配直线伺服电机操动机构真空断路器运动特性控制技术的研究

为提高真空断路器的开断和关合性能,提高真空断路器的可靠性,本文提出了一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的 d-q 轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行了分析.设计了基于DSP的动触头位置、速度闭环控制方案,选用了高精度光栅尺作为速度、位置传感器,满足了系统实时性和高精度的要求.最终实现了高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力和改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性.     

单神经元PID控制器在高压断路器运动控制技术中的应用

高压断路器直线伺服电动机操动机构采用直线电动机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能。本文建立了直线伺服电动机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型。分别用传统PID控制与单神经元PID控制,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真。结果表明,单神经元PID控制器能够较好地实现触头速度的跟踪控制,使其按给定运动特性曲线运动,实现运动特性控制。证明了在配有直线伺服电动机操动机构的高压断路器触头运动控制系统中,单神经元PID控制是一种较理想、有效的控制方法。     

新一代高压断路器直线伺服电动机操动机构

采用直线电动机直接驱动断路器进行分、合闸的直线伺服电动机操动机构,通过对高性能直线伺服电动机的控制,实现了高压断路器动触头运动过程的可控性,从而使机构的出力特性与负载反力特性能达到理想的配合.此种新型操动机构既满足了电器智能化的发展要求,同时也有利于提高断路器关合、开断能力,以及断路器的机械、电气寿命和可靠性.     

基于Adams的CT14型高压断路器弹簧操动机构动力学仿真分析

操作机构的动态特性是决定断路器分断性能的重要因素。将CT14型高压断路器弹簧操动机构总体模型导入Adams并进行了参数化设置,建立了弹簧操动机构的动力学仿真模型,并对弹簧操动机构动触头分合闸动作进行了动力学仿真分析,通过与实验数据进行了对比,验证了所建模型的准确性。利用该模型分析了凸轮—连杆机构初始位置、各部分摩擦系数、滚轮磨损等3种因素对弹簧操动机构动触头行程、速度、动作时间等的影响。分析结果可为该型高压断路器弹簧操动机构的优化设计、安装检修等提供参考。     

高压断路器配液压操动机构分闸速度特性优化

<正>高压断路器的触头运动速度被视为最能表征断断路器工作能力的参数。通过对断路器触头运动的分析,论述了液压操动机构缓冲系统对断路器分闸速度特性的影响;通过对某高压断路器用液压操动机构的阶梯柱塞缓冲结构的分析研究,应用MSC.EASY5计算分析软件建立了机构缓冲压力仿真模拟模型,通过仿真模拟得出缓冲压力曲线,并通过对缓冲压力曲线的分析对液压操动机构缓冲系统进行了优化,得出优化结构参数,进而对某高压断路器配液压操动机构分闸速度特性     

高压断路器电机操动机构模糊控制研究

根据高压断路器电机操动机构运动过程非线性特点,提出模糊PI控制方法,可随时更改控制参数来适应断路器不同运动状态.介绍了操动机构的动触头运动原理和系统控制原理;在Simulink环境下采用模糊PI控制方法,建立基于无刷直流电机系统的控制仿真模型,同时对模型进行分析.仿真结果表明,运用模糊PI控制方法,动触头速度与给定速度的误差较小,超调量较低,速度曲线响应迅速,实现对高压断路器动触头的准确控制,可运用到电机操动机构运动控制系统.     

基于单神经元自适应PID控制的高压断路器永磁直线伺服电机操动机构的研究

高压断路器永磁直线伺服电机操动机构采用直线电机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能.该伺服系统采用数字式双闭环控制,内环为电流环,采用PI控制,外环为速度环,采用单神经元自适应PID控制,通过建立直线伺服电机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元自适应PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型.并分别用传统PID与单神经元PID控制算法,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真.结果表明,单神经元自适应PID控制器能够较好的实现触头速度的跟踪控制,使其按理想运动特性曲线运动,实现最优操作,该算法是一种较理想、有效的控制方法.     

高压断路器新型电机操动机构的动态特性

研究一种高压断路器新型电机操动机构,设计分析永磁直线直流电机及其运动特性。根据40.5kV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电机操动机构。利用有限元方法建立电机操动机构的仿真模型,对永磁直线直流电机的基本特性和起动过程进行动态特性仿真,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。结果表明,电机操动机构能够提供足够的合分闸速度,满足真空断路器开断和关合的要求。     

基于模糊RBF神经网络PID算法的无刷直流电机控制

高压断路器永磁无刷直流电机操动机构采用直流电机驱动断路器连杆,推动动触头运动,完成分、合闸操作,具备良好的快速响应能力和控制性能.文章构建了无刷直流电机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了模糊RBF神经网络PID控制算法以及数学模型.分别用传统PID与模糊RBF神经网络PID控制策略,对高压断路器动触头运动特性控制过程进行了仿真.仿真结果表明,模糊RBF神经网络PID控制器能够较好地实现动触头的速度跟踪控制,使其按照给定运动速度特性曲线动作,实现对断路器动触头的准确控制,证明了模糊RBF神经网络PID控制策略在配有无刷直流电机的操动机构运动控制系统中是一种行之有效的控制方法.     

高压真空断路器的三线圈永磁操动机构分析

高压真空断路器触头大开距的特点限制了永磁机构在高压领域的发展。文中提出了一种三线圈永磁操动机构,通过与其他结构的仿真对比,证明了该结构不但可以显著提高分闸速度,而且在动铁心行程的末段还可以有效地限制其冲击速度。文中提出了分段导通的控制方法,在解决三线圈结构永磁机构线圈电流过大问题的同时,进一步降低刚合速度,为真空断路器的动触头提供缓冲保护,减小触头冲击力,能够有效地抑制传统双稳态永磁机构合闸速度过快造成的触头弹跳,延长了触头寿命。     

基于模型法的断路器操动机构数值仿真研究

操动机构故障是高压断路器的主要故障之一。通过对机构的核心元件——分合闸线圈电磁脱扣器与储能电机进行建模,对分-合闸脱扣器和储能电机电流变化进行数学上的解释,并将预期特征与实际特征之差作为新的故障特征,减少了特征大小与外部因素之间的关系。经过仿真与实测样本波形对比,该模型能够有效解释和预测高压断路器中分合闸电磁铁与储能电机的电流波形,为实现精准的故障分类提供了良好的数据预处理基础。     

万能式断路器刚分/刚合速度技术研究

利用多体动力学软件SW Motion对万能式断路器操动系统进行动态仿真建模与分析,获得了分、合闸过程中动触头的刚分速度与刚合速度。分析了断路器主要结构参数对其刚分速度与刚合速度的影响,为断路器机构的设计提供参考。     

用于检验SF_6断路器装配质量的匀速操作力测量

为了在对接前对断路器本体进行测试来反映断路器本体的装配状况,笔者设计并试制了一种测力装置,采用专门液压机构匀速操作SF6断路器,测量合闸和分闸过程中操作力的变化。实际测试显示,正常断路器的操作力分布在一个确定的范围,操作力的变化和断路器分闸速度有确定关系,基于操作力的测量能够分析判断断路器的装配质量。     

一种高压断路器伺服控制器设计方案

为进一步提升高压断路器智能化水平,在高压断路器电机直驱机构研究的基础上,分析了永磁体尺寸对电机性能的影响,设计了电机直驱高压断路器伺服控制系统。其伺服控制器硬件系统包含功率变换模块、转子位置检测模块、电压及电流采样模块以及通信模块等,同时,基于此硬件系统设计实现了各模块之间的信息交互以及系统控制的软件系统。搭建伺服控制器与高压断路器电机直驱机构的试验样机,进行高压断路器的分、合闸操作特性测试。试验结果表明：所提出的高压断路器伺服控制器设计方案可以驱动断路器动触头根据设定曲线完成分、合闸操作,具有响应速度快、实时性能好、跟踪误差小等优点,同时可以实现操作过程数据的存储及通信。     

12 kV真空断路器永磁直线电机操动机构特性分析

为解决12 kV真空断路器(Vacuum Circuit Breaker, VCB)传统操动机构和旋转电机操动机构结构复杂、可靠性低、动作分散性大以及有槽直线电机操动机构定位力引起推力脉动、振动、噪声及速度控制退化等而导致其难以精确分、合闸的问题,提出无槽圆筒形永磁直线同步电机操动机构。根据12 kV真空断路器分、合闸特性要求,对无槽圆筒形永磁直线同步电机(Slotless Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, STPMLSM)的结构和参数进行设计,推导出其数学模型。利用有限元法对该电机操动机构的静、动态特性进行仿真分析,得到启动过程中电磁推力与时间的关系,分合闸过程中断路器动触头行程与时间、速度与时间的关系。结果表明:所设计的电机操动机构结构参数能够满足断路器分合闸特性要求,且推力波动得到有效抑制,为各电压等级断路器采用此类电机操动机构提供可靠依据。     

一种断路器液压弹簧机构泄压控制系统及方法

当变电站某条线路进行停电检修作业时,需要将相应间隔断路器已储满的能量泄掉,实现闭锁功能,从而防止断路器误动作。本文以液压弹簧操动机构的释压原理为理论基础,结合实际应用,介绍了一种断路器液压弹簧机构的远程泄压控制系统。该系统通过安装在液压弹簧机构的电动推杆顶压液压阀,电动推杆运动到位后,液压弹簧机构开始泄压,释放储能弹簧能量。液压机构只有在电动推杆恢复后,才能通过储能电机开始储能。该系统可以在断路器分闸后控制液压弹簧机构自动泄能,有效防止断路器误合事故的发生。本系统适用于无人值守变电站。     

SRCT36-C型弹簧机构拒动原因分析

笔者通过对SRCT36-C型弹簧机构的结构和工作时运动、机械设计原理及故障过程中的现象分析,提出SRCT36-C型弹簧机构出现拒动是由于设备的材质、制作工艺、设计等原因造成断路器机构各元件运动配合不到位、分合闸转换、间隙的改变而出现拒动,从而造成机构储能运动不能到位、导致断路器不能分合闸的结论.     

关于VS1-12真空断路器的测速问题

论述并强调了高压真空断路器的分、合闸时间和分、合闸速度是两个不同的技术参数,绝对不能用测量分、合闸时间来代替测量分、合闸速度。通过对VSl-12真空断路器结构的研究分析,提出了测量速度的方法。