智能永磁接触器选相控制技术

针对难以实现永磁接触器运动过程中动态特性的精确控制,从而导致铁心撞击及触头弹跳,降低接触器工作寿命的问题,提出一种相角模糊综合评判方法和智能选相控制技术。在分析永磁接触器在不同合闸相角下的动态性能的基础上,建立了不同合闸相角下动态参数的模糊综合评判数学模型。采用模糊灰色理论综合评判了不同合闸相角下的动态特性参量,获得了最优运动特性下的合闸相角。分析了永磁接触器过零点分断的特性及其工作原理,得出了最佳的分断特性。分析结果表明,利用智能控制可精确实现永磁接触器在最优相角下合闸控制以及过零点分断,有助于提高其电气和机械寿命。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于分布参数磁路模型的永磁接触器吸力特性

针对永磁体集总参数磁路模型求解永磁接触器吸力特性存在计算精度较低的问题,提出了根据永磁体内磁通密度分布情况,将永磁体沿磁化方向和垂直于磁化方向按整体磁通密度相对误差最小的分块方法,构建永磁体分布参数接触器等效磁路模型。对所研究的永磁接触器等效磁路进行求解,获得接触器静态吸力特性计算值,在此基础上进一步求出静态吸力特性曲线簇,结合静态线圈磁链曲线簇对永磁接触器的动态微分方程组进行求解,得到动态吸力特性。吸力计算值与实测值相比有较好的一致性,且静态和动态吸力值相对误差分别在8%和10%以内,表明了采用永磁体分布参数的接触器系统磁路模型求解吸力特性这一方法的正确性和有效性,为永磁接触器设计和优化分析提供了一种有效的手段。     

永磁接触器位移分段PWM控制及吸合过程动态特性分析

在分析永磁接触器吸合特性的基础上,提出位移分段的控制策略,实时检测接触器动铁心位移,并据此调整控制电压脉宽调制(pulse width modulation,PWM)占空比,使接触器的动态吸力和反力特性达到良好的配合,实现最优运动特性下的吸合控制。建立在位移分段PWM智能化控制下吸合过程的动态特性方程,耦合电压平衡方程和机械运动方程,采用4阶龙格-库塔算法仿真永磁接触器整个吸合动态过程。仿真结果与实验测量较吻合,验证了动态特性方程和仿真方法的正确性。最后,针对提出的控制策略,通过实验比较了4种不同分段的PWM控制方案,选出了最佳,可显著降低永磁接触器动触头及动铁心的闭合速度,并减少由其碰撞带来的触头一、二次弹跳。     

不同温度条件下永磁接触器动作特性仿真分析

针对单线圈单稳态永磁接触器,分析其工作原理,建立数学模型,对不同温度下其静态和动态特性进行仿真研究。首先,建立ANSYS有限元模型,进行不同温度下永磁吸力和线圈磁链的静态仿真;其次,建立Matlab动态仿真模型,仿真不同温度和不同合闸相角时合闸过程动态性能,并分析了仿真结果。该研究有助于提高永磁接触器的工作性能。     

三气隙永磁接触器工作原理和静特性分析

三气隙永磁接触器是一种新型节能接触器,与现有永磁接触器相比较,没有线圈断电时的失压保护要求。介绍了这种接触器的结构和工作原理,用三维有限元方法计算了这种接触器的磁系统的磁场分布和静态吸力特性,分析了几何参数对其静特性的影响,提出了这种永磁接触器的特点。     

微功耗永磁式接触器的研究

永磁式接触器与传统电磁式接触器相比具有:节能,可靠性高,无噪声污染等优点.本文对电磁式接触器和永磁式接触器的静态磁场特性进行了计算分析,计算结果可为永磁式接触器的开发提供了强有力的技术支持,并大大缩短产品的开发周期,降低开发成本.     

智能单稳态永磁接触器动作特性的联合仿真EI北大核心CSCD

该文提出一种智能单稳态永磁接触器的联合仿真方法。首先,针对传统电磁接触器等效电路在永磁接触器的保持及分闸过程中存在的应用缺陷,将电磁磁链与永磁磁链分开考虑,提出适用于全过程的永磁接触器等效电路模型。之后,采用永磁接触器的有限元仿真结合等效磁路来处理永磁磁场与电磁磁场的相互耦合问题,从而给出等效电路模型中各元件参数的计算方法。最后,结合分合闸控制策略及永磁接触器动态模型,构建单稳态智能永磁接触器的联合仿真方法,并通过实验验证该仿真方法的有效性。在永磁接触器的整个动态过程中,该仿真方法详细反映出电磁磁场与永磁磁场的相互影响,为基于电磁力、永磁力及弹簧反力密切配合的高性能优化控制方案的设计打下基础。     

电磁-永磁复合型接触器数值仿真与控制方法

为解决永磁式接触器不具备失效安全模式的问题,设计了一种电磁-永磁复合型接触器结构,针对现有结构中仿真效率较低、精度不高的问题,提出一种考虑电磁-永磁复合结构的一体化数值仿真方法,将电磁、永磁和机械运动进行一体化动态耦合计算,计算过程无需二次查表和插值,提高了计算效率。根据仿真计算参数,设计具备失效安全模式的电磁-永磁复合型接触器控制电路与控制逻辑。实验测试结果表明,在失效模式或者晃电条件下接触器可以正常分断,进入安全模式,相比传统电磁式接触器,所提出的电磁-永磁复合型接触器可以节省能耗90%以上。     

永磁安装位置对永磁接触器动态特性的影响

永磁体是永磁接触器的关键组成部件,安装在静铁心或动铁心上会呈现出不同的动态特性.本文基于三维有限元方法,采用耦合电压的方式求得线圈的电流密度,构建位移-电流-电磁力三者关系,据此对分合闸动态过程进行了仿真和实验研究.结果表明,永磁体两种不同安装位置对永磁接触器合闸过程的动态特性影响较小;而永磁体安装在动铁心上,分闸时通电线圈与永磁体间会出现短暂的斥力,分闸时间要明显短于永磁体安装在静铁心上.本文工作为永磁接触器的永磁安装位置的选择提供了科学依据.     

新型永磁接触器的智能化控制模块研究

详细分析了各智能化功能模块硬件电路的设计方法、工作原理以及软件系统的程序设计。最后,对一台配用智能化控制模块的140A永磁接触器进行了实验分析,实验结果表明,永磁接触器实现了高度智能化保护功能以及合闸过程的动态调节,有效地减少了触头的一、二次弹跳。     

新型永磁操动机构智能交流接触器的研究

设计了一种永磁操动机构智能交流接触器,提出了新型单线圈单稳态永磁操动机构,在U刑静铁心曲端各安装一块永磁铁,增强了电磁力,减轻了动铁心重量。采用ANSYS对操动机构磁场的分布特性及电磁力进行了分析和仿真测试。设计了具有欠压保护功能的智能控制单元。该项研究降低了接触器分、合闸电流,节能效果良好。     

永磁接触器磁场有限元分析及控制单元设计

永磁接触器可以克服普通电磁式接触器存在的耗能、线圈易烧毁等缺点,该文研究了永磁接触器磁场分布特点,并开发了一套参数化的磁场有限元分析软件,可以计算所有动铁心位置的磁场和电磁力。论文基于磁场有限元分析设计了63A永磁式接触器,分析了铁心中的磁场,给出了永磁保持力的计算和测试结果,计算精度满足实际工程要求。此外,还设计了具有欠压和失压保护功能的分合闸控制单元,并采用MATLAB仿真计算了分合闸过程中的电容充放电过程,仿真结果与测量结果吻合很好。     

基于ANSOFT的CZ0-40A直流永磁接触器设计

在原有CZ0-40A直流接触器的基础上,利用ANSOFT有限元分析软件包,对钕铁硼稀土永磁材料与大功率电力电子器件IGBT等相结合作用于接触器的电磁系统进行了设计,实现了接触器的电磁强力吸合,永磁保持节能、无噪音的功能。改造后的接触器具有结构简单、成本低、不改变原有接触器外型尺寸,工艺实现容易等优点,既节能又可无噪音运行。     

新型永磁机构接触器控制器的研制

针对一种新型并联磁路永磁机构接触器,提出基于脉宽调制(PWM)控制的新型永磁机构控制器.根据并联磁路永磁机构工作特点,利用PWM斩波技术调节永磁机构线圈励磁电压.实验结果表明,控制器能够配合并联磁路永磁机构完成接触器的可靠吸合,降低工作能耗,减少噪声污染和触头弹跳.     

高压断路器直线电机操动机构的动态特性分析

研究了一种高压断路器直线电机操动机构,设计分析了永磁直线直流电机及其运动特性。基于40.5 kV真空断路器机械特性的要求,设计了一台配有制动保持装置的永磁直线直流电机操动机构,利用有限元方法建立了电机的仿真模型,对永磁直线直流电机的基本特性和起动过程进行了特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线并进行了分析,得出了电机操动机构能够提供的机械特性,为真空断路器采用直线电机操动机构提供了依据。     

悬浮系统中永磁体性能分析及结构设计

对不同永磁体材料进行了对比分析,进一步研究电磁一永磁悬浮系统中永磁铁的磁场及电磁力特性,并在Maxweu3D软件环境下设计多种应用于不同电磁一永磁悬浮系统的永磁体结构,重点分析了26面体永磁结构在电磁悬浮系统中的磁场特性和受力特性。结果表明,所设计的永磁体具有良好的空间对称性和稳定性,能够实现一些特殊的用途。     

9MW海上用半直驱永磁风力发电机电磁特性分析

随着海上用风力发电装机容量的不断增加,大功率永磁风力发电机正成为各国的研发热点。本文针对海上用大功率半直驱永磁风力发电机,进行了电磁设计,并对设计参数进行了详细的分析,包括空载特性、齿槽转矩、负载特性、损耗特性等。同时,针对大功率风力发电机相间突发短故障状态进行了研究,对突发一相短路、两相短路、三相短路下的电压、电流以及永磁体磁场强度等特性进行了分析,保证在突发相间短路下,永磁风力发电机的可靠性。基于以上分析,加工了两台9MW的永磁风力发电机,通过样机的对拖实验对理论分析进行了验证,同时证明了该样机具有良好的电磁特性,为海上用大功率永磁风力发电机的设计与发展提供了有价值的参考。     

基于遗传算法的双E型永磁接触器仿真优化设计

在详细分析永磁操动机构模型和相关理论的基础上,给出了永磁接触器操动机构的设计方法。基于磁路法获得永磁操动机构的初始设计参数,建立永磁操动机构最优化模型。采用遗传算法并结合电磁场有限元计算方法求解该最优化模型,获得合理的设计参数,并研制了1台250A配双E型永磁操动机构的永磁接触器。试验结果表明,算法可实现永磁接触器的优化设计,大幅度提高产品的设计效率,验证了设计模型和算法的有效性与正确性。