本實(shí)用新型涉及高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和用戶對(duì)供電可靠性的要求不斷提高，電力系統(tǒng)對(duì)高壓斷路器設(shè)備的可靠性以及智能化操作提出了更高的要求。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備，具有控制和保護(hù)雙重功能，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。操動(dòng)機(jī)構(gòu)作為高壓斷路器的主要運(yùn)動(dòng)部件，直接驅(qū)動(dòng)斷路器動(dòng)觸頭進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，是影響斷路器工作可靠性和穩(wěn)定性的重要因素之一。

目前常用的操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓彈簧機(jī)構(gòu),這些操動(dòng)機(jī)構(gòu)由于存在零部件多、可控性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等多方面的缺點(diǎn),導(dǎo)致其在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的頻率比較高,所以新型操動(dòng)機(jī)構(gòu)的研制與開發(fā)就顯得尤為緊迫和重要。

彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用小功率電動(dòng)機(jī)完成對(duì)合閘彈簧的儲(chǔ)能，分合閘操作功不受電源電壓影響，能夠獲得較高的分合閘速度。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，零部件總數(shù)多，一般有上百個(gè)零件，且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，故障率較高，運(yùn)動(dòng)部件多，不可靠因素多。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)具有能量大、液壓油自潤(rùn)滑，液壓元件質(zhì)量輕且反應(yīng)速度快、動(dòng)作可靠等一系列優(yōu)勢(shì)，但液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)不同程度的存在漏油、管路多、元件分散等缺陷。結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的液壓彈簧機(jī)構(gòu)，它發(fā)揮了液壓機(jī)構(gòu)對(duì)大小功率適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和彈簧儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)。這些傳統(tǒng)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)存在操作過程中沖擊力大、零件數(shù)多、運(yùn)動(dòng)特性分散性大。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們提出了基于各種不同類型電機(jī)的高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件大大減少，操作過程機(jī)械應(yīng)力小，噪音小，可靠性相對(duì)較高，維護(hù)簡(jiǎn)單，但是當(dāng)三相電機(jī)繞組出現(xiàn)故障(繞組短路、繞組開路等等)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和損耗顯著增大，大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)將嚴(yán)重影響高壓斷路器的行程特性，從而影響開關(guān)動(dòng)作的可靠性，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，斷路器將不能正常工作。

因此，提出一種可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的容錯(cuò)運(yùn)行，提高高壓斷路器運(yùn)行可靠性的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)施例中的操作機(jī)構(gòu)的兩個(gè)電機(jī)互為備用，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的容錯(cuò)運(yùn)行，提高高壓斷路器的運(yùn)行可靠性。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括：

第一電機(jī)、第二電機(jī)、控制器和高壓斷路器主軸；

所述第一電機(jī)與所述高壓斷路器主軸一端連接；

所述第二電機(jī)與所述高壓斷路器主軸另一端連接；

所述控制器和所述第一電機(jī)連接；

所述控制器和所述第二電機(jī)連接；

其中，所述控制器用于在檢測(cè)到所述第一電機(jī)故障后，驅(qū)動(dòng)所述第二電機(jī)由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一傳感器和第二傳感器；

所述第一傳感器的輸入端和所述第一電機(jī)連接；

所述第二傳感器的輸入端和所述第二電機(jī)連接。

優(yōu)選地，所述第一傳感器的輸出端和所述控制器的輸入端連接；

所述第二傳感器的輸出端和所述控制器的輸入端連接。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一逆變器和第二逆變器；

所述第一逆變器的輸入端與所述控制器的輸出端連接；

所述第二逆變器的輸入端與所述控制器的輸出端連接。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：整流器；

所述整流器的輸出端與所述第一逆變器的輸入端連接，所述整流器的輸出端與所述第一傳感器的輸入端連接；

所述整流器的輸出端與所述第二逆變器的輸入端連接，所述整流器的輸出端與所述第二傳感器的輸入端連接。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一電源和第二電源；

所述第一電源與所述整流器的輸入端連接；

所述第二電源與所述整流器的輸入端連接。

優(yōu)選地，所述第一逆變器的輸出端與所述第一電機(jī)的定子繞組連接；

所述第二逆變器的輸出端與所述第二電機(jī)的定子繞組連接。

優(yōu)選地，所述整流器的數(shù)量為兩個(gè)；

第一整流器的輸入端與所述第一電源連接，所述第一整流器的輸出端與所述第一逆變器的輸入端連接，所述第一整流器的輸出端與所述第一傳感器的輸入端連接；

第二整流器的輸入端與所述第二電源連接，所述第二整流器的輸出端與所述第二逆變器的輸入端連接，所述第二整流器的輸出端與所述第二傳感器的輸入端連接。

優(yōu)選地，所述控制器的數(shù)量為兩個(gè)；

第一控制器的輸入端與所述第一傳感器的輸出端連接，所述第一控制器的輸出端與所述第一逆變器的輸入端連接；

第二控制器的輸入端與所述第二傳感器的輸出端連接，所述第二控制器的輸出端與所述第二逆變器的輸入端連接；

所述第一控制器與所述第二控制器之間通過CAN通信總線連接。

優(yōu)選地，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)均為永磁同步電機(jī)或感應(yīng)電機(jī)或開關(guān)磁阻電機(jī)。

從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：第一電機(jī)、第二電機(jī)、控制器和高壓斷路器主軸；所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述高壓斷路器主軸一端連接；所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述高壓斷路器主軸另一端連接；所述控制器和所述第一電機(jī)連接；所述控制器和所述第二電機(jī)連接；其中，所述控制器用于在檢測(cè)到所述第一電機(jī)故障后，驅(qū)動(dòng)所述第二電機(jī)由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。本實(shí)用新型實(shí)施例中高壓斷路器主軸與兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，兩臺(tái)電機(jī)互為備用，一臺(tái)電機(jī)故障后，另一臺(tái)電機(jī)投入工作，系統(tǒng)仍然能夠正常工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)施例中的操作機(jī)構(gòu)的兩個(gè)電機(jī)互為備用，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的容錯(cuò)運(yùn)行，提高高壓斷路器的運(yùn)行可靠性。

請(qǐng)查閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，包括：

第一電機(jī)、第二電機(jī)、控制器和高壓斷路器主軸；

第一電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與高壓斷路器主軸一端連接；

第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與高壓斷路器主軸另一端連接；

控制器和第一電機(jī)連接，控制器和第二電機(jī)連接，控制器用于控制第一電機(jī)和第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)；

其中，控制器用于在檢測(cè)到第一電機(jī)故障后，驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一傳感器和第二傳感器；

第一傳感器的輸入端和第一電機(jī)連接，第一傳感器用于測(cè)量第一電機(jī)的相關(guān)狀態(tài)量；

第二傳感器的輸入端和第二電機(jī)連接，第二傳感器用于測(cè)量第二電機(jī)的相關(guān)狀態(tài)量。

進(jìn)一步地，第一傳感器的輸出端和控制器的輸入端連接；

第二傳感器的輸出端和控制器的輸入端連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一逆變器和第二逆變器；

第一逆變器的輸入端與控制器的輸出端連接；

第二逆變器的輸入端與控制器的輸出端連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：整流器；

整流器的輸出端與第一逆變器的輸入端連接，整流器的輸出端與第一傳感器的輸入端連接；

整流器的輸出端與第二逆變器的輸入端連接，整流器的輸出端與第二傳感器的輸入端連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一電源和第二電源；

第一電源與整流器的輸入端連接；

第二電源與整流器的輸入端連接。

進(jìn)一步地，第一逆變器的輸出端與第一電機(jī)的定子繞組連接；

第二逆變器的輸出端與第二電機(jī)的定子繞組連接。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例，包括：

第一電機(jī)、第二電機(jī)、控制器和高壓斷路器主軸；

第一電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與高壓斷路器主軸一端連接；

第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與高壓斷路器主軸另一端連接；

控制器和第一電機(jī)連接，控制器和第二電機(jī)連接，控制器用于控制第一電機(jī)和第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)；

其中，控制器用于在檢測(cè)到第一電機(jī)故障后，驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一傳感器和第二傳感器；

第一傳感器的輸入端和第一電機(jī)連接，第一傳感器用于測(cè)量第一電機(jī)的相關(guān)狀態(tài)量；

第二傳感器的輸入端和第二電機(jī)連接，第二傳感器用于測(cè)量第二電機(jī)的相關(guān)狀態(tài)量。

在本實(shí)施例中，傳感器測(cè)量的量包括：逆變器輸出電壓、逆變器輸出電流、整流器輸出直流電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)軸位置及速度。

進(jìn)一步地，第一傳感器的輸出端和控制器的輸入端連接；

第二傳感器的輸出端和控制器的輸入端連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一逆變器和第二逆變器；

第一逆變器的輸入端與控制器的輸出端連接；

第二逆變器的輸入端與控制器的輸出端連接。

在本實(shí)施例中，第一逆變器和第二逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示，V1-V6為IGBT開關(guān)器件，逆變器的輸出端與電機(jī)的定子繞組連接。

在本實(shí)施例中，控制器的數(shù)量為兩個(gè)；

第一控制器的輸入端與第一傳感器的輸出端連接，第一控制器的輸出端與第一逆變器的輸入端連接，其中，第一控制器采集第一傳感器的輸出信號(hào)，第一控制器給第一逆變器發(fā)送PWM脈沖控制信號(hào)；

第二控制器的輸入端與第二傳感器的輸出端連接，第二控制器的輸出端與第二逆變器的輸入端連接，其中，第二控制器采集第二傳感器的輸出信號(hào)，第二控制器給第二逆變器發(fā)送PWM脈沖控制信號(hào)；

第一控制器與第二控制器之間通過CAN通信總線連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：整流器；

整流器的輸出端與第一逆變器的輸入端連接，整流器的輸出端與第一傳感器的輸入端連接；

整流器的輸出端與第二逆變器的輸入端連接，整流器的輸出端與第二傳感器的輸入端連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：第一電源和第二電源；

第一電源與整流器的輸入端連接；

第二電源與整流器的輸入端連接。

進(jìn)一步地，第一逆變器的輸出端與第一電機(jī)的定子繞組連接；

第二逆變器的輸出端與第二電機(jī)的定子繞組連接。

在本實(shí)施例中，整流器的數(shù)量為兩個(gè)。

第一整流器的輸入端與第一電源連接，第一整流器的輸出端與第一逆變器的輸入端連接，第一整流器的輸出端與第一傳感器的輸入端連接；

第二整流器的輸入端與第二電源連接，第二整流器的輸出端與第二逆變器的輸入端連接，第二整流器的輸出端與第二傳感器的輸入端連接。

在本實(shí)施例中，傳感器需要測(cè)量整流器的輸出直流電壓。

在本實(shí)施例中，整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，采用的是三相不控整流器，其中，T為隔離變壓器，變壓器電源側(cè)繞組采用三角形連接，整流橋側(cè)采用星形連接；VD1-VD6為二極管，由它們組成三相不控整流橋；C為儲(chǔ)能電容，考慮到電容的壽命，電容選用脈沖電容；R為充電電阻；晶閘管K為充電電阻旁路開關(guān)；R₁為放電電阻；空開K₁為放電電阻開關(guān)。啟動(dòng)時(shí)，晶閘管K斷開，電源經(jīng)過充電電阻R對(duì)電容C充電，電容C電壓穩(wěn)定后，晶閘管K導(dǎo)通，從而避免了充電過程中過大的電流沖擊。系統(tǒng)停機(jī)并且輸入電源斷開后，合上開關(guān)K1給電容放電，可以防止工作人員誤觸電容而觸電。整流電路中晶閘管K可以替換成小型斷路器。

在本實(shí)施例中，第一電機(jī)和所述第二電機(jī)均為永磁同步電機(jī)或感應(yīng)電機(jī)或開關(guān)磁阻電機(jī)。

如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例由兩臺(tái)電機(jī)及兩套電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成，兩臺(tái)電機(jī)分別安裝在高壓斷路器主軸的兩端，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接高壓斷路器的主軸，高壓斷路器的主軸通過連桿連接高壓斷路器的動(dòng)觸頭，通過控制電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)高壓斷路器主軸旋轉(zhuǎn)，高壓斷路器主軸通過連桿帶動(dòng)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高壓斷路器的開通和關(guān)斷控制。每套電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都由三相供電電源、整流器、逆變器、傳感器和控制器組成，并且兩套控制器用過通信線連接在一起。

系統(tǒng)工作原理為，正常運(yùn)行時(shí)，第一電機(jī)處于工作狀態(tài)，控制器根據(jù)分合閘命令驅(qū)動(dòng)斷路器主軸旋轉(zhuǎn)，第二電機(jī)處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)的控制器檢測(cè)到故障(第一電機(jī)繞組短路或者斷路，第一電機(jī)的逆變器出現(xiàn)故障)時(shí)，第一電機(jī)的控制器將故障信息通過通信線傳遞給第二電機(jī)的控制器，第二電機(jī)由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)，保證了系統(tǒng)的正常工作。正常運(yùn)行時(shí)，也可以由第二電機(jī)處于工作狀態(tài)，第一電機(jī)處于熱備用狀態(tài)。

兩套電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都有各自的整流器，兩套驅(qū)動(dòng)器也可以共用一套整流器，此處不做限定。

兩套電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都有各自的控制器，兩個(gè)控制器通過通信來交換信息，兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制功能可以放到一個(gè)功能強(qiáng)大的控制器中，可以省去通信系統(tǒng)來交換信息，此處不做限定。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種用于高壓斷路器的雙電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。