本發明屬于電力系統控制領域技術領域，具體涉及一種適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置及方法。

背景技術：

高壓斷路器是電力系統中重要的設備之一，在電網運行中起控制和保護的作用，其操作性能直接影響電力系統的運行穩定性和供電可靠性。操動機構作為斷路器的核心部件，其研發、設計一直都是重點關注的科研課題，它走過了電磁機構、彈簧機構、氣動機構、液壓機構等歷程。由于高壓斷路器本身工作性質的要求，使得操動機構必須在幾十毫秒內完成操動過程，這對完全由機械零部件構成的運動系統提出了更高的要求。

電機操動機構作為新一代的操動機構符合高壓斷路器智能化的發展方向，這種操動機構采用一種全新的工作原理，完全不同于電磁、彈簧及永磁機構。它利用電動機直接驅動斷路器動觸頭進行分合閘操作，相比于傳統的操動機構具有較高的可控性。由于高壓斷路器的分合閘的過程中負載反力在不斷的發生變化，反力矩也在不斷發生變化，需要電機的電流隨著負載反力的變化而變化，因此需要不斷的改變電容電壓以滿足負載反力的變化。針對電容電壓在合閘過程中需要隨著負載不斷改變的問題，從快速調節電容電壓已響應負載對電容電壓的需求為目標進行研究，設計出結合硬件電路輔助電路、控制方法與控制系統的硬件結構，通過實時監測直流母線電壓，通過能量調節裝置，或補充電容能量，或消耗電容能量以滿足負載對能量的需求。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提出一種適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置及方法。

本發明的技術方案是：

一種適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置，包括：檢測控制單元、電壓測量信號調理電路、電流測量信號調理電路、儲能卸能單元、電機驅動單元和轉速測量單元、第一IGBT驅動單元、第二IGBT驅動單元；

所述儲能卸能單元的輸入端連接三相電源，所述儲能卸能單元的第一輸出端連接電機驅動單元的輸入端，所述儲能卸能單元的第二輸出端連接電流測量信號調理電路的輸入端，所述儲能卸能單元的第三輸出端連接電壓測量信號調理電路的輸入端，所述電機驅動單元的輸出端連接永磁無刷直流電機，所述轉速檢測單元的輸入端連接永磁無刷直流電機，所述電流測量信號調理電路的輸出端、電壓測量信號調理電路的輸出端和轉速檢測單元的輸出端連接檢測控制單元的輸入端，所述檢測控制單元的輸出端連接第一IGBT驅動單元的輸入端和第二IGBT驅動單元的輸入端，所述第一IGBT驅動單元的輸出端連接儲能御能單元的控制端，所述第二IGBT驅動單元的輸出端連接電機驅動單元的控制端。

所述儲能卸能單元，包括：第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第五絕緣柵雙極晶體管、第六絕緣柵雙極晶體管、第七絕緣柵雙極晶體管、第八絕緣柵雙極晶體管、第九絕緣柵雙極晶體管、第一續流二極管、第二續流二極管、第三續流二極管、第四續流二極管、第五續流二極管、第六續流二極管、第七續流二極管、第八續流二極管、第九續流二極管、第十六二極管、第十七二極管、濾波電容、第一分壓電阻、第二分壓電阻、卸能電阻和霍爾傳感器；

所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極連接第二絕緣柵雙極晶體管的集電極、第三絕緣柵雙極晶體管的集電極、第一續流二極管的陰極、第二續流二極管的陰極、第三續流二極管的陰極和第十六二極管的陽極，所述第一絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第四絕緣柵雙極晶體管的集電極、第一續流二極管的陽極、第四續流二極管的陰極和三相電源的第一輸出端，所述第二絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第二續流二極管的陽極、第五絕緣柵雙極晶體管的集電極、第五續流二極管的陰極和三相電源的第二輸出端，所述第三絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第三續流二極管的陽極、第六絕緣柵雙極晶體管的集電極、第六續流二極管的陰極和三相電源的第三輸出端，所述第四絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第五絕緣柵雙極晶體管的發射極、第六絕緣柵雙極晶體管的發射極、第四續流二極管的陽極、第五續流二極管的陽極、第六續流二極管的陽極、濾波電容的一端、卸能電阻的一端、第二分壓電阻的一端和電機驅動單元的負向輸入端，所述第十六二極管的陰極連接第十七二極管的陽極、濾波電容的另一端、第九絕緣柵雙極晶體管的集電極、第九續流二極管的陰極、第八絕緣柵雙極晶體管的發射極和第八續流二極管的陽極，所述第十七二極管的陰極連接第七絕緣柵雙極晶體管的集電極和第七續流二極管的陰極，所述第七絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第七續流二極管的陽極和卸能電阻的另一端，所述第九絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第九續流二極管的陽極和第一分壓電阻的一端，所述第一分壓電阻的另一端連接第二分壓電阻的另一端和電壓測量信號調理電路的輸入端，所述第八絕緣柵雙極晶體管的集電極連接第八續流二極管的陰極和電機驅動電路正向輸入端，所述霍爾傳感器設置于儲能卸能單元的第二輸出端直流側，所述霍爾傳感器的輸出端連接電流測量信號調理電路的輸入端，所述第一絕緣柵雙極晶體管的門極、第二絕緣柵雙極晶體管的門極、第三絕緣柵雙極晶體管的門極、第四絕緣柵雙極晶體管的門極、第五絕緣柵雙極晶體管的門極、第六絕緣柵雙極晶體管的門極、第七絕緣柵雙極晶體管的門極、第八絕緣柵雙極晶體管的門極和第九絕緣柵雙極晶體管的門極分別連接第一IGBT驅動電路單元的九路驅動接口。

所述電機驅動單元，包括：第十絕緣柵雙極晶體管、第十一絕緣柵雙極晶體管、第十二絕緣柵雙極晶體管、第十三絕緣柵雙極晶體管、第十四絕緣柵雙極晶體管、第十五絕緣柵雙極晶體管、第十續流二極管、第十一續流二極管、第十二續流二極管、第十三續流二極管、第十四續流二極管和第十五續流二極管；

所述第十絕緣柵雙極晶體管的集電極連接第十一絕緣柵雙極晶體管的集電極、第十二絕緣柵雙極晶體管的集電極、第十續流二極管的陰極、第十一續流二極管的陰極、第十二續流二極管的陰極和儲能卸能單元的第一輸出端，所述第十絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第十續流二極管的陽極、第十三絕緣柵雙極晶體管的集電極、第十三續流二極管的陰極和電動機的永磁無刷直流電機的第一輸入端，所述第十一絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第十一續流二極管的陽極、第十四絕緣柵雙極晶體管的集電極、第十四續流二極管的陰極和永磁無刷直流電機的第二輸入端，所述第十二絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第十二續流二極管的陽極、第十五絕緣柵雙極晶體管的集電極、第十五續流二極管的陰極和永磁無刷直流電機的第三輸入端，所述第十三絕緣柵雙極晶體管的發射極連接第十三續流二極管的陽極、第十四絕緣柵雙極晶體管的發射極、第十四續流二極管的陽極、第十五絕緣柵雙極晶體管的發射極、第十五續流二極管的陽極和儲能卸能單元的第一輸出端，所述第十絕緣柵雙極晶體管的門極、第十一絕緣柵雙極晶體管的門極、第十二絕緣柵雙極晶體管的門極、第十三絕緣柵雙極晶體管的門極、第十四絕緣柵雙極晶體管的門極和第十五絕緣柵雙極晶體管的門極分別連接第二IGBT驅動單元電路的六路驅動接口。

所述電壓測量信號調理電路，包括：第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、光耦隔離芯片、穩壓二極管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二電容和第三電容；

所述第一運算放大器的正輸入端連接儲能卸能單元的第三輸出端，所述第一運算放大器的負輸入端連接第一運算放大器的輸出端和第四電阻的一端，所述第四電阻的另一端連接第二運算放大器的負輸入端、第二電容的一端和光耦隔離芯片，所述第二運算放大器的正輸入端連接第五電阻的一端，所述第五電阻的另一端接地，所述第二電容的另一端連接第二運算放大器的輸出端和第六電阻的一端，所述第六電阻的另一端連接光耦隔離芯片，所述第三運算放大器的負輸入端連接第七電阻的一端、第三電容的一端和光耦隔離芯片，所述第三運算放大器的正輸入端連接光耦隔離芯片，并接地，所述第三運算放大器的輸出端連接穩壓二極管的陽極、第七電阻的另一端和第三電容的另一端，所述穩壓二極管的陰極連接地。

所述電流測量信號調理電路，包括：第四運算放大器、第五運算放大器、緩沖芯片、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第四電容和第五電容；

所述第四運算放大器的正輸入端連接第八電阻的一端，所述第八電阻的另一端連接儲能卸能單元的第二輸出端，所述第四運算放大器的負輸入端連接第九電阻的一端和第四電容的一端，所述第九電阻的另一端連接第四電容的另一端、第四運算放大器的輸出端和第十電阻的一端，所述第十電阻的另一端連接第五電容的一端和第五運算放大器的正輸入端，所述第五電容的另一端接地，所述第五運算放大器的負輸入端連接第五運算放大器的輸出端和緩沖芯片。

所述轉速測量單元采用編碼器。

所述檢測控制單元為微處理器。

采用適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置進行電機操動機構的輸入功率調節方法，包括以下步驟：

步驟1：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元根據PWM控制信號控制儲能卸能單元中第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第五絕緣柵雙極晶體管、第六絕緣柵雙極晶體管的通斷，并關斷第八絕緣柵雙極晶體管、導通第九絕緣柵雙極晶體管；

步驟2：通過電壓測量信號調理電路測量儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值和第二分壓電阻的兩端電壓值，通過電流測量信號調理電路測量永磁無刷直流電機的當前電流，并傳輸至檢測控制單元；

步驟3：通過檢測控制單元根據儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值、第二分壓電阻的兩端電壓值和永磁無刷直流電機的當前電流計算永磁無刷直流電機的當前供電電壓值，并判斷永磁無刷直流電機的當前供電電壓值是否達到永磁無刷直流電機的當前供電電壓目標值，若是，執行步驟4，否則，返回步驟1；

步驟4：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元導通儲能卸能單元中第八絕緣柵雙極晶體管；

步驟5：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第二IGBT驅動單元，通過第二IGBT驅動單元根據PWM控制信號控制電機驅動單元的第十絕緣柵雙極晶體管、第十一絕緣柵雙極晶體管、第十二絕緣柵雙極晶體管、第十三絕緣柵雙極晶體管、第十四絕緣柵雙極晶體管、第十五絕緣柵雙極晶體管的通斷來控制永磁無刷直流電機的導通順序；

步驟6：通過轉速測量單元測量永磁無刷直流電機的當前轉速，并傳輸至檢測控制單元；

步驟7：通過檢測控制單元根據永磁無刷直流電機的當前轉速計算永磁無刷直流電機的當前供電電壓目標值；

步驟8：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元根據PWM控制信號控制儲能卸能單元中第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第五絕緣柵雙極晶體管、第六絕緣柵雙極晶體管的通斷，并導通第七絕緣柵雙極晶體管；

步驟9：通過電壓測量信號調理電路測量儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值和第二分壓電阻的兩端電壓值，通過電流測量信號調理電路測量永磁無刷直流電機的當前電流，并傳輸至檢測控制單元；

步驟10：通過檢測控制單元根據儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值、第二分壓電阻的兩端電壓值和永磁無刷直流電機的當前電流計算永磁無刷直流電機的當前供電電壓值，并判斷永磁無刷直流電機的當前供電電壓值是否達到永磁無刷直流電機的當前供電電壓目標值，若是，執行步驟11，否則，返回步驟8；

步驟11：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元關斷儲能卸能單元中第七絕緣柵雙極晶體管和第九絕緣柵雙極性晶體管；

步驟12：通過轉速測量單元測量永磁無刷直流電機的當前轉速，并傳輸至檢測控制單元；

步驟13：通過檢測控制單元判斷當前永磁無刷直流電機的當前轉速是否發生變化，若是，返回步驟6，否則，返回步驟12。

本發明的有益效果：

本發明提出一種適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置及方法，由于電機操動機構的運行過程中，運行時間短，且在運行過程中負載在不斷發生變化，與傳統技術相比，本發明可以實時檢測電機的轉速，在電機運行過程中，實時檢測電機的轉速值，當負載發生變化導致電機的轉速發生變化，主動快速調節電機的輸入電壓值，以此改變電機的輸入功率，以匹配電機的負載反力。在不斷開電機工作的過程中，可以主動快速調節直流電壓值。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式中適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置的結構框圖；

圖2為本發明具體實施方式中適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置的結構示意圖；

圖3為本發明具體實施方式中儲能卸能單元的電路原理圖；

圖4為本發明具體實施方式中電壓測量信號調理電路的電路原理圖；

圖5為本發明具體實施方式中電流測量信號調理電路的電路原理圖；

圖6為本發明具體實施方式中IGBT驅動單元的電路原理圖；

圖7為本發明具體實施方式中微處理器的電路原理圖；

圖8為本發明具體實施方式中適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置的調節方法流程圖；

圖9為本發明具體實施方式中儲能卸能單元中實現整流功能的部分電路；

圖10為本發明具體實施方式中儲能卸能單元中實現卸能功能的部分電路；

圖11為本發明具體實施方式中負載反力曲線圖；

圖12為本發明具體實施方式中濾波電容做供電能源電壓曲線圖；

圖13為本發明具體實施方式中輸入功率主動快速調節裝置電機供電電壓曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明具體實施方式加以詳細說明。

一種適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置，如圖1所示，包括：檢測控制單元、電壓測量信號調理電路、電流測量信號調理電路、儲能卸能單元、電機驅動單元和轉速測量單元、第一IGBT驅動單元、第二IGBT驅動單元。

儲能卸能單元的輸入端連接三相電源，儲能卸能單元的第一輸出端連接電機驅動單元的輸入端，儲能卸能單元的第二輸出端連接電流測量信號調理電路的輸入端，儲能卸能單元的第三輸出端連接電壓測量信號調理電路的輸入端，電機驅動單元的輸出端連接永磁無刷直流電機，轉速檢測單元的輸入端連接永磁無刷直流電機，電流測量信號調理電路的輸出端、電壓測量信號調理電路的輸出端和轉速檢測單元的輸出端連接檢測控制單元的輸入端，檢測控制單元的輸出端連接第一IGBT驅動單元的輸入端和第二IGBT驅動單元的輸入端，第一IGBT驅動單元的輸出端連接儲能御能單元的控制端，第二IGBT驅動單元的輸出端連接電機驅動單元的控制端。

如圖2和圖3所示，儲能卸能單元，包括：第一絕緣柵雙極晶體管T1、第二絕緣柵雙極晶體管T2、第三絕緣柵雙極晶體管T3、第四絕緣柵雙極晶體管T4、第五絕緣柵雙極晶體管T5、第六絕緣柵雙極晶體管T6、第七絕緣柵雙極晶體管T7、第八絕緣柵雙極晶體管T8、第九絕緣柵雙極晶體管T9、第一續流二極管D1、第二續流二極管D2、第三續流二極管D3、第四續流二極管D4、第五續流二極管D5、第六續流二極管D6、第七續流二極管D7、第八續流二極管D8、第九續流二極管D9、第十六二極管D16、第十七二極管D17、濾波電容C1、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、卸能電阻R3和霍爾傳感器；

第一絕緣柵雙極晶體管T1的集電極連接第二絕緣柵雙極晶體管T2的集電極、第三絕緣柵雙極晶體管T3的集電極、第一續流二極管D1的陰極、第二續流二極管D2的陰極、第三續流二極管D3的陰極和第十六二極管D16的陽極，第一絕緣柵雙極晶體管T1的發射極連接第四絕緣柵雙極晶體管T4的集電極、第一續流二極管D1的陽極、第四續流二極管D4的陰極和三相電源的第一輸出端，第二絕緣柵雙極晶體管T2的發射極連接第二續流二極管D2的陽極、第五絕緣柵雙極晶體管T5的集電極、第五續流二極管D5的陰極和三相電源的第二輸出端，第三絕緣柵雙極晶體管T3的發射極連接第三續流二極管D3的陽極、第六絕緣柵雙極晶體管T6的集電極、第六續流二極管D6的陰極和三相電源的第三輸出端，第四絕緣柵雙極晶體管T4的發射極連接第五絕緣柵雙極晶體管T5的發射極、第六絕緣柵雙極晶體管T6的發射極、第四續流二極管D4的陽極、第五續流二極管D5的陽極、第六續流二極管D6的陽極、濾波電容C1的一端、卸能電阻R3的一端、第二分壓電阻R2的一端和電機驅動單元的負向輸入端，第十六二極管D16的陰極連接第十七二極管D17的陽極、濾波電容C1的另一端、第九絕緣柵雙極晶體管T9的集電極、第九續流二極管D9的陰極、第八絕緣柵雙極晶體管T8的發射極和第八續流二極管D8的陽極，第十七二極管D17的陰極連接第七絕緣柵雙極晶體管T7的集電極和第七續流二極管D7的陰極，第七絕緣柵雙極晶體管T7的發射極連接第七續流二極管D7的陽極和卸能電阻R3的另一端，第九絕緣柵雙極晶體管T9的發射極連接第九續流二極管D9的陽極和第一分壓電阻R1的一端，第一分壓電阻R1的另一端連接第二分壓電阻R2的另一端和電壓測量信號調理電路的輸入端，第八絕緣柵雙極晶體管T8的集電極連接第八續流二極管D8的陰極和電機驅動電路正向輸入端，霍爾傳感器設置于儲能卸能單元的第二輸出端直流側，霍爾傳感器的輸出端連接電流測量信號調理電路的輸入端，第一絕緣柵雙極晶體管T1的門級、第二絕緣柵雙極晶體管T2的門級、第三絕緣柵雙極晶體管T3的門級、第四絕緣柵雙極晶體管T4的門級、第五絕緣柵雙極晶體管T5的門級、第六絕緣柵雙極晶體管T6的門級、第七絕緣柵雙極晶體管T7的門級、第八絕緣柵雙極晶體管T8的門級和第九絕緣柵雙極晶體管T9的門級分別連接第一IGBT驅動電路單元的九路驅動接口。

本實施方式中，霍爾傳感器的型號為HDC2500AK2H。

由圖2可知，本實施方式中，電機驅動單元，包括：第十絕緣柵雙極晶體管T10、第十一絕緣柵雙極晶體管T11、第十二絕緣柵雙極晶體管T12、第十三絕緣柵雙極晶體管T13、第十四絕緣柵雙極晶體管T14、第十五絕緣柵雙極晶體管T15、第十續流二極管D10、第十一續流二極管D11、第十二續流二極管D12、第十三續流二極管D13、第十四續流二極管D14和第十五續流二極管D15；

第十絕緣柵雙極晶體管T10的集電極連接第十一絕緣柵雙極晶體管T11的集電極、第十二絕緣柵雙極晶體管T12的集電極、第十續流二極管D10的陰極、第十一續流二極管D11的陰極、第十二續流二極管D12的陰極和儲能卸能單元的第一輸出端，第十絕緣柵雙極晶體管T10的發射極連接第十續流二極管D10的陽極、第十三絕緣柵雙極晶體管T13的集電極、第十三續流二極管D13的陰極和電動機的永磁無刷直流電機的第一輸入端，第十一絕緣柵雙極晶體管T11的發射極連接第十一續流二極管D11的陽極、第十四絕緣柵雙極晶體管T14的集電極、第十四續流二極管D14的陰極和永磁無刷直流電機的第二輸入端，第十二絕緣柵雙極晶體管T12的發射極連接第十二續流二極管D12的陽極、第十五絕緣柵雙極晶體管T15的集電極、第十五續流二極管D15的陰極和永磁無刷直流電機的第三輸入端，第十三絕緣柵雙極晶體管T13的發射極連接第十三續流二極管D13的陽極、第十四絕緣柵雙極晶體管T14的發射極、第十四續流二極管D14的陽極、第十五絕緣柵雙極晶體管T15的發射極、第十五續流二極管D15的陽極和儲能卸能單元的第一輸出端，第十絕緣柵雙極晶體管T10的門極、第十一絕緣柵雙極晶體管T11的門極、第十二絕緣柵雙極晶體管T12的門極、第十三絕緣柵雙極晶體管T13的門極、第十四絕緣柵雙極晶體管T14的門極和第十五絕緣柵雙極晶體管T15的門極分別連接第二IGBT驅動單元電路的六路驅動接口。

如圖4所示，電壓測量信號調理電路，包括：第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第三運算放大器U3、光耦隔離芯片HCNR201、穩壓二極管VD1、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第二電容C2和第三電容C3；

第一運算放大器U1的正輸入端連接儲能卸能單元的第三輸出端，第一運算放大器U1的負輸入端連接第一運算放大器U1的輸出端和第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接第二運算放大器U2的負輸入端、第二電容C2的一端和光耦隔離芯片HCNR201的第3引腳，第二運算放大器U2的正輸入端連接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端接地，第二電容C2的另一端連接第二運算放大器U2的輸出端和第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端連接光耦隔離芯片HCNR201的第1引腳，第三運算放大器U3的負輸入端連接第七電阻R7的一端、第三電容C3的一端和光耦隔離芯片HCNR201的第6引腳，第三運算放大器U3的正輸入端連接光耦隔離芯片HCNR201的第5引腳，并接地，第三運算放大器U3的輸出端連接穩壓二極管VD1的陽極、第七電阻R7的另一端和第三電容C3的另一端，穩壓二極管VD1的陰極連接地，光耦隔離芯片HCNR201的第4引腳接地。

如圖5所示，電流測量信號調理電路，包括：第四運算放大器U4、第五運算放大器U5、緩沖芯片74LVC245AD、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第四電容C4和第五電容C5；

第四運算放大器U4的正輸入端連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接儲能卸能單元的第二輸出端，第四運算放大器U4的負輸入端連接第九電阻R9的一端和第四電容C4的一端，第九電阻R9的另一端連接第四電容C4的另一端、第四運算放大器U4的輸出端和第十電阻R10的一端，第十電阻R10的另一端連接第五電容C5的一端和第五運算放大器U5的正輸入端，第五電容C5的另一端接地，第五運算放大器U5的負輸入端連接第五運算放大器U5的輸出端和緩沖芯片74LVC245AD的A0引腳，緩沖芯片74LVC245AD的VCC引腳連接+5V電源，緩沖芯片74LVC245AD的Dir引腳接地，緩沖芯片74LVC245AD的B0引腳連接檢測控制單元。

本實施方式中，第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第五絕緣柵雙極晶體管、第六絕緣柵雙極晶體管、第七絕緣柵雙極晶體管、第八絕緣柵雙極晶體管、第九絕緣柵雙極晶體管、第十絕緣柵雙極晶體管、第十一絕緣柵雙極晶體管、第十二絕緣柵雙極晶體管、第十三絕緣柵雙極晶體管、第十四絕緣柵雙極晶體管、第十五絕緣柵雙極晶體管的型號為FZ400R12KS4。FZ400R12KS4的IGBT模塊的額定電流400A，額定電壓1200V。

本實施方式中，如圖6所示，為IGBT驅動單元電路，包括：驅動芯片EXN841、光耦隔離芯片TLP251、三極管、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第六電容C6和第七電容C7。

驅動芯片EXN841的第十五引腳連接第十三電阻R13的一端，第十三電阻R13的另一端連接+15V電源，驅動芯片EXN841的第十四引腳連接三極管的集電極，三極管的基級連接檢測控制單元，三極管的發射極連接光耦隔離芯片TLP251的1腳，光耦隔離芯片TLP251的2引腳接地，光耦隔離芯片TLP251的4引腳連接驅動芯片EXN841的5腳，光耦隔離芯片TLP251的3腳連接第十一電阻R11的一端，第十一電阻R11的另一端連接驅動芯片EXN841的2腳、第六電容C6的一端以及+15電源，驅動芯片EXN841的9腳接地，驅動芯片EXN841的1腳連接第七電容C7的一端，第七電容C7的另一端連接驅動芯片EXN841的3腳、第六電容C6的另一端以及第十二電阻R12的一端，第十二電阻R12的另一端連接絕緣柵雙極晶體管的門級。

如圖7所示，檢測控制單元為微處理器，型號為TMS320F28335，此微處理器是TI公司生產的一款高性能DSP處理器。IGBT驅動單元直接連接到檢測控制單元，電壓測量信號調理電路和電流測量信號調理電路通過緩沖芯片743384連接到檢測控制單元。

轉速測量單元采用編碼器，型號為IHA8030。

本實施方式中，采用適用于電機操動機構的輸入功率調節裝置進行電機操動機構的輸入功率調節方法，如圖8所示，包括以下步驟：

步驟1：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元根據PWM控制信號控制儲能卸能單元中第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第五絕緣柵雙極晶體管、第六絕緣柵雙極晶體管的通斷，并關斷第八絕緣柵雙極晶體管、導通第九絕緣柵雙極晶體管。

本實施方式中，如圖9所示，為儲能卸能單元中實現整流功能的部分電路。

步驟2：通過電壓測量信號調理電路測量儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值和第二分壓電阻的兩端電壓值，通過電流測量信號調理電路測量永磁無刷直流電機的當前電流，并傳輸至檢測控制單元。

步驟3：通過檢測控制單元根據儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值、第二分壓電阻的兩端電壓值和永磁無刷直流電機的當前電流計算永磁無刷直流電機的當前供電電壓值，并判斷永磁無刷直流電機的當前供電電壓值是否達到永磁無刷直流電機的當前供電電壓目標值，若是，執行步驟4，否則，返回步驟1。

步驟4：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元導通儲能卸能單元中第八絕緣柵雙極晶體管。

步驟5：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第二IGBT驅動單元，通過第二IGBT驅動單元根據PWM控制信號控制電機驅動單元的第十絕緣柵雙極晶體管、第十一絕緣柵雙極晶體管、第十二絕緣柵雙極晶體管、第十三絕緣柵雙極晶體管、第十四絕緣柵雙極晶體管、第十五絕緣柵雙極晶體管的通斷來控制永磁無刷直流電機的導通順序。

步驟6：通過轉速測量單元測量永磁無刷直流電機的當前轉速，并傳輸至檢測控制單元。

步驟7：通過檢測控制單元根據永磁無刷直流電機的當前轉速計算永磁無刷直流電機的當前供電電壓目標值。

步驟8：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元根據PWM控制信號控制儲能卸能單元中第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第五絕緣柵雙極晶體管、第六絕緣柵雙極晶體管的通斷，并導通第七絕緣柵雙極晶體管。

本實施方式中，如圖10所示，為儲能卸能單元中實現卸能功能的部分電路。

步驟9：通過電壓測量信號調理電路測量儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值和第二分壓電阻的兩端電壓值，通過電流測量信號調理電路測量永磁無刷直流電機的當前電流，并傳輸至檢測控制單元。

步驟10：通過檢測控制單元根據儲能卸能單元中第一分壓電阻兩端電壓值、第二分壓電阻的兩端電壓值和永磁無刷直流電機的當前電流計算永磁無刷直流電機的當前供電電壓值，并判斷永磁無刷直流電機的當前供電電壓值是否達到永磁無刷直流電機的當前供電電壓目標值，若是，執行步驟11，否則，返回步驟8。

步驟11：通過檢測控制單元發送PWM控制信號至第一IGBT驅動單元，通過第一IGBT驅動單元關斷儲能卸能單元中第七絕緣柵雙極晶體管和第九絕緣柵雙極性晶體管。

步驟12：通過轉速測量單元測量永磁無刷直流電機的當前轉速，并傳輸至檢測控制單元。

步驟13：通過檢測控制單元判斷當前永磁無刷直流電機的當前轉速是否發生變化，若是，返回步驟6，否則，返回步驟12。

如圖11所示，為電機在運行過程中，隨著電機的行程的不斷變化，負載反力的變化圖像。

安裝儲能卸能單元前后的永磁無刷直流電機供電電壓值如圖12和圖13所示，從圖中可以看出，未安裝儲能卸能單元前，永磁無刷直流電機的供電采用電容器供電，電壓隨形成的增加不斷減小，而安裝儲能卸能單元后，永磁無刷直流電機的供電電壓隨負載的變化而不斷變化。