断路器操动机构用圆筒型直线感应电动机控制系统研究

针对40.5kV真空断路器分合闸运动特性对操动机构的要求,设计了一种新型的电机操动机构,即直线感应电动机(cylinder linear induction motor,C-LIM)机构。断路器在分、合闸过程中对操动机构的动作和时间特性有较高要求,对断路器C-LIM机构运动特性及动力特性进行了分析,并规划分、合闸运动时的理想速度曲线。针对C-LIM特有的边缘效应,在考虑动态纵向边缘效应的基础上建立了矢量控制数学模型。对C-LIM驱动断路器触头运动控制系统进行仿真及样机的实验验证。结果表明,该直线电机直接驱动断路器的操动轴、驱动器动态性能好,振动较小,满足断路器分合闸运动特性要求,为断路器智能控制奠定了基础。

基于多目标粒子群算法的直线感应电机机构优化设计

为了得到更大起动推力,满足高压断路器开断性能和机械性能要求,论文对操动机构用圆筒型直线感应电机(C-LIM)进行优化设计,把粒子群优化算法(PSO)引进到C-LIM的优化设计之中。并针对电机优化问题的具体特点,提出多目标粒子群算法(MOP)用于C-LIM的全局优化。根据C-LIM应用于高压断路器操动机构的结构和性能要求,建立了多目标优化设计数学模型;并采用Matlab工程计算工具,编写了C-LIM的MOP设计程序,同时还制作了可视化界面(GUI)。对优化结果分析,表明MOP设计要好于单目标优化设计。优化的C-LIM,在推力增加的同时使电机结构尺寸整体缩小、重量减轻,提高了C-LIM操动机构的实用性。

断路器操动机构用直线感应电机的优化设计

为了得到更大的起动推力,满足高压断路器开断性能和机械性能的要求,对操动机构用圆筒型直线感应电机进行优化设计,将粒子群优化算法引进到圆筒型直线感应电机的优化设计之中。并针对此电机优化的具体特点,提出将邻域拓扑粒子群优化算法用于圆筒型直线感应电机的全局优化,解决了粒子群优化算法中含有局部最优解的复杂优化问题,增强了粒子的寻优能力。两种算法的研究结果表明,与原始方案相比起动推力提高,起动电流大幅度降低,领域拓扑粒子群优化算法优化效果显著。电机的结构尺寸整体缩小,降低了电机的质量,节约了材料,证明了领域拓扑粒子群优化算法的优越性,提高和完善了圆筒型直线感应电机操动机构的实用性。

断路器操动机构用直线感应电机的设计与研究

针对40.5kV真空断路器分合闸运动特性对操动机构的要求,结合圆筒型直线感应电机(C-LIM)的性能优点,文章提出了应用于高压断路器的C-LIM操动机构。对断路器操动机构实现了整体结构简单化设计。结构具有无需传统操动机构依靠机械传动的连杆和锁扣等复杂零部件、操作噪声低、响应快速、能优化预定行程曲线、可控性高、易于与综合自动化监视系统的连接和提高状态监测范围等优点,适用于中高压断路器的操动机构。文章亦对C-LIM磁路分布及各种特性进行了有限元分析,验证了C-LIM设计的有效性,并完成了满足40.5kV真空断路器工作要求的国内首台C-LIM样机制作。

考虑级间耦合高速多级圆筒型直线感应电机性能

基于高速多级圆筒型直线感应电机特殊的结构,利用电磁场理论,推导了考虑级间耦合的数学模型,并利用该模型分析了考虑级间耦合和不考虑级间耦合情况下,各级定子绕组电流、动子加速力和速度、电机能效率之间的区别。对比结果表明,级间耦合效应有利于电机的运行性能。最后,对这两种情况下样机实验,测得各级中动子的速度,并与仿真结果对比,两者吻合较好。

高速多级圆筒型直线感应电机基础理论研究

针对目前直线感应电机推力小,速度低的问题,提出一种高速多级圆筒型直线感应电机,其具有动子质量轻,推力大,加工难度小等优点,特别适于高速发射领域。基于电磁场理论,推导考虑级间耦合的直线感应电机数学模型,用该模型分析电机的动态性能,得到了定子电流、动子速度和加速度等参数变化规律,并进行样机实验,其仿真结果与测量结果进行对比,二者吻合较好。从而为该类电机工程化具体实现提供理论基础。