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

文档序号:16611224发布日期:2019-01-15 22:18阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于: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。

2.根据权利要求1所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于,所述旋转编码器(4)采用的型号为E6B2-CWZ1X1000P/R,所述电机转速检测电路(8) 的总线收发器的型号为SN74LVCH245A,所述DSP处理器(15)的型号为MS320F28335,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,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;

所述霍尔位置传感器(5)包括霍尔盘(501)和三个霍尔元件(502),每个所述霍尔元件(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,所述位置捕获电路(9)的个数有三个,每个所述位置捕获电路(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;

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)的0引脚和1引脚分别电连接直流电源模块(1)的+12V引脚和-12V引脚,霍尔电流传感器(3)的3引脚接地,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;

所述角位移传感器(6)型号为WDD35D4,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,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。

3.根据权利要求2所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于,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。

4.根据权利要求3所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于,所述驱动电路(16)为采用型号为DA962D7的七单元IGBT驱动板,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InfineonFF300R17KE3,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。

5.根据权利要求4所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于,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。

6.根据权利要求5所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于,所述整流桥(11)的型号为6RI100G-160,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。

7.根据权利要求5所述的一种高压断路器开关电容网络电机操动机构的控制装置,其特征在于,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。

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