电机控制电路、控制方法及环网柜与流程

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种电机控制电路、控制方法及环网柜。

背景技术：

电机是一种把电能转化为机械能的装置，利用通电线圈(定子绕组)产生旋转磁场使通电的转子线圈在磁场中受到力，形成磁电动力旋转扭矩，使转子线圈转动，从而把电能转化为机械能。

当电机由于某些原因不能正常工作，转子无法转动时，流过电动机的电流迅速增大，电流做的功全部用来产生热能，可能烧坏电机和电机电路。

技术实现要素：

基于此，有必要针对电机堵转烧坏电机及电机电路的问题，提供一种电机控制电路、控制方法及环网柜。

一种电机控制电路包括电机、比较电路、控制模块和开关电路。所述比较电路与所述电机连接。所述比较电路用于比较所述电机的输出电压与阈值电压的大小，并根据比较结果输出比较信号。所述控制模块与所述比较电路连接。所述控制模块用于根据所述比较信号输出控制信号。所述开关电路连接于所述电机和所述控制模块之间。所述开关电路用于根据所述控制信号控制所述电机的开关。

在一个实施例中，所述电机控制电路还包括放大电路，所述放大电路连接于所述电机和所述比较电路之间，用于放大所述电机的所述输出电压。

在一个实施例中，所述放大电路包括运算放大器、电阻r4、电阻r5和电阻r6，所述运算放大器的同向输入端通过所述电阻r4与所述电机连接，所述运算放大器的反向输入端通过电阻r5接地，所述运算放大器的反向输入端通过电阻r6连接到所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端与所述比较电路连接。

在一个实施例中，所述放大电路还包括电阻r7，电阻r7连接于所述输出端和所述比较电路之间。

在一个实施例中，所述比较电路包括运算放大器、电阻r8、电阻r9和电阻r10，所述运算放大器的同相输入端通过电阻r9连接到参考电压，所述运算放大器的同相输入端通过电阻r8接地，所述运算放大器的反相输入端与所述电机连接，所述运算放大器的输出端通过电阻r10连接到所述控制模块。

在一个实施例中，所述开关电路包括继电器，所述继电器串联于所述控制模块与所述电机之间，用于根据所述控制信号断开或闭合，从而控制所述电机的开关，所述继电器还与电源连接。

在一个实施例中，所述开关电路还包括开关管，所述开关管的控制端与所述控制模块连接，所述开关管的输入端通过所述继电器与电源连接，所述开关管的输出端接地，所述开关管根据所述控制信号导通或不导通，从而控制所述继电器的闭合或断开。

在一个实施例中，所述开关管为nmos管，所述nmos管的栅极与所述控制模块相连，所述nmos管的漏极与所述继电器连接，所述nmos管的源极接地。

在一个实施例中，所述开关电路还包括电阻r1，所述控制模块通过电阻r1与所述nmos管的栅极连接。

在一个实施例中，所述开关电路还包括电阻r2，所述控制模块通过电阻r2与所述nmos管的源极连接。

在一个实施例中，所述开关管为三极管，所述三极管的基极与所述控制模块连接，所述三极管的集电极与所述继电器的动触点连接，所述三极管的发射极接地。

在一个实施例中，所述控制模块为单片机，所述单片机的信号输入接口与所述比较电路连接，所述单片机的信号输出端口与所述开关电路连接。

本申请提供了一种电机控制方法。所述方式适用于上述电机控制电路。所述方法包括以下步骤：

通过所述比较电路比较所述电机的输出电压与阈值电压，根据比较结果发出比较信号；

所述控制模块根据所述比较信号发出控制信号；

所述开关电路根据所述控制信号控制所述电机的开关。

在一个实施例中，所述步骤通过所述比较电路比较所述电机的输出电压与阈值电压，根据比较结果发出比较信号进一步包括：

当所述输出电压高于所述阈值电压时，所述比较模块向所述控制模块发出低电平比较信号，并执行步骤所述开关电路根据所述控制信号控制所述电机的开关，所述开关模块根据所述控制信号控制所述电机关闭。

本申请还提供了一种环网柜。所述环网柜包括上述电机控制电路，还包括传动装置、操作杆和负荷开关，所述电机通过所述传动装置与所述操作杆机械连接，控制所述负荷开关的开闸/合闸，实现所述环网柜的分合。

本申请实例提供的所述电机控制电路，通过所述比较电路比较所述电机的输出电压与阈值电压的大小。当所述电机堵转时，所述电机的输出电压迅速增大，所述比较电路能够比较出所述电机输出电压和所述阈值电压的差异，输出相应的比较信号。所述控制模块接收到所述比较信号，通过所述开关电路控制所述电机的工作状态，防止过大的电流烧坏电机和电机电路，有效避免了损坏由所述电机操控的环网柜。

附图说明

图1为根据本申请一实施例的电机控制电路模块图；

图2为根据本申请一实施例的电机控制电路图；

图3为根据本申请一实施例的电机控制方法流程图；

图4为根据本申请一实施例的环网柜原理框图。

附图标记说明：

电机控制电路10、电机110、比较电路120、控制模块130、开关电路140、放大电路150；电机控制方法20；环网柜30、传动装置310、操作杆320、负荷开关330

具体实施方式

如图1或图2所示，本申请提供了一种电机控制电路10。所述电机控制电路10包括电机110、比较电路120、控制模块130和开关电路140。所述比较电路120与所述电机110连接。所述比较电路120用于比较所述电机110的输出电压与阈值电压的大小，并根据比较结果输出比较信号。所述控制模块130与所述比较电路120连接。所述控制模块130用于根据所述比较信号输出控制信号。所述开关电路140连接于所述电机110和所述控制模块130之间。所述开关电路140用于根据所述控制信号控制所述电机110的开关。

本申请提供的电机控制电路10，通过所述比较电路120比较所述电机110的输出电压与阈值电压的大小。当所述电机110堵转时，所述电机110的输出电压迅速增大，所述得出电路比较所述电机110的输出电压大于所述阈值电压，输出相应的比较信号。所述控制模块130接收到所述比较信号，通过所述开关电路140断开所述电机110，防止过大的电流烧坏电机和电机电路。

环网是指环形配电网，即供电干线形成一个闭合的环形，供电电源向这个环形干线供电，从干线上再通过各配电支路的高压开关向外配电。环网柜是指设置在每个配电支路上的开关柜(出线开关柜)，环网柜可以是集成输配电气设备(高压开关设备)的金属柜体或非金属绝缘柜体，也可以由间隔柜拼接而成。环网柜内的高压开关设备指带有熔断器的负荷开关。负荷开关是环网柜的核心部件，目前环网柜的开/合闸操作是工人操作把手旋转的方式来实现的。本申请提供所述电机控制电路10可以应用于环网柜，所述电机110可以用于通过传动装置和操作杆从而控制环网柜的开/合闸。无需工人操作把手旋转，节省人工，避免了工人可能触电的问题，更为安全和高效。

环网柜的开关在转动时是有角度的，开/合闸时，所述电机110已预设转动角度。在实际操作中，所述电机110的角度可能会超过环网柜开/合闸时的角度，此时所述电机110将不能转动，造成电机110堵转，会对电机110造成损坏，也可能会损坏环网柜的弹操机构。所述电机控制电路10通过所述比较电路120比较所述电机110的输出电压与阈值电压的大小。当所述电机110堵转时，所述电机110的输出电压迅速增大，所述得出电路比较所述电机110的输出电压大于所述阈值电压，输出相应的比较信号。所述控制模块130接收到所述比较信号，通过所述开关电路140断开所述电机110，防止过大的电流烧坏所述电机110以及与所述电机电连接的环网柜的弹操机构。

在一个实施例中，所述电机控制电路10还包括放大电路150。所述放大电路150连接于所述电机110和所述比较电路120之间。所述放大电路150用于放大所述电机110的输出电压。所述放大电路150可以放大所述电机110的输出电压，再将放大的电压输入所述比较电路120，便于所述比较电路120进行比较。

如图2所示，在一个实施例中，所述放大电路150包括运算放大器、电阻r4、电阻r5和电阻r6。所述运算放大器的同向输入端5通过所述电阻r4与所述电机110连接。所述运算放大器的反向输入端6通过电阻r5接地。所述运算放大器的反向输入端6通过电阻r6连接到所述运算放大器的输出端7。所述运算放大器的输出端7与所述比较电路120连接。

在上述实施例中，所述运算放大器(运放)的型号可以为lm358。所述放大电路150可以为同相比例放大电路150。所述运放的输入电阻很高，输出电阻很低。在一个实施例中，电阻r4的阻值为47kω，电阻r6的阻值为18kω，电阻r5的阻值为1kω。所述电机110的输出电压通过电阻r4加到运放的同相输入端，所述运放的输出电压通过电阻r5和r6反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路150。根据虚短的概念，运放的两个输入端的电位相等，同相输入端5的电压和反向输入端6的电压相等。由于电阻r4的阻值很大，同相输入端5的电压等于所述电机110的输出电压。根据虚断的概念，流入集成运算放大器输入端电流为零，流过电阻r6的电流和流过电阻r5的电流相等。所以v6/r5＝(v7-v6)/r6，其中v6为所述运放的反向输入端6的电压(等于所述电机110的输出电压)，v7为所述运放的输出端7的电压，由此可以得到所述同相比例放大电路150的放大比例为v7与所述电机110的输出电压的比值，等于1+r6/r5。因此，所述放大电路150的放大倍数取决于电阻r6和电阻r5的阻值比值。在上述实施例中，电阻r6的阻值为18kω，电阻r5的阻值为1kω，则所述放大电路150的放大比例为18倍。

在一个实施例，所述放大电路150还包括电阻r7，电阻r7连接于所述输出端和所述比较电路120之间。在一个实施例中，所述r7的阻值可以为10kω。所述电阻r7用于限流，减小进入所述比较电路120的电流，保护所述比较电路120。

在一个实施例中，所述比较电路120包括运算放大器、电阻r8、电阻r9和电阻r10，所述运算放大器的同相输入端通过电阻r9连接到参考电压，所述运算放大器的同相输入端通过电阻r8接地，所述运算放大器的反相输入端与所述电机110连接，所述运算放大器的输出端通过电阻r10连接到所述控制模块130。

在上述实施例中，所述运算放大器(运放)的型号可以为lm358。所述lm358比较电路120可以比较两个输入电压(所述电机110输出电压和阈值电压)的大小，用lm358运放输出电压的高电平或低电平，表示所述两个输入电压的大小关系。具体地，当所述lm358运放的反相输入端2电压高于所述运算放大器的同相输入端3时，所述lm358运放的输出为低电平；当所述lm358运放的反相输入端2电压低于所述运算放大器的同相输入端3时，所述lm358运放的输出为高电平。请参见图2，所述阈值电压为所述运放的同相输入端3的电压，所述电机110的输出电压为所述运放的反向输入端2的电压。电阻r8和电阻r9串联两端的电压为参考电压与0v(接地)的差值，所述阈值电压为电阻r9分得的电压，即r9/(r8+r9)*参考电压。

在一个实施例中，所述电阻r8的阻值为10kω，所述电阻r9的阻值为33kω，所述电阻r10的阻值为1kω。所述参考电压为5v，则所述阈值电压为5v*33/43＝3.84v。当所述电机110的输出电压(即所述比较电路120的接收电压)高于3.84v时，此时所述电机110发生故障，所述电机110的通电线圈无法转动，所述比较电路120向所述控制模块130输出低电平信号。所述控制模块130接收所述低电平信号，控制所述开关电路断开所述电机110，防止由于所述电机110的通电线圈无法转动产生过多热量导致烧坏电机110和电机电路。

在一个实施例中，所述比较电路120中的运放可以通过所述电阻r7与所述放大电路150相连。电阻r7可以降低所述放大电路150的输出电流，使得进入所述比较电路120的运放的电流很小，保护所述比较电路120的运放。具体地，所述放大电路150中运放的反向输入端通过电阻r7连接所述放大电路150，进而连接所述电机110。此时，进入所述放大电路150的电压为放大后的电机110电压，更便于比较。所述放大电路150比较放大后的电机110电压与所述阈值电压，并向所述控制模块130发出比较信号。

在一个实施例中，所述控制模块130为单片机，所述单片机的信号输入接口18与所述比较电路120连接，所述单片机的信号输出端口19与所述开关电路140连接。所述单片机的控制过程如下：当所述电机110堵转时，所述比较电路120发出低电平信号，所述单片机可以接收所述低电平信号，发出控制信号断开所述开关电路140；当所述电机110正常工作时，所述比较电路120发出高电平信号，所述单片机可以接收所述高电平信号，不予反应，所述开关电路140保持闭合。在另一个实施例中，所述单片机接收所述低电平信号或所述高电平信号后，可以发出两个不同的控制信号，从而控制所述开关电路140断开或保持闭合。应理解，可以通过软件控制方法改变所述单片机控制信号的输出。所述单片机还包括电源电路和通信电路。所述电源电路用于为所述单片机供电。所述通信电路用于对所述单片机即时通信，读取所述单片机的运行状态以及通过改变所述单片机的控制信号的输出进行控制。

在一个实施例中，所述开关电路140包括继电器。所述开关电路140包括继电器，所述继电器串联于所述控制模块130与所述电机110之间。所述继电器用于根据所述控制信号断开或闭合，从而控制所述电机110的开关。所述继电器还与电源连接。具体地，所述继电器的线圈串联于所述控制模块130和电源之间，所述继电器的触点用于串联于所述电源和所述电机110之间，根据所述控制信号断开或闭合，从而控制所述电机110的开关。在一个实施例中，所述继电器可以为常开继电器，即线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。当所述电机110线圈正常转动时，所述比较电路120发出高电平信号，所述控制模块130发出高电平控制信号，所述继电器的线圈得电，所述继电器的触点保持闭合，所述电机110保持接入状态。当所述电机110堵转时，所述比较电路120发出低电平信号，所述控制模块130发出低电平控制信号，所述继电器的线圈失电，所述继电器的触点断开，所述电机110断开，从而防止过大的电流烧坏电机和电机电路，有效避免了损坏由所述电机操控的环网柜。

在一个实施例中，所述开关电路140还包括开关管。所述开关管的控制端与所述控制模块130连接，所述开关管的输入端通过所述继电器与电源连接，所述开关管的输出端接地。所述开关管根据所述控制信号导通或不导通，从而控制所述继电器的闭合或断开。

在一个实施例中，所述开关管可以为三极管。所述三极管串联于所述控制模块130和所述继电器之间。具体地，所述三极管的基极与所述控制模块130连接，所述三极管的集电极与所述继电器的线圈连接，所述三极管的发射极接地。所述三极管根据所述控制信号导通或不导通，从而控制所述继电器的闭合或断开。在一个实施例中，所述三极管可以为npn管。当所述npn管的基极输入高电平信号时，所述npn管导通。当所述电机110线圈正常转动时，所述比较电路120发出高电平信号，所述控制模块130发出高电平控制信号，所述npn管导通，所述继电器的线圈得电，所述继电器的触点保持闭合，所述电机110保持接入状态。当所述电机110堵转时，所述比较电路120发出低电平信号，所述控制模块130发出低电平控制信号，所述npn管截止(不导通)，所述继电器的线圈失电，所述继电器的触点断开，所述电机110断开，从而防止过大的电流烧坏电机和电机电路，有效避免了损坏由所述电机操控的环网柜。

请再参见图2，在一个实施例中，所述开关电路140还包括nmos管。所述nmos管的栅极与所述控制模块130相连，所述nmos管的漏极与所述继电器连接，所述nmos管的源极接地。作为开关管，所述nmos管的效率高于所述三极管。在一个实施例中，所述nmos管的型号可以为q27nmos。

在一个实施例中，所述开关电路140还包括电阻r1，所述控制模块130通过电阻r1与所述nmos管的栅极连接。所述电阻r1可以用于限流。在一个实施例中，所述单片机输出的控制信号的电流为20ma，电阻r1的阻值为2.2kω，通过电阻r1后的电流约为9.1μa，可以防止大电流损坏所述nmos管。

在一个实施例中，所述开关电路140还包括电阻r2，所述控制模块130通过电阻r2与所述nos管的源极连接。所述电阻r2的阻值可以为2.2kω。所述电阻r2接地，可以预除所述单片机的干扰信号，防止干扰所述nmos管。

当所述电机110线圈正常转动时，所述比较电路120发出高电平信号，所述控制模块130发出高电平控制信号，所述nmos管导通，所述继电器的线圈得电，所述继电器的触点保持闭合，所述电机110保持接入状态。当所述电机110堵转时，所述比较电路120发出低电平信号，所述控制模块130发出低电平控制信号，所述nmos管截止，所述继电器的线圈失电，所述继电器的触点断开，所述电机110断开，从而防止过大的电流烧坏电机和电机电路，有效避免了损坏由所述电机操控的环网柜。

请参照图3，本申请还提供了一种电机控制方法20。所述方法适用于上述电机控制电路10。所述电机控制方法20包括以下步骤：

s10通过所述比较电路120比较所述电机110的输出电压与阈值电压，根据比较结果发出比较信号；

s20所述控制模块130根据所述比较信号发出控制信号；

s30所述开关电路140根据所述控制信号控制所述电机110的开关。

本申请提供的电机控制方法20，通过所述比较电路120比较所述电机110的输出电压与阈值电压的大小。当所述电机110堵转时，所述电机110的输出电压迅速增大，所述得出电路比较所述电机110的输出电压大于所述阈值电压，输出相应的比较信号。所述控制模块130接收到所述比较信号，发出相应的控制信号，通过所述开关电路140断开所述电机110，防止过大的电流烧坏电机和电机电路，有效避免了损坏由所述电机操控的环网柜。

在一个实施例中，所述步骤s10进一步包括s110：当所述输出电压高于所述阈值电压时，所述比较模块向所述控制模块130发出低电平比较信号，并执行步骤s30，所述开关电路140根据所述控制信号控制所述电机110关闭。

请参见图4，本申请还提供了一种环网柜30。所述环网柜30包括上述任一实施例中的电机控制电路10。所述环网柜30还包括传动装置310、操作杆320和负荷开关。所述电机110通过所述传动装置310与所述操作杆320机械连接，控制所述负荷开关的开闸/合闸，从而实现所述环网柜30的分合。具体地，所述操作杆320与所述负荷开关机械连接。所述操作杆320可以通过控制所述负荷开关330的开闸/合闸控制所述环网柜30的开关。在一个实施例中，所述传动装置310可以包括互相配合的电机110齿轮和操作齿轮。所述电机110齿轮设置于所述电机110。所述操作齿轮设置于所述操作杆320。所述电机110齿轮和所述操作齿轮啮合传动，从而带动安装在操作齿轮上的所述操作杆320进行分合操作。当所述电机110发生故障，线圈不转动时，所述电机控制电路10断开所述电机110，再通过所述传动装置310控制所述操作杆320使得所述环网柜30断开，避免了由于电机110堵转产生过多热量烧坏所述环网柜30。

环网是指环形配电网，即供电干线形成一个闭合的环形，供电电源向这个环形干线供电，从干线上再通过各配电支路的高压开关向外配电。环网柜是指设置在每个配电支路上的开关柜(出线开关柜)，环网柜可以是集成输配电气设备(高压开关设备)的金属柜体或非金属绝缘柜体，也可以由间隔柜拼接而成。环网柜内的高压开关设备指带有熔断器的负荷开关。负荷开关是环网柜的核心部件，目前环网柜的开/合闸操作是工人操作把手旋转的方式来实现的。本申请提供的环网柜30中，所述电机110通过所述传动装置310与所述操作杆320机械连接，控制所述负荷开关的开闸/合闸，从而实现所述环网柜30的分合。无需工人操作把手旋转，节省人工，避免了工人可能触电的问题，更为安全和高效。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。