接触器低速大吸力合闸优化控制策略

为了更好地抑制接触器合闸触头弹跳,提出一种控制策略以优化合闸过程。首先,利用线圈电压与电流作为输入构建参数观测器,实时观测接触器的动态吸力、弹簧反力、动铁心速度及位移。在此基础上,构造双闭环控制结构,外环采用模糊控制逐次调节超程前吸力裕量,内环将吸力裕量与实时弹簧反力叠加用作参考吸力,进行吸力闭环控制,实现外环动铁心合闸速度的逐次迭代优化。将观测位移与触头开距进行实时比较,一旦动铁心运动到超程阶段时,增大吸力参考,使电磁吸力快速增加,实现触头的低速大吸力合闸,以压制动铁心反弹,尽量抑制触头弹跳,并兼顾可靠合闸。通过仿真与实验验证了方案的可行性,该控制策略对依靠电磁力进行操动的电磁及永磁开关的合闸优化具有一定意义。

磁链闭环控制下接触器的优化设计方法

该文对接触器的优化设计进行研究,将磁链闭环控制引入接触器本体优化设计中,实现控制策略与本体优化设计的协同。首先,综合考虑接触器的外部漏磁和磁场分布特性,在三维有限元动态仿真的基础上构建改进的磁路模型,以实现磁路模型的参数化计算。然后,提出了一种改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)与磁路模型相结合进行优化设计,以Pareto前沿个数判断种群进化进程,实现自适应遗传-差分混合进化策略,提高了多目标优化设计算法的全局收敛性和收敛速度。最后,将恒磁链闭环控制策略与多目标优化设计相结合,通过减小接触器的电磁惯性、机械惯性及提高控制磁通密度,来提高机构响应速度和磁性材料利用率,同时减小触头弹跳。仿真及实验验证了改进磁路模型及多目标优化设计方法的有效性。

接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制技术

为提高接触器的动作特性一致性,该文提出接触器无传感器的分合闸位移跟踪控制技术。首先,利用神经网络结合机械运动模型构建参数估计器,仅输入线圈电流即可实时估算全过程的电磁吸力、弹簧反力及动铁心位移。之后,在起动及分断过程中,采用基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环结构,实现分合闸位移的实时精确跟踪;在保持过程中,仅采用吸力单闭环控制,通过设定合适的恒定吸力裕量使保持吸力始终大于反力,兼顾接触器的可靠保持和节能运行。通过仿真和实验验证方案的可行性,可知所提参数估计方法及闭环控制策略对电磁开关的高性能控制具有重要意义。

智能控制理论与智能电器教学的融合

以智能电器课程为载体,将自动控制理论引入智能电器的教学中,采用生动、直观的方式给学生展现艰涩的控制理论转化成实际控制方案的过程。采用神经网络构建接触器的电磁吸力实时观测器,结合三位式滞环控制方法,实现接触器的直接吸力闭环控制。采用联合仿真及快速控制原型验证系统,直观呈现智能控制理论到实际控制方案的逐步转化过程,不仅便于学生理解枯燥的自动控制原理,同时有助于智能电器实践教学的逐级深入开展,实现理论与实践的融合。

智能单稳态永磁接触器动作特性的联合仿真

该文提出一种智能单稳态永磁接触器的联合仿真方法。首先,针对传统电磁接触器等效电路在永磁接触器的保持及分闸过程中存在的应用缺陷,将电磁磁链与永磁磁链分开考虑,提出适用于全过程的永磁接触器等效电路模型。之后,采用永磁接触器的有限元仿真结合等效磁路来处理永磁磁场与电磁磁场的相互耦合问题,从而给出等效电路模型中各元件参数的计算方法。最后,结合分合闸控制策略及永磁接触器动态模型,构建单稳态智能永磁接触器的联合仿真方法,并通过实验验证该仿真方法的有效性。在永磁接触器的整个动态过程中,该仿真方法详细反映出电磁磁场与永磁磁场的相互影响,为基于电磁力、永磁力及弹簧反力密切配合的高性能优化控制方案的设计打下基础。

接触器静态特性测量方法的研究

鉴于接触器静态特性难以直接测量,该文首次提出接触器静态特性的软件测量方法。首先,从能量守恒的角度梳理接触器机电能量转换关系,推导利用静态磁链求解磁共能,再求解电磁吸力的完整过程,通过有限元仿真验证这一计算方法的理论可行性。其次,采用“动铁心锁紧法”配合“电流闭环控制”开发接触器静态特性测量装置,实现静态磁链及吸力特性的软件测量。最后,基于测得的静态特性数据构建接触器的全过程位移估计器,不仅间接验证静态测量的实际有效性,同时也首次实现接触器起动、保持及分断全过程的位移估计。该文开发的接触器静态特性测量方法具有通用性,因此对接触器的仿真及高性能控制均具有重要意义。

闭环斩波起动交流接触器控制模块设计

将斩波控制技术引入到交流接触器智能控制中,设计一种闭环斩波起动的交流接触器智能控制模块,使交流接触器具有闭环直流起动、闭环直流保持、抗电压跌落等功能,进一步增强其工作可靠性,满足了企业对大容量抗电压跌落交流接触器的需求;起动闭环采用线圈电流反馈,可以快速调节接触器线圈电流,便于优化控制;保持闭环可以根据接触器线圈电阻自动进行保持电压闭环与保持电流闭环的快速切换,拓展模块的适用范围;对模块工作原理进行瞬态及交流仿真,分析线圈尖峰电流的抑制方法,设计控制回路补偿网络,并结合相关实验验证设计的有效性。

交流接触器斜率闭环控制技术

该文设计了一种交流接触器三态驱动拓扑,以该拓扑为硬件基础,提出交流接触器斜率闭环控制方案,采用斜率外环控制电流内环,减少起动过程中的触头弹跳;同时,在保持过程中仅采用电流闭环,进行节能无声运行;在分断过程中,通过三态拓扑的负压退磁作用,提高触头分断速度,减少分断电弧对触头的侵蚀,形成了交流接触器起动、保持及分断的全过程动态控制。通过一体化仿真,验证了斜率控制原理,给出了控制规律;引入数字控制技术,开发智能控制模块,并进行相关实验,验证了斜率控制及三态驱动的有效性。

智能交流接触器自校正控制技术

将电力电子传统的电压控制模式及Buck电路经改造应用于交流接触器的智能控制中,实现了智能交流接触器的闭环控制。在此基础上,提出了加入主触头状态捕捉电路的自校正控制方案,分析自校正控制的工作原理,采用电流扫描方式实现自校正控制,使智能交流接触器具有起动过程自校正功能,减少了智能交流接触器起动过程中的触头弹跳。通过对自校正参数的记忆,精确复现起动电流,减少了智能交流接触器在线运行的触头弹跳。该控制方案对接触器本体的结构参数依赖较低,对输入电压波动不敏感,可以自动调整吸力特性,不需要对接触器进行复杂的建模仿真即可完成相对优化的过程控制,提高智能交流接触器的电寿命,结合相关实验验证了方案的有效性。

交流电磁阀智能控制模块设计

交流电磁阀是一种结构紧凑、体积小、全封闭的电磁电器,多用在空调制冷等行业中。以空调制冷行业交流电磁阀为控制本体设计智能控制模块,该模块以具有动态自供电功能的离线式开关电源芯片为核心,配合无源分立元件实现交流电磁阀的智能控制,具有交直流通用、宽电压输入、节能无声运行、保护性能完善等优点。开关电源芯片采用动态自供电方式工作无需外加辅助电源,同时又实现了电磁阀的起动闭环控制与保持闭环控制,将模块自身的供电与电磁阀的控制整合到单一芯片中,降低了控制模块的体积和成本。本文建立了详细的控制芯片瞬态仿真模型,对交流电磁阀的闭环起动过程进行仿真分析,结合相关实验,验证了所设计模块的有效性,给出了电磁阀的优化控制方法,取得较好的控制效果,提高了交流电磁阀的工作可靠性和使用寿命。

联合仿真在智能电器教学中的应用

智能电器种类繁多,控制方案多样。在实际教学中由于客观条件限制,仅能设计有限的模块化的实验方案供学生操作,学生难以充分理解智能电器的工作原理及实现过程,同时智能电器控制方案发展迅速,一些新的控制思路更是难以及时验证。因此,将联合仿真引入到智能电器的教学中,以接触器的智能控制为例,介绍了联合仿真的实现方法,仿真界面友好、直观,交互性强,便于学生充分理解智能电器的控制原理及动态运行过程,同时智能电器的模拟控制电路及数字控制程序可以任意修改,便于学生探索新的控制方案,提高创新能力。联合仿真方法不仅可以成为"智能电器"课堂教学的有效补充,进行讲练结合,同时也可以作为实验教学的辅助手段,应用到课程设计、生产实习、毕业设计等实践环节中。

接触器斜率控制器的类PID整定

针对工程上接触器的优化控制问题,分析了接触器斜率闭环控制原理,利用这一原理开发了接触器斜率控制器,以减少起动过程中的触头弹跳。仿照控制系统中常用的PID整定方法给出了斜率控制器的类PID整定规则:以接触器起动过程中的触头弹跳、起动电流的平稳性、保持过程的可靠性作为判断控制优劣的依据,对控制过程中的相关参数,包括起动电流限制值、斜率参考值及保持电流值进行工程整定。通过整定后,无需复杂的建模、仿真,即可将斜率控制方便的应用到各种不同的接触器中,进行起动过程的优化控制。以CJ20-160A交流接触器为被控对象对斜率控制器进行类PID整定,并进行实验验证,证实了所提方法的有效性。

抗晃电智能交流接触器设计

设计并完成了以开关电源为基础、单片机为核心,并且带有后备电源系统的抗晃电智能交流接触器控制模块。通过智能控制模块实现接触器动态过程控制,形成寿命高、可靠性强的新型电磁式智能接触器产品,可以广泛应用在石化、钢铁、矿山等对连续性生产要求比较高的企业中。

断路器智能分合闸电磁铁的设计

针对配电系统中断路器分合闸电磁铁的线圈易烧毁这一常见故障,设计了分合闸电磁铁智能控制模块,对电磁铁的线圈电流进行闭环控制.改变电磁铁的激磁方式,严格控制线圈激磁电流及激磁时间,避免了线圈的烧毁故障.同时,其动作特性不受合闸相角的影响,可以在宽电压范围内精确控制线圈电流,提高了动作特性的一致性.通过一体化仿真,验证了线圈驱动电路及滞环电流控制方式的有效性,引入数字控制技术开发控制模块,并进行相关实验验证.

电磁开关高频吸持噪声抑制策略

该文针对电磁开关在PWM闭环控制下引起的高频吸持噪声问题展开研究,提出一种电磁开关高频吸持噪声抑制的自适应控制策略。首先,分析电磁开关PWM闭环控制高频吸持噪声产生的几个影响因素,据此提出需要综合采取三项措施来抑制这一高频噪声;然后,结合电磁开关实际运行特点,设计基于模糊控制的电磁开关高频吸持噪声自适应抑制策略,通过模糊控制逻辑整合on/off控制、自整定PID控制以及伪开环控制各自的优点,来实施噪声抑制措施;最后,构建电磁开关联合仿真模型,开发基于CompactRIO的电磁开关快速控制原型验证系统,对电磁开关噪声与振动信号进行频域分析,对控制策略进行验证,仿真及实验结果证明所提控制策略能够有效抑制电磁开关的高频吸持噪声。

快速控制原型技术在智能电器教学中的应用

文章将快速控制原型技术引入到智能电器实验教学中,以NI-CompactRIO设备为核心,以接触器这一典型电器为对象,介绍了快速控制原型系统的硬件及软件设计方法,不仅实现了接触器的闭环控制,同时也可以对运行数据进行采集。该系统人机界面友好,交互性强,可方便地改写控制方案及控制参数,并可同步呈现动态过程波形,便于学生充分分析、理解智能电器的控制原理,可作为智能电器实验教学的很好平台。

交流接触器智能控制模块的电磁兼容性能研究

以交流接触器智能控制模块为研究对象,对模块的电磁兼容性能展开分析。从差模和共模的角度重点仿真分析了电源模块中的电磁干扰现象与解决办法,分析了电源滤波器的工作原理并给出了抑制电磁噪声的具体方案。采用合理的布线与软硬件抗干扰措施,使智能交流接触器的电磁兼容性能得到明显提高。

智能交流接触器一体化仿真及数字控制技术

该文提出了一种新的智能交流接触器仿真方法,将SPICE电路仿真与接触器动态仿真完全集成,实现了智能控制模块与接触器本体一体化的逐点闭环仿真系统。在Multisim电路仿真软件中进行智能控制模块的底层硬件电路设计,在Lab VIEW中构建接触器的动态仿真程序,同时构建Multisim和Lab VIEW之间的双向数据通道,两个独立的仿真程序同时进行非线性时域仿真,然后在每一个仿真步长结束时交换数据,进行一体化仿真。通过一体化仿真确定合理的接触器运动过程控制方案,同时引入数字变流技术,开发了智能交流接触器电流闭环数字控制模块,并进行相关实验,验证了一体化仿真及数字控制的有效性。