器4用来采集高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速信号，且旋转编码器4采用型号为E6B2-CWZ1X1000P/R 的旋转编码器，所述电机转速检测电路8的总线收发器的型号为SN74LVCH245A，如图4所示，所述DSP处理器15的型号为MS320F28335，DSP处理器15为高压断路器开关电容网络电机操动机构控制装置的核心处理器，在高压GIS隔离开关摆角电机操动机构转动过程中，对实时获取的高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速信号、三相线圈的电流信号和角位移信号进行PID控制，实时调节高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速，并对电容电压检测、充电电路以及开关电容网络12的IGBT发出控制指令，如图5所示，所述旋转编码器4 的0引脚电连接直流电源模块1的+5V引脚，所述旋转编码器4的1引脚接地，旋转编码器4 的2引脚电连接电机转速检测电路8的A1引脚，如图6所示，电机转速检测电路8用于获取旋转编码器4采集的高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速信号，实现5V到3V的高精度电平转换，将转速信号传递给DSP处理器15，所述电机转速检测电路8的B1引脚电连接DSP处理器15的CAP4引脚，电机转速检测电路8的VCC引脚和DIR引脚均电连接3.3V的电源，且电机转速检测电路8的OE引脚、GND引脚和A4引脚～A8引脚均接地；

如图7所示，所述霍尔位置传感器5包括霍尔盘501和三个霍尔元件502，每个霍尔元件502的型号为TO-92UA，每个所述霍尔元件502固定安装在高压断路器开关电容网络电机操动机构端部霍尔盘501的不同位置，在电机转动过程中，霍尔位置传感器5用来采集高压断路器开关电容网络电机操动机构转子的位置信号，如图8所示，位置捕获电路9获取霍尔位置传感器5采集的转子的位置信号，并将该5V输出信号转换成3V信号，将转子的位置信号传递给DSP处理器15，所述位置捕获电路9的个数有三个，且每个位置捕获电路9包括第一降压稳压器901、第一电容902和第二电容903，所述降压稳压器901的型号为LTI930，所述第一电容902的一端电连接降压稳压器901的输入端，第一电容902的另一端接地，所述第二电容903的一端电连接降压稳压器901的输出端，第二电容903的另一端接地，且降压稳压器901的接地端接地，且降压稳压器901的输入端作为位置捕获电路9的1引脚，降压稳压器901的输出端作为位置捕获电路9的2引脚，降压稳压器901的接地端作为位置捕获电路9的0引脚，每个所述霍尔元件502的0引脚均电连接直流电源模块1的+5V引脚，且每个霍尔元件502的1引脚接地，每个所述霍尔元件502的A引脚、B引脚和C引脚均电连接位置捕获电路9的1引脚，每个所述位置捕获电路9的0引脚接地，每个所述位置捕获电路9的2引脚分别电连接DSP处理器15的CAP1引脚、CAP2引脚和CAP3引脚；

如图9所示，所述霍尔电流传感器3的个数为三个，每个所述霍尔电流传感器3的型号为CHF-400B，霍尔电流传感器3穿过高压断路器开关电容网络电机操动机构的三相线圈，在高压断路器开关电容网络电机操动机构转动过程中，霍尔电流传感器3采集三相线圈的电流信号，霍尔电流传感器的0引脚和1引脚分别电连接直流电源模块的+12V引脚和-12V引脚，霍尔电流传感器的3引脚接地，如图10所示，线圈电流检测电路7用于获取的霍尔电流传感器3采集的三相线圈的电流信号，将电流信号传递给DSP处理器15，保证外部电路与控制电路的电气隔离，提高采集精度，每个所述线圈电流检测电路7包括第一运算放大器701和第二运算放大器702，所述第一运算放大器701的输入端作为线圈电流检测电路7的0引脚，所述第二运算放大器702的输出端作为线圈电流检测电路7的1引脚，所述第一运算放大器 701的负极和正极分别作为线圈电流检测电路7的2引脚和3引脚，所述第二运算放大器702 的正极和负极分别作为线圈电流检测电路7的4引脚和5引脚；所述线圈电流检测电路7的 0引脚电连接霍尔电流传感器3的2引脚，每个所述线圈电流检测电路7的1引脚分别电连接DSP处理器15的ADCINB0引脚、ADCINB1引脚和ADCINB2引脚，所述线圈电流检测电路7 的2和4引脚均电连接直流电源模块1的+12V引脚，所述线圈电流检测电路7的3和5引脚均电连接直流电源模块1的-12V引脚；

如图11所示，所述角位移传感器6型号为WDD35D4，所述角位移传感器6安装在高压断路器开关电容网络电机操动机构主轴同轴位置，在电机转动过程中，角位移传感器6采集高压断路器开关电容网络电机操动机构的角位移信号，如图12所示，所述转子行程检测电路 10的第二降压稳压器1001的型号为LM3940，转子行程检测电路10用于获取的角位移传感器 6采集的高压断路器开关电容网络电机操动机构的角位移信号，并实现5V到3V的电平转换，将角位移信号传递给DSP处理器15，所述转子行程检测电路10包括第二降压稳压器1001、第三电容1002和第四电容1003，所述第三电容1002的一端电连接第二降压稳压器1001的输入端，第三电容1002的另一端接地，所述第四电容1003的一端电连接第二降压稳压器1001 的输出端，第四电容1003另一端接地，且第二降压稳压器1001的接地端接地，且第二降压稳压器1001的输入端作为转子行程检测电路10的1引脚，第二降压稳压器1001的输出端作为转子行程检测电路10的2引脚，第二降压稳压器1001的接地端作为转子行程检测电路10 的0引脚，所述角位移传感器6的2引脚接地，所述角位移传感器6的0引脚电连接直流电源模块1的+5V引脚，且角位移传感器6的1引脚电连接转子行程检测电路10的1引脚，所述转子行程检测电路10的0引脚接地，且转子行程检测电路10的2引脚电连接DSP处理器 15的ADCINA4引脚，且DSP处理器15的VCC引脚电连接直流电源模块1的+5V引脚。

如图13所示，所述整流桥11的型号为6RI100G-160，整流桥11用于将调压器2的交流电转变为直流电，通过电容电压检测及充电电路13为开关电容网络12的储能电容器充电，所述整流桥11的0引脚和1引脚电连接调压器2的第一输出端和第二输出端，所述整流桥 11的2引脚电连接电容电压检测及充电电路13的4引脚，所述整流桥11的3引脚电连接开关电容网络12中储能电容器的正极。

如图14所示，所述开关电容网络12中储能电容器包括交叉电容C1和交叉电容C2，所述交叉电容C1的正极和交叉电容C2的正极为储能电容器的正极，所述交叉电容C1的负极和交叉电容C2的负极为储能电容器的负极，整流二极管包括二极管D7和二极管D8，所述二极管D7的阳极为整流二极管的阳极，所述二极管D8的阳极为整流二极管的阴极，所述交叉电容C1与交叉电容C2的规格参数相同，二极管D7与二极管D8的规格参数相同，所述交叉电容C1和交叉电容C2两端的电压大小相等，当IGBT导通时，二极管D7、D8截止，电容C1、C2交叉串联放电，此时放电电压为并联储能电压的2倍，可以有效地减少电机启动时的响应时间，缩短断路器的分合闸时间，提高断路器的分合闸速度。

如图15所示，电容电压检测及充电电路13用于将储能电容器的输出电压进行降压处理，将储能电容器输出电压缩小200倍后提供给DSP处理器15，同时实现对储能电容器的充电，所述电容电压检测及充电电路13包括电容电压检测电路和电容电压充电电路，所述电容电压检测电路包括第一线性光耦和运算放大器，所述电容电压充电电路包括第二线性光耦和IGBT，且第一线性光耦和第二线性光耦的型号均为HCNR200，所述运算放大器的型号为OP07，所述第一线性光耦的输入端通过电感L1电连接开关电容网络12中储能电容器的正极，第一线性光耦的VCC端电连接直流电源模块1的+5V引脚，所述第一线性光耦的输出端通过并联电阻R2后与运算放大器的输入端电连接，且电阻R2的另一端接地，所述运算放大器的输出端通过先串联电阻R6再并联电容C3后与DSP处理器15的ADCINA0引脚电连接，且电容C3的另一端接地，所述运算放大器的负极端电连接直流电源模块1的+12V引脚，运算放大器的正极端电连接直流电源模块1的+12V引脚，所述第一线性光耦中光电二极管通过二极管D2与电阻R1和电阻R7并联，所述第二线性光耦中光电二极管的输入端通过先并联电容C4再与电阻R4串联之后电连接DSP处理器15的GPIO54引脚，电容C4的另一端接地，所述第二线性光耦发光二极管输出端的进线端通过并联电容C2、电容C1和二极管D1之后与开关电容网络 12中储能电容器的负极连接，所述第二线性光耦发光二极管输出端的出线端通过电阻R5与 IGBT栅极相连，且R5的输入端并联电阻R3的一端，电阻R5的另一端并联二极管D3的阴极，所述电阻R3和二极管D3的阳极连接电容C2，所述电容电压检测及充电电路13的2引脚电连接DSP处理器15的ADCINA0引脚，所述电容电压检测及充电电路13的3引脚电连接DSP 处理器15的GPIO54引脚。

如图16所示，所述IGBT全桥整流电路17是由六个IGBT和续流二极管D1～D6构成的， GBT全桥整流电路17通过控制IGBT的导通和截止，所述六个IGBT的型号为Infineon FF300R17KE3，所述IGBT全桥整流电路17的0引脚电连接开关电容网络12中储能电容器的正极，所述IGBT全桥整流电路17的1引脚电连接开关电容网络12中储能电容器的负极，IGBT 全桥整流电路17的T1～T6引脚分别电连接驱动电路16的G引脚，IGBT全桥整流电路的2～ 7引脚分别电连接驱动电路的C引脚，IGBT全桥整流电路17的8～13引脚分别电连接驱动电路的E引脚，IGBT全桥整流电路的14～16引脚分别电连永磁无刷直流电机18操动机构的A、 B、C三相线圈。

如图17所示，所述遥控器模块14的型号为PT2272-M4，所述遥控器模块14的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别电连接DSP处理器15的GPIO49引脚、GPIO51引脚和GPIO53 引脚。

所述高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制方法，采用上述的高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置实现，所述方法包括：

步骤1、手动控制遥控器模块14，使遥控器模块14向DSP处理器15发出导通电容电压检测及充电路13的IGBT的指令，使电容电压检测及充电电路13中的IGBT导通，市电电网的220V电压经过整流桥11向开关电容网络12中的储能电容器进行充电，同时市电电网经过直流电源模块1对霍尔电流传感器3、旋转编码器4、霍尔位置传感器5、角位移传感器6、 DSP处理器15、线圈电流检测电路7和驱动电路16进行供电；

步骤2、电容电压检测及充电电路13将开关电容网络12中的储能电容器的电压缩小200 倍并传送给DSP处理器15，当开关电容网络12中的储能电容器电压值经调压器2达到200V 时，DSP处理器15向电容电压检测及充电电路13发出截止信号，结束对开关电容网络12中的储能电容器的充电；

步骤3、继续手动控制遥控器模块14，使遥控器模块14向DSP处理器15发出分闸或合闸操作指令的同时对开关电容网络12发出控制命令，使开关电容网络12中的储能电容器改变连接方式并通过IGBT全桥整流电路17对永磁无刷直流电机18的操动机构进行供电；

步骤4、DSP处理器15控制霍尔位置传感器5采集高压断路器开关电容网络电机操动机构的转子的位置信号，DSP处理器15控制旋转编码器4采集高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速信号，DSP处理器15控制霍尔电流传感器3采集高压断路器开关电容网络电机操动机构的三相线圈的电流信号，DSP处理器15控制角位移传感器6采集高压断路器开关电容网络电机操动机构的角位移信号；

步骤5、IGBT全桥整流电路17根据霍尔位置传感器5采集到的高压断路器开关电容网络电机操动机构中转子的位置信号控制IGBT全桥整流电路17中的IGBT的导通顺序与开关电容网络12中IGBT的导通，驱动永磁无刷直流电机18操动机构的旋转，实现调节高压断器开关电容网络电机操纵机构的转速与开关网络状态的控制；

步骤6、在永磁无刷直流电机18转动过程中，将电机转速检测电路8获取的高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速信号、线圈电流检测电路8获取的电流信号和转子行程检测电路9获取的角位移信号传送给DSP处理器15；

步骤7、DSP处理器15根据实时获取的高压断路器开关电容网络电机操动机构的转速信号、三相线圈的电流信号和角位移信号进行PID控制；

步骤8、DSP处理器15发出控制命令经驱动电路16控制开关电容网络12中的IGBT关断，使高压断路器开关电容网络电机操动机构完成分闸或合闸操作。

工作原理：本实用新型通过市电经调压器2和整流桥11给开关电容网络12进行充电储能，在储能阶段开关电容网络12采用并联方式充电，在电机操动机构动作时，DSP主处理器 15发出两路信号经由驱动电路16控制IGBT的导通，并将电容器采用串联的方式放电，同时利用旋转编码器4、角位移传感器6及霍尔电流传感器3对永磁无刷直流电机18的转速、角位移及线圈电流进行实时采集，并将采集检测的信号反馈给DSP处理器15，DSP处理器15根据采集信号对永磁无刷直流电机18的转动过程进行调节并控制开关管的导通与关闭，当在分合闸末期时开关电容网络12立即改为并联形式，为下次断路器分合闸做准备。