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交流接触器全闭环实时控制技术的研究结题摘要

2022/07/1690 作者:佚名
导读:课题以交流接触器为研究对象,提出了全闭环实时控制思路,在结构本体三维设计、电磁机械特性分析、控制方案比较分析中开展了大量的研究工作。 1、主要研究内容: (1)最佳触头闭合与分断区域的寻找;(2)建立动态仿真数据库;(3)建立用于全闭环控制的特征参量;(4)设计具有起动闭环、保持闭环、触头系统反馈环的全闭环控制系统;(5)采用理论分析、模拟仿真、实验研究相结合的研究方法,形成完整的交流接触器智能控

课题以交流接触器为研究对象,提出了全闭环实时控制思路,在结构本体三维设计、电磁机械特性分析、控制方案比较分析中开展了大量的研究工作。 1、主要研究内容: (1)最佳触头闭合与分断区域的寻找;(2)建立动态仿真数据库;(3)建立用于全闭环控制的特征参量;(4)设计具有起动闭环、保持闭环、触头系统反馈环的全闭环控制系统;(5)采用理论分析、模拟仿真、实验研究相结合的研究方法,形成完整的交流接触器智能控制理论。 2、主要研究结果: (1)建立了含触头与电磁系统的交流接触器三维全仿真动态模型,考虑运动过程中摩擦力、碰撞过程形变等因素的影响,将描述材料形变量的本构方程、运动方程以及边界约束引入到控制方程中,建立了三维运动模型,分析了触头的一次和二次弹跳,以及铁心弹跳对触头弹跳的影响。 (2)利用课题组自制的“电磁系统仿真优化设计平台”,对系列交流接触器的运动过程进行分析,寻找最佳、最差分、合闸相角。针对E型电磁系统,得出最差合闸相角在 80°-100°之间的现象,最差分闸相角由于三相系统燃弧情况的复杂性,不易确定。但“零电流分断控制”方案的实施,为分断过程实现无弧或少弧控制提供了方案,已在新型单相接触器中得以实现。 (3)对电磁机构吸合电流进行直接闭环控制,实现交流接触器吸合过程触头无弹跳(或少弹跳)、吸持阶段节能运行、分断过程快速分断的工作状态。以电流闭环作为基础内环,吸合过程采用斜率外环控制电流内环,减少吸合弹跳,吸持阶段仅靠电流闭环进行可靠的节能无声运行。通过小波分析,寻找触头弹跳期间触头电压的高尺度小波能量时谱变换值,作为反映弹跳时间和弹跳幅度的变化量,引入智能控制模块,实现全闭环实时控制,这部分的样机验证工作还需要进一步完善。 (4)将控制模块的电路仿真、可编程芯片中的软件控制策略仿真、接触器本体的三维多物理场动态仿真相结合,实现硬件控制电路、软件控制策略及接触器本体设计一体化的逐点闭环仿真,实现最佳控制策略与本体结构的协调统一。 (5)研究不同条件下分断过程触头电弧电压的变化规律,确定最佳分断区域并分析该区域前后范围内分断电弧的重燃情况。利用电弧识别模型研究电弧重燃判据,进一步完善交流接触器的全闭环实时控制。 项目成果共获得2项福建省科学技术进步二等奖,结合该项目的研究,培养硕士7名,博士3名,发表论文35篇,被EI收录18篇,申请国家发明专利25项,授权16项。

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