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。

矿用永磁接触器PI恒流充电控制器设计

为提高永磁接触器中储能电容的使用寿命,进而保证矿井下永磁接触器工作的可靠性,提出了一种基于比例积分(PI)算法的储能电容恒流充电控制策略。通过MATLAB搭建PI恒流充电仿真模型,构建了以Buck电路为硬件结构基础的改进型PI恒流充电控制器仿真实验平台。仿真和实验结果表明,储能电容在所提的改进型PI控制器调控下实现了恒流充电,符合预期恒流充电设定的参考值,对于增强电路稳定性、延长储能电容使用寿命以及提高整体控制器智能化程度有着一定的实用意义。

基于模糊算法的永磁接触器恒流充电控制器设计

随着现代工业的发展,永磁接触器在生产中的应用越来越广泛。在实际应用中,由于其内部永磁体的存在,合闸状态下无法仅依靠弹簧反力完成分闸,需要内部线圈通过储能电容产生与永磁体吸力方向相反的瞬态推力完成分闸动作。针对储能电容的充电问题,本文提出了一种基于模糊算法的控制策略,由Matlab构建模糊充电的算法仿真模型,通过STM32F103ZET6微控制处理器进行调控。实验结果表明该控制器对储能电容的充电控制方式远优于传统的比例积分(PI)算法控制方式,提高了储能电容的使用寿命,降低了永磁接触器的故障率,保证了其在实际工业生产过程中的可靠性和安全性。

无位置传感器的智能永磁接触器弱磁控制及合闸动态特性分析

针对永磁接触器提出了一种弱磁控制策略,实现合闸过程的智能化闭环控制,使其动态吸力和反力达到良好配合。结合磁路和电路模型,实现了动铁心实时位移信号的无位置传感器检测。耦合电压平衡方程和机械运动方程,建立了弱磁控制策略下合闸过程的动态数学模型,并采用4阶龙格–库塔法仿真了合闸动态过程。实验结果表明,通过调整和优化正、反向PWM占空比,可实现线圈正、反向电流的有效控制,由此调节动触头和动铁心的运动速度,使触头一、二次弹跳明显减少。仿真与实验结果比较吻合。

永磁接触器位移分段PWM控制及吸合过程动态特性分析

在分析永磁接触器吸合特性的基础上,提出位移分段的控制策略,实时检测接触器动铁心位移,并据此调整控制电压脉宽调制(pulse width modulation,PWM)占空比,使接触器的动态吸力和反力特性达到良好的配合,实现最优运动特性下的吸合控制。建立在位移分段PWM智能化控制下吸合过程的动态特性方程,耦合电压平衡方程和机械运动方程,采用4阶龙格-库塔算法仿真永磁接触器整个吸合动态过程。仿真结果与实验测量较吻合,验证了动态特性方程和仿真方法的正确性。最后,针对提出的控制策略,通过实验比较了4种不同分段的PWM控制方案,选出了最佳,可显著降低永磁接触器动触头及动铁心的闭合速度,并减少由其碰撞带来的触头一、二次弹跳。

智能永磁接触器选相控制技术

针对难以实现永磁接触器运动过程中动态特性的精确控制,从而导致铁心撞击及触头弹跳,降低接触器工作寿命的问题,提出一种相角模糊综合评判方法和智能选相控制技术。在分析永磁接触器在不同合闸相角下的动态性能的基础上,建立了不同合闸相角下动态参数的模糊综合评判数学模型。采用模糊灰色理论综合评判了不同合闸相角下的动态特性参量,获得了最优运动特性下的合闸相角。分析了永磁接触器过零点分断的特性及其工作原理,得出了最佳的分断特性。分析结果表明,利用智能控制可精确实现永磁接触器在最优相角下合闸控制以及过零点分断,有助于提高其电气和机械寿命。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

永磁接触器操动机构多目标动态优化设计

针对圆柱形单稳态永磁接触器操动机构的多目标动态优化设计问题进行了研究.首先给出了操动机构的模型和工作原理,以及各个部件电磁设计方法,获得操动机构的初步设计方案.在此基础上,建立了以体积、平均合闸时间和撞击能量为多目标的最优化模型,运用自适应模拟退火算法进行多目标动态优化设计,提高其静动态综合特性.以75A永磁接触器操动机构为具体优化对象,比较了优化前后的尺寸和优化目标,综合指标优化率为19.0%.不同气隙下的静态力特性计算与实测结果最大相对误差为7.4%,不同合闸相角时的动态特性仿真曲线均与相应实验结果吻合很好,验证了多目标优化设计模型和方法的有效性与正确性.

永磁接触器的快速磁场分析和动力学预测模型(英文)

提出一种永磁接触器的快速磁场计算和动力学预测模型。该模型用以求解永磁接触器中电磁和永磁共同产生的磁场和机械运动的耦合计算问题。该文描述了永磁接触器的结构和参数;建立了基于集中参数磁路法的等效磁路模型,推导了耦合电路模型和机械模型的运动方程;针对75A永磁接触器样机分别采用磁路法和有限元方法计算了不同位移时的电磁力,计算误差在6.7%范围内,磁路法仿真所需时间少于采用有限元方法的1%;对合闸过程的电流、位移和速度特性进行了仿真和实验。实验结果与仿真结果基本一致,验证了所提快速磁场计算和动力学预测模型的有效性。

永磁安装位置对永磁接触器动态特性的影响

永磁体是永磁接触器的关键组成部件,安装在静铁心或动铁心上会呈现出不同的动态特性。本文基于三维有限元方法,采用耦合电压的方式求得线圈的电流密度,构建位移-电流-电磁力三者关系,据此对分合闸动态过程进行了仿真和实验研究。结果表明,永磁体两种不同安装位置对永磁接触器合闸过程的动态特性影响较小;而永磁体安装在动铁心上,分闸时通电线圈与永磁体间会出现短暂的斥力,分闸时间要明显短于永磁体安装在静铁心上。本文工作为永磁接触器的永磁安装位置的选择提供了科学依据。

永磁接触器合闸过程的动态仿真及实验

提出一种适用于永磁接触器合闸过程动态仿真的分析方法,建立了基于Matlab的动态仿真模型,该模型主要包含了分别根据电压平衡方程和达朗贝尔机械运动方程建立的电压平衡和机械运动两个子模型。位移、磁链和电流之间的非线性关系事先由有限元方法求得,用于仿真计算中已知位移和磁链时电流的查表计算,可大大提高仿真速度和精度。文中给出了全桥整流驱动额定电压情况下不同开通角时合闸过程及电压变化时的仿真结果,并对仿真结果作了细致分析。实验结果验证了仿真模型的正确性。

永磁接触器磁场有限元分析及控制单元设计

永磁接触器可以克服普通电磁式接触器存在的耗能、线圈易烧毁等缺点,该文研究了永磁接触器磁场分布特点,并开发了一套参数化的磁场有限元分析软件,可以计算所有动铁心位置的磁场和电磁力。论文基于磁场有限元分析设计了63A永磁式接触器,分析了铁心中的磁场,给出了永磁保持力的计算和测试结果,计算精度满足实际工程要求。此外,还设计了具有欠压和失压保护功能的分合闸控制单元,并采用MATLAB仿真计算了分合闸过程中的电容充放电过程,仿真结果与测量结果吻合很好。

新型永磁接触器的智能化控制模块研究

详细分析了各智能化功能模块硬件电路的设计方法、工作原理以及软件系统的程序设计。最后,对一台配用智能化控制模块的140A永磁接触器进行了实验分析,实验结果表明,永磁接触器实现了高度智能化保护功能以及合闸过程的动态调节,有效地减少了触头的一、二次弹跳。

双线圈永磁接触器拓扑电路数学建模与仿真

在研究双线圈永磁操动机构的结构形式与工作原理的基础上,提出了适用于双线圈永磁接触器的分合闸过程的拓扑电路结构。建立了双线圈永磁接触器的分合闸过程的拓扑电路数学模型,并分别采用了C语言编程和MATLAB仿真软件实现对未引入反馈环节和引入反馈环节的双线圈永磁接触器的拓扑电路模型进行了仿真计算。仿真与实验结果表明所提出的双线圈永磁接触器拓扑电路的数学建模方法的正确性,同时,在引入反馈环节的拓扑电路中,分合闸过程的线圈电流平均值明显减小,可有效改善永磁接触器的动态特性。

基于遗传算法的双E型永磁接触器仿真优化设计

在详细分析永磁操动机构模型和相关理论的基础上,给出了永磁接触器操动机构的设计方法。基于磁路法获得永磁操动机构的初始设计参数,建立永磁操动机构最优化模型。采用遗传算法并结合电磁场有限元计算方法求解该最优化模型,获得合理的设计参数,并研制了1台250 A配双E型永磁操动机构的永磁接触器。试验结果表明,算法可实现永磁接触器的优化设计,大幅度提高产品的设计效率,验证了设计模型和算法的有效性与正确性。

三气隙永磁接触器工作原理和静特性分析

三气隙永磁接触器是一种新型节能接触器,与现有永磁接触器相比较,没有线圈断电时的失压保护要求。介绍了这种接触器的结构和工作原理,用三维有限元方法计算了这种接触器的磁系统的磁场分布和静态吸力特性,分析了几何参数对其静特性的影响,提出了这种永磁接触器的特点。

三气隙永磁接触器电磁特性分析

根据三气隙永磁接触器机构的特点,通过有限元分析软件Ansys的二次开发,实现接触器磁场分析和电磁吸力的计算。基于接触器运动过程的机械、电磁场和电路方程的耦合,建立接触器动态特性分析模型,实现触头弹跳和永磁接触器动态过程的计算。最后,对LC1D32型永磁接触器特性进行了测试。试验和计算结果的对比分析,验证了计算方法的可行性。

缩短永磁接触器合闸电气过渡过程的新方法

针对永磁接触器合闸时控制单元的过渡过程远比操动机构的动作过程长的问题，提出了一种新的控制方法．通过引入针对储能电容电压的反馈-保持电路，利用反馈信号快速关断合闸主回路，来缩短控制单元的合闸过渡过程．在对合闸主电路的电路分析的基础上，进行数字仿真，给出合闸过程中储能电容电压和线圈电流与时间的非线性关系，得出关断合闸主回路的合理动作时间．最后，在开发的25A永磁接触器样机基础上进行了不同相角下的合闸试验，试验结果与仿真结果一致，新方法所需的合闸电气过渡时间仅为原来的10％-15％，证明了该方法的正确性和有效性．

基于灰关联和层次分析法的永磁接触器合闸相角多级综合评判

确立了合闸相角综合评判指标体系。将灰关联系数代替隶属度,用层次分析法求解权重系数,建立了永磁接触器合闸相角的多级综合评判模型。通过选相合闸试验获取不同合闸相角下的各项动态特性参量,建立了基于试验的综合评判原始数据库,并进行了多级模糊综合评判。与传统模糊综合评判法的比较表明,该方法在评判精细度、准确性和计算量上均存在一定的优越性。

不同温度条件下永磁接触器动作特性仿真分析

针对单线圈单稳态永磁接触器,分析其工作原理,建立数学模型,对不同温度下其静态和动态特性进行仿真研究。首先,建立ANSYS有限元模型,进行不同温度下永磁吸力和线圈磁链的静态仿真;其次,建立Matlab动态仿真模型,仿真不同温度和不同合闸相角时合闸过程动态性能,并分析了仿真结果。该研究有助于提高永磁接触器的工作性能。

智能调节型永磁接触器合闸过程动态特性仿真与实验分析

针对永磁接触器在合闸过程中产生的触头弹跳与烧蚀的问题,提出一种合闸全过程的电压智能调节控制技术,实现合闸过程的智能动态调节。在分析双E型永磁接触器合闸特性的基础上,建立了智能电压调节控制下的电压平衡方程和机械运动方程,基于Matlab软件建立了PWM控制电压模型、电磁力计算模型、动铁心和动触头合闸运动模型,并对合闸全过程进行了动态仿真。本文建立的基于Matlab的全过程动态仿真模型为研究智能型永磁接触器的合闸全过程动态特性提供了一种有效的快速手段。最后,实验结果验证了仿真模型和智能调节控制技术的正确性。