考虑温度效应的永磁机构及其控制系统多物理域联合仿真与设计

电流/位移闭环控制能够有效抑制永磁机构分合闸时间分散性,提高断路器相控操作质量,延长开关使用寿命。可信的仿真模型能够在闭环控制系统设计验证阶段分析、比较、检验不同控制方法的动态特性和分散性抑制能力,指导实际控制器选型和设计,缩短研发周期。该文建立了永磁机构及其驱动控制系统多物理域联合仿真模型,实验分析并获得了关键敏感元件的温度效应数据库,同时考虑涡流效应的影响,论证了不同温度下联合仿真模型的可信性与有效性。在此基础上,设计了反馈线性化控制系统,通过联合仿真平台对比分析了该系统与现有典型控制系统的跟随特性、振荡超调以及分散性抑制能力。基于嵌入式系统的双闭环控制实验结果表明,多物理域联合仿真具备有效的控制器设计指导作用。

平板型高速开关阀控制特性研究

为研究某型平板高速开关阀(HSV)的控制特性,探索其小电流驱动控制机制,描述开关阀的结构组成及工作机制,建立数学模型,并定性说明其静态压力控制特性;基于开源电磁分析软件FEMM建立电磁铁的有限元模型,获得电磁力及磁通密度在工作气隙与线圈电流坐标空间的分布规律;建立开关阀的机-电-液联合仿真模型,研究其静态压力控制特性,重点描述线圈电流、阀板位移、磁路电感、控制腔压力的动态响应过程,阐明该电磁阀实现小电流驱动控制的机制;最后,测试HSV静、动态性能进行对比验证。实测结果表明:仿真模型较好地刻画了平板高速开关阀的静、动态特性,阐明了小电流驱动的机制,可为低功耗产品开发提供重要参考与借鉴。