基于有限元技术的低压电器拓扑优化设计研究

以变密度法作为材料的插值模型,最小柔度作为目标函数,优化准则作为优化算法,阐述了利用有限元技术进行结构拓扑优化的过程。以低压电器产品为例,开展了拓扑优化设计研究。结果表明,拓扑优化可大幅降低零件质量而不损失零件强度,为降低成本提供了一种有效方案。

基于有限元电场分析优化的双屏蔽触头盒

基于有限元分析软件Ansys对电场进行仿真分析,对40.5 kV开关设备内重要的绝缘件—触头盒进行双屏蔽设计改进,优化了高、低压双屏蔽层的布置方式和伞裙分布,实现了触头盒的整体绝缘性能的提升。

750V车用高压直流继电器的设计和试验

针对电动大巴车用继电器电压从DC 440 V提高到DC 750 V的应用特点,设计了一种车用高压直流继电器。以单片机为核心、功率半导体器件IGBT为执行元件,实现了主触头与辅助触头、功率半导体器件的等电位切换。进行了动态转换过程和时序分析,测试了样机功能、通断、寿命。结果表明,高压直流继电器可以实现无电弧切换,避免或减少触头烧损,符合设计要求,性能良好。

控制与保护开关电器技术发展概况

描述了控制与保护开关电器(CPS)产品特点和发展动向,列举了现在市场上常见的的典型CPS产品的状况。分析了CPS的专利现状和标准,结合标准对CPS技术发展趋势进行了预测。

控制与保护开关电器用4~20mA标准电流输出电路

提出了一种用于控制与保护开关电器的4~20 m A标准电流输出电路。阐述了基于脉宽调制技术实现数模转换的原理,在电路仿真的基础上设计了硬件电路,分析了电路的各个部分并详细讨论了实现脉宽调制输出的软件设计方法。对导致输出电流产生误差的因素作了进一步探讨,改进了相关器件选型,试验表明提高了电路精度和线性度。该电路抗干扰能力强、安全性高且比采用数模转换器实现方式的成本低,适合传输远程模拟量信号,可用于工业现场设备及自动化仪表的相关开发。

一种转换开关电器联锁装置的设计

设计了一种应用于自动转换开关电器的机械联锁装置。利用ADAMS及Ansys软件进行了运动仿真和应力仿真,同时完成了模型试制和工艺改进。结果验证了装置结构合理,满足设计要求。

控制与保护开关电器短路分断能力的研究

分析了控制与保护开关电器(CPS)短路分断能力的关键技术,介绍了触头灭弧系统、检测和保护、快速响应机构关键技术的研究方法。围绕快速响应和提高灭弧性能的措施,通过理论研究、仿真计算、高速摄影和试验等手段,指导CPS的研究设计。

高加速寿命试验在自动转换开关电器控制器可靠性研究中的应用

目前,国内外对自动转换开关电器(ATSE)的控制器尚无可靠性考核要求和依据。为缩短研发周期,降低研发成本,对ATSE控制器进行了高加速寿命试验。试验通过逐步增强施加在样品上的试验应力来确定产品的耐受应力极限,并在短时间内快速暴露出产品的设计和工艺缺陷。试验结果证明,经过相应的设计和工艺改进,可使产品的可靠性得到大幅提升。

基于MBD的低压电器多层次信息架构探讨

基于模型的定义(MBD)是新兴的产品数字化定义方法。目前主要在航空领域对其实施前景、技术路线、管理配套等进行广泛探讨、研究及实践探索。着重探讨MBD技术导入低压电器领域所需要构建的多层次信息模型的基本元素、基础架构及运行机理,以及利用SIMENS UG NX7.5和Teamcenter进行设计、试制、仿真等信息定义,以期解决研发设计与试制之间协同的初步实施思路。

信息化时代低压电器标准化的发展趋势

重点介绍了2015年实施的GB/T 21207《低压开关设备和控制设备入网工业设备描述》的系列标准,以及相关的国际标准和计划修订的动态。阐述了标准制定的目的、内容和范围等,为低压电器产品顺应信息技术的发展趋势提供技术标准规范。

控制与保护开关电器电磁系统设计中的可靠性研究

根据控制与保护开关电器(CPS)电磁系统非线性隐式系统的特点,提出了采用蒙特卡罗方法分析CPS电磁系统关键设计参数的波动影响。通过对电磁系统特性仿真、非参数统计分析和参数估计等过程,得到设计参数波动对电磁系统输出特性的影响。研究结果对CPS设计具有一定的指导作用。

低压电器DeviceNet通信适配器的研究与实现

本文以实现Device Net和Modbus现场总线协议转换的Device Net通信适配器为例,对其协议结构进行分析并提出了通信模型。设计实现了一款Device Net通信适配器,能将Modbus接口的低压电器设备接入到Device Net网络中。Device Net通信适配器符合Device Net一致性测试要求,对其进行了长期运行试验,其软硬件及通信功能均运行正常。

面向制造的低压电器仿真设计技术

《中国制造2025》给低压电器智能制造发展带来重大机遇。仿真设计技术作为重要支撑,需要进行面向制造的仿真设计技术延伸。不同于传统公称尺寸下的仿真建模,重点探讨部分制造因素的等效仿真建模,减少仿真模型与制造实物间的差异,并举例说明在低压电器操作机构、电磁附件等典型结构仿真设计中的可行性。

交流接触器磁保吸双线圈电磁驱动器的研究

设计了一种适用于交流接触器的磁保吸双线圈电磁驱动器,采用双线圈组方式,有吸合和消磁释放两个功能单元,吸合后以剩磁保持吸合的工作状态而不消耗电能,消磁源来自电容的储备电能,通电吸合时对电容充电,释放时用负脉冲消磁。负脉冲消磁释放力度可调整,提高交流接触器的释放性能,交流接触器使用磁保吸双线圈电磁驱动器可改善动力特性、延长使用寿命、线圈温升低、节能省铜、降低生产成本,使用方便。

交流接触器节能电源转换模块的研究

针对交流接触器的节能问题,设计了一种交流接触器节能电源转换模块。节能电源转换模块将输入的交流电整流后变为直流电输出至接触器电磁线圈,通过电子技术对大、小电流进行控制分别实现接触器电磁线圈的启动吸合和保持吸合,节省了保持吸合的能量。节能电源模块应用于交流接触器后可改善动力特性、无铁损、延长使用寿命,节能效果显著。

万能式断路器触头系统电动力仿真与试验研究

应用Ansys软件对万能式断路器触头系统进行三维有限元非线性分析。计算了万能式断路器通过峰值电流时的电流磁场分布及各动触头片上电动斥力的大小。研究了万能式断路器触头系统触头片间的电动力。仿真试验结果表明,触头片受到向中间的电动力。

塑壳断路器导电系统的扩容设计

塑壳断路器中的导电系统是扩容设计的主要部分。利用Ansys对各个导电零件进行了电流密度分析,研究了导体形状对温升的影响。在各导电系统零件体积和发热的限制条件下,进行了改进设计,以提升产品经济性,降低成本。最后通过试验验证了改进结果。

基于等效正弦分频过调制策略的感应电机软起动控制系统

在传统晶闸管软起动拓扑基础上,借鉴变频器的VVVF理论,提出了基于等效正弦控制,并且利用过调制方式提升相电流的基波含量。通过软件算法优化感应电机的起动,达到起动重载和低速调速的目标。在MATLAB/Simulink中建立了等效正弦离散控制的6阶段控制系统,验证了提出的过调制理论;基于STM32F103处理器完成该算法的软件实现,并在11 kW机组试验平台上进行相关控制策略的验证。试验结果表明,所提出的方法具有良好的起动特性,与仿真结果吻合。

电弧故障检测的分析和研究

介绍了电弧故障检测的基本原理。分析了电弧故障检测技术的现状、难点及其技术应用。通过对串联电弧故障波形和并联电弧故障波形特征的研究,提出了电弧频谱分析方法,既有助于电弧特征的研究,又有助于提高电弧故障检测的可靠性,是电弧故障检测的有力手段。

LCL滤波型风电并网变流器的研究

介绍了LCL滤波型风电并网变流器的主电路拓扑结构和数学模型,提出了采用电网电流反馈闭环控制,实现电网侧电流闭环的有功、无功功率解耦的控制策略;采用MATLAB(R2010a)建立了系统仿真模型。仿真结果及试验结果表明,采用该控制策略,对LCL滤波型风电并网变流器进行控制的有效性。