隔离接地开关伺服机构驱动器及其控制方法与流程

本发明涉及机电伺服驱动，特别是涉及一种隔离接地开关伺服机构驱动器及其控制方法。

背景技术：

1、伺服驱动器(servo drives)又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，是传动技术的高端产品。

2、目前隔离接地开关伺服机构驱动器大多为工业通用型设备，在伺服控制、通讯功能、安全保护与检测等方面，与电力装备相关需求有一定差距。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种对电机的精确控制并实现隔离接地开关分合闸的精确操作的一种隔离接地开关伺服机构驱动器及其控制方法。

2、第一方面，本申请提供了一种隔离接地开关伺服机构驱动器。该驱动器包括：

3、功率模块，用于将输入的电能进行调整和转换，以目标功率向永磁电机提供电能以及向控制模块提供稳定的电源；

4、控制模块，与功率模块单元连接，用于接收运行指令信号，向功率模块传输pwm控制信号，获取永磁电机的电压电流数据和运行数据，利用预设预测模型对获取的电压电流数据和运行数据进行处理，获得目标最优电压矢量，根据目标最优电压矢量生成目标pwm控制信号。

5、在一个实施例中，功率模块包括滤波单元、整流桥、母线电容、逆变单元、开关电源和采样单元；

6、滤波单元用于接收电源模块输出的交流电压信号并滤除交流电压信号中的干扰信号；

7、整流桥用于接收滤除干扰信号的交流电压信号并将其转化为直流电压信号；

8、逆变单元用于接收转化后的直流电压信号以及控制单元输出的pwm控制信号，根据接收的pwm控制信号输出相应的驱动信号；

9、采样单元用于对电机电流、母线电容的电压和电流进行采集。

10、在一个实施例中，控制模块包括电源转换单元和控制单元；电源转换单元的输入端与开关单元的输出端连接，且电源转换单元的输出端和控制单元的电源接口连接，采样单元和永磁电机均与控制单元连接；

11、控制单元用于控制隔离接地开关的分合闸、采集和处理运行状态数据。

12、在一个实施例中，功率模块还包括第一检测与保护模块，第一检测与保护模块集成于功率模块，用于电源电磁兼容防护、上电缓冲防护、母线直流电压检测与保护和交流电压输入的检测与保护。

13、在一个实施例中，第一检测与保护模块包括母线检测保护模块和交流检测保护模块；

14、母线检测保护模块用于检测母线上的直流电压，以及对直流电压的过压泄放和欠压保护；

15、交流检测保护模块用于检测电源输入电压，提高电源输入的抗干扰能力，保证输入电压的质量；

16、母线检测保护模块与母线电容连接，交流检测保护模块设置在电源与滤波单元之间。

17、在一个实施例中，交流检测保护模块包括工频变压器，工频变压器用于将一次侧和二次侧完全绝缘，工频变压器的一次侧与电源的输出端连接，工频变压器的二次侧与滤波单元的输入端连接。

18、在一个实施例中，功率模块还包括驱动单元，驱动单元接收控制模块产生的pwm信号并将其转化为门极信号，驱动单元将门极信号传输至逆变单元。

19、在一个实施例中，控制单元还包括第二检测与保护模块，第二检测与保护模块用于在出现故障时拉低输出的pwm信号至0，使得由pwm信号转化后的门极信号无法控制逆变单元进行正常工作。

20、在一个实施例中，永磁电机内设置有编码器；编码器用于获取永磁电机的位置信息并将位置信息传输至控制单元。

21、第二方面，本申请提供了一种隔离接地开关伺服机构驱动器的控制方法。

22、该方法包括：

23、根据分合闸控制指令生成控制pwm信号，根据pwm信号确定控制门极信号；

24、基于门极信号将直流电压转化为交流电压，并将交流电压输出至永磁电机；

25、采集永磁电机的电压电流数据和运行数据，将电压电流数据和运行数据输入预设预测模型进行处理，获得目标最优电压矢量；

26、根据目标最优电压矢量生成目标pwm信号，根据目标pwm信号确定目标门极信号；

27、基于目标门极信号将直流电压转化为目标交流电压。

28、上述隔离接地开关伺服机构驱动器，通过功率模块将连接的交流电源的输出电压信号进行滤波、整流，然后通过母线电容向逆变单元输入整流后的直流电压；控制单元根据接收的控制指令生成pwm信号并将其传输至功率模块的驱动单元，驱动单元根据pwm信号生成门极信号并传输至逆变单元，逆变单元根据门极信号将直流电压转化为交流电压并输出驱动永磁电机；在输出交流电压时，控制模块采集永磁电机的电压电流数据和运行数据，利用预设的预测模型对输出的交流电压进行调节，进而达到实现对电机的精确控制并实现隔离接地开关分合闸的精确操作。

技术特征：

1.一种隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述功率模块包括滤波单元、整流桥、母线电容、逆变单元、开关电源和采样单元；

3.根据权利要求1所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述控制模块包括电源转换单元和控制单元；所述电源转换单元的输入端与所述开关单元的输出端连接，且所述电源转换单元的输出端和所述控制单元的电源接口连接，所述采样单元和所述永磁电机均与所述控制单元连接；

4.根据权利要求2所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述功率模块还包括第一检测与保护模块，所述第一检测与保护模块集成于所述功率模块，用于电源电磁兼容防护、上电缓冲防护、母线直流电压检测与保护和交流电压输入的检测与保护。

5.根据权利要求4所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述第一检测与保护模块包括母线检测保护模块和交流检测保护模块；

6.根据权利要求5所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述交流检测保护模块包括工频变压器，所述工频变压器用于将一次侧和二次侧完全绝缘，所述工频变压器的一次侧与所述电源的输出端连接，所述工频变压器的二次侧与所述滤波单元的输入端连接。

7.根据权利要求2所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述功率模块还包括驱动单元，所述驱动单元接收所述控制模块产生的pwm信号并将其转化为门极信号，所述驱动单元将所述门极信号传输至所述逆变单元。

8.根据权利要求3所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述控制单元还包括第二检测与保护模块，所述第二检测与保护模块用于在出现故障时拉低输出的pwm信号至0，使得由pwm信号转化后的门极信号无法控制逆变单元进行正常工作。

9.根据权利要求3所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，其特征在于，所述永磁电机内设置有编码器；所述编码器用于获取所述永磁电机的位置信息并将所述位置信息传输至所述控制单元。

10.一种隔离接地开关伺服机构驱动器的控制方法，其特征在于，用于控制根据权利要求1-9中任一项所述的隔离接地开关伺服机构驱动器，所述方法包括：

技术总结
本发明涉及一种隔离接地开关伺服机构驱动器及其控制方法。该驱动器包括功率模块，用于将输入的电能进行调整和转换，以目标功率向永磁电机提供电能以及向所述控制模块提供稳定的电源；控制模块，与所述功率模块单元连接，用于接收运行指令信号，向功率模块传输PWM控制信号，获取所述永磁电机的电压电流数据和运行数据，利用预设预测模型对获取的所述电压电流数据和所述运行数据进行处理，获得最优电压矢量，根据所述最优电压矢量生成目标PWM控制信号。本发明实现对电机的精确控制并实现隔离接地开关分合闸的精确操作。

技术研发人员：黎卫国,张长虹,罗朋振,彭翔,马丽娟,范乃元,邓渊,杨旭,李明洋,吕金壮,侯明春,姜克如
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15