Система за контрола на моторски механизми за високонапојни одвојувачи

Високонапојните изолатори бараат механизми за управување со брз одговор и висок излезен момент. Повеќето сегашни моторски го приведуваат на функција низ серија на компоненти за намалување, но системите за контрола на моторски управувани механизми ефективно задоволуваат овие барања.

1. Преглед на системот за контрола на моторски управувани механизми за високонапојни изолатори

1.1 Основна концепција

Системот за контрола на моторски управувани механизми главно се однесува на систем кој користи стратегија за двојна петлешка PID контрола за регулација на струјата во обмотката на моторот и ротационата брзина, што контролира движението на механизмот. Ова гарантира дека контактите на изолаторот достигнуваат одредени брзини во одредени точки на поместување, задоволувајќи барањата за отварање и затворање на изолаторот (DS).

Изолаторите (DS) се најшироко користен тип високонапојни превключувачи. Тие ефективно создаваат изолативна јазна во електричните мрежи, исполнувајќи критични функции на изолација и играјќи важна улога во превключување на линии и реорганизација на магистрални линии. Главната функција на системот за контрола на моторски управувани механизми е автоматско мониторирање на напонот и струјата, изолација на високонапојни делови и осигурување на безбедност во високонапојни области.

1.2 Статус на истражувањето и трендови во развој

(1) Статус на истражувањето
Во високонапојната опрема, системите за контрола на моторски управувани механизми се широко прифатени поради нивната едноставна структура и брзо функционирање, што им прави лесно контролирање. Истражувачките институции и универзитетите по целиот свет ясно ги диференцирале моторските управувани механизми од пружински или хидравлички механизми, подсетувајќи на нивната едноставна структура, подобрената стабилност, поедноставените методи за чување на компресиран воздух и помала оперативна комплексност споредено со традиционалните системи.

Оперативно, системот започнува движење преку електромагнетна сила генерирана од обмотки кои носат струја и варијации на струјата во нутрината. Неговата примена во високонапојната опрема станува тренд, со учени кои постигнуваат значајни напредоци - непрекинато се подобруваат технологии за моторска привод и се предлажаат иновативни подобрувања.

Иако таквите системи се често применуваат на превключувачи, истражувањето на нивната употреба во изолатори е ограничено. Иако моторите и контролни компоненти се дел од системите за моторска управа на изолаторите, не постои директен приводен систем кој користи мотор за директно активирање на отварање/затворање на контакти - што предизвикува значителни оперативни ограничувања.

(2) Статус на развојот
Международно, производителите на изолатори главно се конкурираат со подобрување на механичките структури и интеграција на нови материјали и технологии за значително подобрување на перформансите на контролни системи.

Во Кина, со постепен напредок на електроенергетската индустрија, бројот на производители значително се зголеми, и многу големи компании за контролни системи на превключувачи се појавија. Домашните системи за високонапојни изолатори се развиваат кон повисоки напони, поголема капацитет, подобрен надежност, намалена потреба за одржба, миниатуризација и модуларна интеграција:

• Повисок напон и капацитет се согласуваат со растечките барања за електрична достава;

• Подобрен надежност подобрува способноста за носење на струја;

• Напредни материјали и техники за антикорозија го зголемуваат механичкиот флексибилитет и намалуваат потребата за одржба;

• Миниатуризација задоволува растечките барања за универсалност и стандардизација на системот.

2. Архитектура на системот за контрола на моторски управувани механизми

2.1 Системот BLDCM

BLDCM е скратеница за Бесчестичен DC Мотор. Тој преобразува AC напон во DC, а потоа го преобразува обратно во контролиран AC преку инвертор. Состоја се од синхронен мотор и привод, BLDCM е електромеханички интегриран производ кој надминува недостатоците на DC моторите со честички, заменувајќи ги механичките комутатори со електронски.

Комбинира отлична регулација на брзината со стабилноста на AC моторите, карактеризиран со беспрекинато комутирање, висока надежност и лесна одржба. Во резервни механизми за управување на високонапојни изолатори, BLDCM обично се опремаат со лимитирани превключувачи и директно ги приводат DS преку криво рамо за извршување на операции за отварање/затворање - ефективно решавајќи традиционални проблеми како премногу врски и структурна комплексност.

2.2 Системот DS

"DS" означува високонапојен изолатор, кој пружа критична електрична изолација. Со едноставна структура и висок надежност, единиците DS се широко користени и играат клучна улога во дизајнирањето, изградбата и функционирањето на подстанции и електроцентрални.

Во системите за моторска управа, системот DS обично користи Цифров Процесор на Сигнали (DSP) како основен контролер за управување со целокупните функции на системот. Системот исто така вклучува:

• Контрола на отварање/затворање на изолатори;

• Детекција на положение на моторот;

• Детекција на брзина.

За детекција на положение, кружницата за детекција на положение пружа точни сигнали за комутирање до логичката кружница за превключување. Брзината се мери со енкодер кој детектира брзината на роторот, со LED излезните сигнали кои одразуваат ротационата брзина.

Традиционалната детекција на струја се заснова на паралелни резистори, кои страдаат од температурски дрейф, што компромитира точноста на мерењето. Поради тоа, недостаточната електрична изолација меѓу вонешните и контролни кружници може да зголеми напонските ударни таласи, што претставува опасност за безбедноста на системот.

Во дизајнот на контролниот кружник за полнеж/разполнеж, системот BLDCM ги заменува конвенционалните енергетски складови со кондензатори. Банката од кондензатори се полнува и потоа се изолира од надворешниот извор на енергија, што подобрува безопасноста и ефикасноста.

3. Подобрувања во дизајнот на системот за контрола на механизмот со мотор

3.1 Контролен кружник за отварање/затварање и изолација на драверската контрола

Овој кружник контролира трострујните струи во намотките посредством управување со уреди за превклучување на енергија и применување на ефективни стратегии за траекторија на превклучување. Спомалкува преходните прекомерни напони и губитоци при превклучување, осигурувајќи сигурна и стабилна работа на компонентите.

Кога превклучачот е исклучен, кондензаторот го апсорбира струјата на исклучување преку диод во време на полнеж. Кога е вклучен, состојбата на располнеж се случува преку резистор. Треба да се користат брзи-вратни диоди со номинални струи кои надминуваат класификацијата на главниот кружник. За намалување на паразитната индуктивност, препорачани се високочестотни, високо-перформантни капацитори-амортизатори.

3.2 Кружник за детекција на позицијата на моторот

Овој дизајн точно определува позициите на магнетните полуси на роторот, овозможувајќи прецизно комутационо контролирање на намотките на статорот. Три Хол-ефект сензори се фиксираат на дискот на Хол, додека циркуларен перманентен магнет симулира магнетното поле на моторот за подобрување на точноста на позицијата. Со ротацијата на магнетот, излезите на Хол сензорите варираат посебно, овозможувајќи прецизна електронска позиционирање на роторот.

3.3 Кружник за детекција на брзината

За мерење на брзината на роторот се користи оптички ротационен енкодер - саставен од инфрачервен LED-фототранзисторски оптокуплувачи и диск со отвори. Оптокуплувачите се равномерно распределени во кругова форма. Дискот со отвори, поставен меѓу LED-евите и фототранзисторите, содржи прозори кои модулираат прелетувањето на светлина како што се ротира. Резултантниот импулсивен излез сигнал овозможува пресметка на акцелерацијата и брзината на роторот.

3.4 Кружник за детекција на струјата

Традиционалната детекција базирана на шунт резистори страда од термален дрифт и лоша точност. Повеќе од тоа, недостаток на електричка изолација помеѓу енергетските и контролни кружници ризикува од повреда на осетливите електроники од високи напони.

За да се реши ова, подобрената дизајн користи електрички изолиран Хол-ефект сензор за струја. Во време на работа, алтернативната струја во намотките на моторот се детектира, а суматорски амплификатор процесира излезот од сензорот. Последниот пропорционален скалирање, се добива безбеден, изолиран сигнал на струја.

3.5 Кружник за контрола на полнеж/разполнеж на кондензаторот

Системот BLDCM ги заменува конвенционалните енергетски складови со решенија базирани на кондензатори, значително подобрувајќи ефикасноста и поедноставувајќи контролата на полнеж/разполнеж. Цифрен процесор за обработка на сигнали непрекинато мониторира напонот на кондензаторот и завршува полнеж само кога се исполнети оперативните прагови. Овој дизајн е изузетно успешен во управувањето со енергијата и придобивката на сигнали, овозможувајќи прецизно контролирање на кружницата.

4. Закључок

Системот за контрола на механизмот со мотор за високонапонски дешифтори претставува стратегиски одговор на растечките потреби за енергија и ангажман за заштита на современиот начин на живеење. Ефективно решавајќи долгогодишните ограничувања на традиционалните дешифтори, овој систем игра ключена улога во напредокот на надежноста, ефикасноста и интелигенцијата на енергетската инфраструктура.