一類新型永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)的建模與控制.pdf

1、高壓斷路器作為電力傳輸系統(tǒng)中維持電網(wǎng)正常工作的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，要求其執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有高可靠性和穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的機(jī)械式作動(dòng)機(jī)構(gòu)由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高故障率已經(jīng)不能滿足要求。永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能、可靠性高、無噪聲、沒有機(jī)械磨損以及較長(zhǎng)使用壽命等特點(diǎn)。因此將永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)作為高壓斷路器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制高壓斷路器的開合閘成為斷路器領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)模型復(fù)雜，難于控制，一般電磁力建模方法不準(zhǔn)確，同時(shí)相對(duì)幾十毫秒時(shí)間，線圈對(duì)動(dòng)態(tài)電流的延時(shí)非常

2、嚴(yán)重，對(duì)控制的要求比較高。
　　本文設(shè)計(jì)了永磁高壓斷路器作動(dòng)機(jī)構(gòu)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括永磁高壓斷路器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)，對(duì)永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提出一種采用永磁體作為可動(dòng)核心的設(shè)計(jì)方案，這種結(jié)構(gòu)具有節(jié)能和增大驅(qū)動(dòng)能力的功能。硬件電路設(shè)計(jì)包括控制板設(shè)計(jì)和功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，控制板主要完成信號(hào)采集和處理以及控制量的計(jì)算，通過脈寬調(diào)制控制功率驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓，完成永磁作動(dòng)機(jī)構(gòu)開合

3、閘動(dòng)作。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主程序設(shè)計(jì)和中斷子程序設(shè)計(jì)。
　　永磁高壓斷路器開合閘動(dòng)態(tài)建模作為其控制過程的核心，是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，分為合閘動(dòng)態(tài)建模和分閘動(dòng)態(tài)建模。主要通過達(dá)朗貝爾原理建立永磁體和動(dòng)觸頭在各個(gè)階段的動(dòng)態(tài)模型。針對(duì)電磁力模型，提出一種等效磁路法和實(shí)驗(yàn)法相結(jié)合的建模方法，首先采用等效磁路法得到含永磁體作用的電磁力模型，然后基于該模型設(shè)計(jì)了電磁力與氣隙、電流的測(cè)量實(shí)驗(yàn)方案，利用MTS809力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用最小二乘法