采用模糊控制和脉冲宽度调制技术的同步真空开关位置伺服控制器设计

为保证真空开关动作时间长期稳定性,针对同步真空开关性能受开关动作时间分散性的影响,采用了位置伺服控制使真空开关动触头实现预定的最佳参考轨迹运动。在分析控制电压、环境温度、闲置时间等因素对永磁机构真空开关运动及操作时间影响的基础上,给出了同步真空开关位置伺服控制原理;设计了基于模糊控制和脉冲宽度调制(PWM)技术的同步真空开关位置伺服控制器,并对35kV同步真空开关进行了伺服控制性能测试。测试结果表明,真空开关动触头能很好地跟踪参考轨迹运动,开关合分闸时间分散性在±0.2ms范围内,满足IEC62271-302标准对开关操作时间一致性的要求。

真空开关动作时间的自适应控制

相控开关技术可以有效地削弱电网各类负载投切操作引起的系统暂态过程,是建设智能电网的重要技术之一。真空开关选相操作的技术关键是控制真空开关机构的运动特性,实现真空开关在不同环境下的动作时间稳定。利用模糊PID自适应控制技术,针对基于永磁机构的真空开关提出一种新型控制驱动方案;并基于TMS320LF2407A处理器实现了新型真空开关永磁机构驱动控制系统的设计。实验研究验明了该控制系统在环境因素变化时可保持合闸时间误差稳定在±0.25 ms以内。

基于真空断路器的并联电容器组相控投切装置

为了减小配电网中无功补偿并联电容器组投切时所引起的涌流和过电压,开发了一种基于永磁机构的相控真空断路器系统,包括断路器本体和同步控制器。控制器硬件以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为核心,采用模块化设计思想,具有良好的抗干扰性。分析了断路器的机械特性、介质绝缘特性以及控制系统精度对相控投切效果的影响。系统实时采集电网参数并采用平均序列交越零点相位差分算法提取参考信号相位信息,配合合适的投切策略,完成电容器组在预定相位投切。该断路器装置已经完成在系统试验站的大量相控投切实验,实验表明样机运行稳定可靠,达到了预期设计要求。

采用数字信号处理器的永磁机构同步控制系统

断路器的同步(或相控)操作能有效削弱分合闸所产生的涌流、过电压等暂态冲击,是电器智能化的前沿课题。文中介绍了以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为核心的永磁机构同步控制系统的软硬件设计。该系统实时采集电参数并用有限冲激响应(FIR)数字滤波器检测参考信号零点,针对不同输入指令调用相应的控制算法,使永磁机构在预定相位完成同步投切。整个装置的设计均采用模块化思想,具有必要的抗干扰措施,并能与控制中心通信,便于现场调试与维护。试验结果表明样机运行稳定可靠,达到了预期的设计要求。

配永磁机构真空断路器动态仿真与实验

为了研究断路器分、合闸过程的动态特性,笔者针对一台配永磁操动机构的真空断路器,基于虚拟样机技术建立了断路器的动力学模型,推导出模型动作过程所满足的运动方程及电磁方程,对真空断路器的分闸、合闸动态过程进行仿真分析与实验对比。仿真和实验结果表明,模型的动态特性满足断路器的技术参数及实验数据的要求,为研究断路器的优化设计和故障诊断提供了依据。

永磁操动机构磁场计算及动特性分析

在建立永磁操动机构动态分析数学模型的基础上，采用有限元分析方法对永磁操动机构激磁后的动态特性进行计算，得出了动铁芯运动过程中的机构磁场分布，线圈电流、动铁芯的位移、运动速度及在运动中受力随时间变化的规律，并比较了在两种不同激磁方式下的机构运动特性及电压大小对永磁操动机构运动特性的影响。

基于永磁操动机构的真空开关动力学特性分析

真空开关利用新型的永磁机构作为操动系统,具有较高的操作精度与可靠性。在建立了永磁操动机构动态特性数学模型的基础上,分析了永磁机构的运动特性。在试验过程中实测了真空开关的动态参数,将实测结果与理论计算进行分析比较,结果表明数学模型与计算方法准确可靠。

配永磁机构的真空断路器同步分合闸控制系统设计与实现

为减少电力系统中断路器投切无功补偿电容器组时产生的电磁暂态效应,研究了一种配永磁机构的真空断路器同步分合闸控制系统:给出了中性点不接地星形方式连接的并联电容器组的同步分合闸控制策略,以数字信号处理器(DSP)为核心设计了同步分合闸控制系统的原理样机,给出了同步分合闸控制算法流程。通过分析影响永磁机构动作时间的因素,研究了同步分合闸控制的关键技术,包括设计FIR数字滤波器以准确提取系统电压电流过零点、径向基函数神经网络(RBF)预测控制、机构老化与触头磨损的自适应补偿控制等。最后给出并分析了同步分合闸控制精度的实验结果。实验结果表明,同步分合闸操作时的动作分散性基本保持在±0.5ms以内。

永磁机构真空断路器同步关合技术相关问题研究

当永磁机构真空断路器投切电容器组、空载长线等容性负载时,若随机进行投切,通常会产生很大的涌流和过电压。为了减小涌流和过电压,通常采用同步关合技术以实现选相分合。考虑到实际的同步关合技术控制,给出包含程序运行时间的同步关合时序。采用FIR数字滤波对电压信号中的谐波进行滤除,获得基波电压,用以检测电压波形的过零点。当断路器介电绝缘强度降低时,在关合过程中通常会发生预击穿,导致断路器不在预先设定的相位关合。为此分析介电绝缘强度衰减率对最佳相位选择的影响。在预测合闸时间时,采用平面点法式方程算法计算结果与实际的合闸时间相比,误差在工程允许范围内,证明了该方法是可行的。

断路器方形永磁机构动态特性的计算与分析

由于高压断路器永磁机构工作时间短、运动速度快、线圈的瞬时通断电流和动铁芯的运动,都会在永磁机构的动静铁芯中产生涡流,对机构的特性有很大影响,采用耦合法对永磁机构的瞬态磁场进行分析、研究了电压激励下的瞬态磁场、推导了考虑涡流影响的非线性瞬态磁场的数学模型。运用有限元分析软件Ansoft对本课题组制作的方形永磁机构进行仿真并分析研究了涡流对其特性的影响、对其损耗进行计算分析。计算结果表明,由于涡流的影响使永磁机构的动作时间增长,在永磁机构动作过程中,动铁芯的涡流损耗很大。对考虑涡流影响的永磁机构特性的研究可为永磁机构的合理设计提供理论依据。

真空开关高动作稳定性的永磁操动机构控制系统

基于永磁操动机构的真空开关被广泛应用在电力系统中,以确保真空开关在不同环境下操动的精度和动作时间稳定,可以有效提高电力系统的稳定性。该文首先对10kV真空开关操动机构的分合闸动态特性进行分析计算,并建立仿真实验模型;利用径向基函数(RBF)神经网络与模糊PID自适应控制相结合的技术设计算法控制器,对机构的线圈电流与位移特性进行实时检测控制;通过仿真实验证明了该控制器在提高机构动作稳定性上的可行性。搭建实验测试平台,进行合闸对比实验,未加入算法控制器时,操动机构总体合闸时间在22.7~31.8ms;加入算法控制器后,合闸时间稳定在25.5~26.1ms。同时该算法控制器将机构合闸时间分散性由原来的±1.5ms降低为±0.3ms左右,不同环境温度下分散性依然可以保持在±0.3ms左右,证明加入该控制系统后,提高了动作时间的稳定性和有效性。

永磁操动机构磁场数值计算和结构分析

提出 3种永磁操动机构的结构 ,并采用有限元法对其进行了磁场数值计算。通过分析计算结果 ,对 3种永磁操动机构的结构进行了比较。此外 ,还计算了永磁操动机构的动态特性 ,通过计算结果与实验结果的对比分析表明 。

真空开关低分散性永磁操动机构控制系统设计

为抑制真空开关分闸、合闸操作引起的暂态影响,分析了真空开关分闸、合闸时的受力情况及对其操动精度的影响因素,仿真计算了永磁机构的动态特性;设计了一个自适应操动机构控制系统对真空开关操动机构的励磁电流、机构行程实时监测,通过驱动IGBT有序控制操动机构电容放电,有效修正其动作分散性;增加系统电压、电流相位检测单元后可实现设定相位准确动作.测试结果证明,控制系统可以明显降低真空开关操动机构的动作分散性,且操动机构分闸、合闸动作分散性控制在±500μs以内.

计及温度的永磁操动机构动态特性仿真与分析

针对环境温度变化会对永磁操动机构动态特性产生较明显影响的问题,考虑到温度变化的影响,建立永磁操动机构运动过程中两个阶段动态特性的数学模型。利用其模型,分析了计及温度的静态特性参数与电容器电容、线圈电阻等动态特性参数的温度特性,得到计及温度的永磁操动机构动态特性。通过计算及实验分析表明,在工作温度范围内,分合闸时间分散性较大,而在考虑温度影响后的动态特性计算结果与实验测试结果更为接近。通过分析曲线发现:当温度发生变化时,永磁操动机构的特性参数受温度影响的程度是不同的,即永磁体的性能参数受影响最大,其次是电容器电容,最后是线圈电阻。该计及温度的永磁机构特性分析方法可为完善同步投切控制及优化机构设计等方面提供理论指导和依据。

非平面接触永磁机构与双动式真空灭弧室探讨

介绍了一种新型结构的永磁机构——非平面接触永磁机构的基本结构和工作原理,这种结构的永磁机构能产生轴向高梯度磁场,可以大幅提高线圈磁场对动铁心动态反应能力,达到提高动铁心初始运动速度的目的;同时介绍了双动式真空灭弧室的基本动作原理及其与普通真空灭弧室的区别,对这2种技术的组合、匹配方案进行了分析研究,提出了一种能大幅提高真空断路器性能的全新设计思路,并在新一代真空断路器研发中予以应用。

真空断路器永磁操动机构的设计及动态特性仿真

提出了一种结构新颖的单稳态永磁操动机构。采用Ansoft10.0软件对该机构在不同条件下的三维磁场分布进行了计算与分析,证明了该操动机构的可行性。为了确定操动机构中各个部件的尺寸,对该操动机构的分、合闸动态过程中各个参数的变化规律进行了仿真设计。根据仿真结果加工成样机,并把该样机装配到真空断路器中。通过样机的试验数据,证明了所设计的永磁操动机构的可行性,以及分、合闸动态特性仿真的正确性和准确性。

12kV直动式快速真空开关研制

基于电磁斥力原理的操动机构始动时间短,可由增加电流的简单方式提高动作速度,非常适合于快速开关的应用场合。采用有限元方法仿真分析了金属盘厚度、线圈盘盖板和底板材质对斥力驱动机构特性的影响,并研制了一台基于斥力驱动装置和永磁保持装置的12 kV直动式快速真空开关。经测试和优化,该开关分闸始动时间达到0.5 ms以内,满行程时间达到5 ms以内,提高了分闸速度并增加了可靠性。

基于有限元法的单稳态永磁机构动态特性的研究

研究了单稳态永磁机构动态特性的数学模型,并进行了质量和反力的归算。使用有限元法计算单稳态永磁机构动态特性,得到了电流、位移随时间变化的仿真曲线,并进行了试验。在试验中实测了断路器触头的分、合闸行程曲线和分、合闸线圈的电流参数。结果表明仿真计算准确可靠,机构动态特性优异。

电气化铁路真空断路器永磁操动机构的特性分析

研究真空断路器永磁操动机构的特性对于提高电气化铁路的可靠性有着重大意义。以单稳态永磁机构为对象,通过Ansoft Maxwell12.1软件建立模型,使用有限元法计算分析了其分、合闸特性,调整各个参数,得到了静态磁场分布以及位移、电流、速度等随时间变化的仿真曲线,并进行了验证,证明了该永磁机构仿真的准确性和可靠性。