电气化铁路真空断路器永磁操动机构的特性分析

研究真空断路器永磁操动机构的特性对于提高电气化铁路的可靠性有着重大意义。以单稳态永磁机构为对象,通过Ansoft Maxwell12.1软件建立模型,使用有限元法计算分析了其分、合闸特性,调整各个参数,得到了静态磁场分布以及位移、电流、速度等随时间变化的仿真曲线,并进行了验证,证明了该永磁机构仿真的准确性和可靠性。     

缩短永磁接触器合闸电气过渡过程的新方法

针对永磁接触器合闸时控制单元的过渡过程远比操动机构的动作过程长的问题,提出了一种新的控制方法.通过引入针对储能电容电压的反馈一保持电路,利用反馈信号快速关断合闸主回路,来缩短控制单元的合闸过渡过程.在对合闸主电路的电路分析的基础上,进行数字仿真,给出合闸过程中储能电容电压和线圈电流与时间的非线性关系,得出关断合闸主回路的合理动作时间.最后,在开发的25 A永磁接触器样机基础上进行了不同相角下的合闸试验,试验结果与仿真结果一致,新方法所需的合闸电气过渡时间仅为原来的10％-15％,证明了该方法的正确性和有效性.     

基于双稳态永磁操作机构的智能低压真空断路器设计

分析了低压真空断路器的双稳态永磁操动机构的基础上微处理器为控制单元,研究了断路器电流三段保护的工作原理。以全波傅里叶算法为测量算法滤除复杂环境下的高次谐波干扰及恒定直流分量,得到的基波幅值与微处理器的设定值比较后发出指令控制晶闸管基极触发信号利用晶闸管来控制分合闸线圈中电流的通断。样机测试了三段电流保护性能并利用仿真工具MATLAB对测试数据进行了分析。实验表明,配电系统发生故障时,所设计的控制器能够在误差允许范围内对断路器实现有效分合闸从而提高了断路器控制的可靠性增强了配电系统的稳定性。     

永磁接触器操动机构多目标动态优化设计

针对圆柱形单稳态永磁接触器操动机构的多目标动态优化设计问题进行了研究.首先给出了操动机构的模型和工作原理,以及各个部件电磁设计方法,获得操动机构的初步设计方案.在此基础上,建立了以体积、平均合闸时间和撞击能量为多目标的最优化模型,运用自适应模拟退火算法进行多目标动态优化设计,提高其静动态综合特性.以75 A永磁接触器操动机构为具体优化对象,比较了优化前后的尺寸和优化目标,综合指标优化率为19.0%.不同气隙下的静态力特性计算与实测结果最大相对误差为7.4%,不同合闸相角时的动态特性仿真曲线均与相应实验结果吻合很好,验证了多目标优化设计模型和方法的有效性与正确性.     

基于真空继电器的选相分合闸控制系统的设计与实现

为减少电力系统中断路器投切开关的分闸燃弧和合闸涌流,设计了一种永磁机构断路器的选相分合闸控制系统.系统通过真空继电器的二级驱动方式保证了机械动作时间可控且离散性小,解决了单级接触器驱动方式的机械动作时间离散性大和单级晶闸管驱动方式的驱动电路复杂性的问题.系统以STM32单片机为控制核心,通过电流突变捕捉时刻算法准确捕捉到分合闸动作完成时刻,进而计算出上一次的分合闸机械动作过程时间,预测出下一次的分合闸机械动作时刻,实现了控制系统根据设定的分合闸相角对断路器准确地进行分相投切控制的功能.控制系统在35kV永磁机构断路器上进行了实验,结果表明分合闸相角最大误差在±3°以内,达到了选相分合闸的精度要求.     

相控真空开关同步关合电容器组控制策略及其实现

讨论了并联无功补偿电容器组关合时的暂态过程;分析了电容器组中性点接地和不接地两种情况下关合的最佳时机;对电容器组随机关合和同步关合过程进行仿真,表明采用同步开关技术可以大大减小电容器组投入时的过电压和涌流.仿真结果还表明同步控制误差必须在±1ms内,同步关合才能达到与预插入合闸电感相同的效果.结合一分相控制永磁机构真空开关,实验证实同步关合电容器组效果良好,所提同步关合的控制策略正确.     

1000kV输电线路中分布电容对分相电流差动保护影响的仿真分析

介绍了MATLAB软件中电力系统工具箱的功能和仿真任务,通过MATLAB对1000kV输电线路进行了仿真,分析了特高压线路中分布电容对分相电流差动保护的影响,验证了并联电抗器补偿可以有效地减小特高压线路中的电容电流。     

变压器励磁涌流削弱方法及仿真分析

为抑制变压器空载合闸时产生的励磁涌流,将零序电流算法和变压器中性点经电阻接地2种方法结合,利用MATLAB仿真软件建立仿真模型,分析断路器并联合闸电阻、中性点经电阻接地对励磁涌流的影响.仿真分析结果表明:并联合闸电阻励磁涌流衰减速度较快,中性点经电阻接地涌流衰减效果较好.     

永磁机构真空断路器控制电路的设计

ABB等诸多大公司研制的永磁机构真空断路器,大多采用双稳态双线圈结构.针对双稳态双线圈结构存在的弊端,提出了双稳态单线圈结构,使结构更为简单、可靠性更高.自行设计的控制电路解决了单线圈永磁机构的分、合闸控制问题.通过计算机仿真和物理实验的对比,验证了设计的正确性.     

直驱永磁风力发电机高温短路去磁分析

利用Maxwell电磁场软件的二维瞬态分析功能,对兆瓦级直驱永磁风力发电机进行了空载时各种突然短路仿真.在最大短路电流时刻对永磁体的去磁程度进行分析,为永磁电机设计永磁体去磁工作的研究提供了理论依据.     

预充电开关投切并联电容器合闸涌流抑制技术

电网中投入并联电容器时会产生合闸涌流,过大合闸涌流会诱发断路器分闸时的重击穿,危害电力系统的稳定运行、缩短用电设备的使用寿命。为此,提出一种预充电开关投切电容器的策略来抑制电容器投入电网时产生的合闸涌流,理论分析了预充电开关投切电容器的工作原理;提出了预充电开关投切电容器的电路模型;借助PSCAD仿真软件对预充电开关投切策略进行仿真验证,并分析了断路器的合闸时间分散性对合闸涌流抑制效果的影响。仿真结果表明,预充电开关投切电容器策略可以有效抑制合闸涌流,在准确合闸时可以将三相涌流分别减小至1.12p.u.、1.73p.u.和1.25p.u.,A相的合闸涌流可降低约70%,采用预充电开关投切电容器也大大缩短了合闸暂态过程持续的时间,证明了预充电开关投切策略的有效性。     

断路器智能分合闸电磁铁的设计

针对配电系统中断路器分合闸电磁铁的线圈易烧毁这一常见故障,设计了分合闸电磁铁智能控制模块,对电磁铁的线圈电流进行闭环控制.改变电磁铁的激磁方式,严格控制线圈激磁电流及激磁时间,避免了线圈的烧毁故障.同时,其动作特性不受合闸相角的影响,可以在宽电压范围内精确控制线圈电流,提高了动作特性的一致性.通过一体化仿真,验证了线圈驱动电路及滞环电流控制方式的有效性,引入数字控制技术开发控制模块,并进行相关实验验证.     

考虑弹簧应力松弛的高压断路器运动特性

针对操动机构分合闸弹簧应力松弛严重影响高压断路器的可靠运行问题,以ZN12型高压断路器为研究对象,研究分合闸弹簧应力松弛对高压断路器分合闸运动特性的影响。采用动力学仿真软件ADAMS建立该断路器的分合闸仿真模型,并通过试验结果验证仿真模型的准确性。开展断路器弹簧应力松弛试验,确定弹簧蠕变本构模型中的参数。将数值求解得到的服役后期弹簧应力松弛结果代入仿真模型,研究分合闸弹簧长期应力松弛后对断路器操动机构动触头时间-位移参数的影响。研究结果表明:应力松弛对分合闸运动行程影响较小,但会显著延迟分合闸运动时间,尤其是对分闸过程影响更大。研究方法和结论可为高压断路器弹簧操动机构的设计和高压断路器检修规程的制定提供理论参考。     

盘式永磁同步发电机的设计研究

提出了一种新型的盘式永磁同步发电机,对其运行原理和电磁设计进行了分析和推导.开发了基于数据库管理系统的盘式永磁同步发电机的电磁设计软件.该软件实现人机交流十分方便,缩短了电机设计周期,提高了工作效率.将这种盘式永磁同步发电机应用于变速恒频风力发电系统中,可以有效的利用资源,降低风电成本.     

永磁转子偏转式三自由度电机热特性分析

针对新型永磁转子偏转式三自由度电机实用化设计中的热安全性及热稳定性问题,对该电机进行了发热特性分析。利用有限元分析软件对该新型电机在额定及过载大电流工作情况下的生热情况进行温度场仿真计算,得出电机在不同工作状态下的温度分布云图。研究结果验证了该新型电机结构设计的合理性,为该类电机结构的优化及性能指标的提升提供了借鉴和参考。     

永磁同步电机直接转矩控制系统的改进

文章针对d-q坐标系下的永磁同步电机模型,研究了永磁同步电机直接转矩控制方案,同时还分析了零电压矢量在异步电机和永磁同步电机中的不同作用,构造了一种应用零电压矢量来减小转矩的新型电压矢量开关表;并通过MATLAB/Simulink仿真软件,对永磁同步电机直接转矩控制系统进行建模;仿真结果表明,正确的使用零电压矢量,可以有效降低转矩脉动,改善系统控制性能。     

永磁机构真空断路器控制电路的设计

ABB等诸多大公司研制的永磁机构真空断路器，大多采用双稳态双线圈结构。针对双稳态双线圈结构存在的弊端，提出了双稳态单线圈结构，使结构更为简单、可靠性更高。自行设计的控制电路解决了单线圈永磁机构的分、合闸控制问题。通过计算机仿真和物理实验的对比，验证了设计的正确性。     

离心机永磁轴承仿真系统自动化建模研究与实现

根据离心机转子系统的工作原理,用一种新型的永磁轴承替代传统的滚动轴承.在离心机磁轴承试验仿真系统的结构模块中,采用尺寸驱动的方法,利用VB语言,对三维软件SolidWorks进行二次开发,永磁轴承的模型可以通过用户界面操作自动建立.这对永磁轴承的推广应用、系列化开发具有重要的意义.     

一种新型永磁电动操作机构

为了开发一种空间尺寸要求小、可靠性高、成本低的新型永磁电动操作机构,改进了永磁电动操作机构的工作原理,确定了新型永磁电动操作机构的结构形式,完成了永磁式电动操作机构总体方案设计.在建立永磁电动操作机构电磁场数学模型的基础上,对永磁电动操作机构的电磁场进行分析和计算,得出了机构在工作状态下的磁场分布特性及电磁输出力的大小.试验结果表明,制作的实物样机可以满足实际要求.     

1000kV输电线路空载合闸过电压研究

随着我国特高压电网的发展,对输电线路操作过电压的允许值提出了更严格的要求.根据空载过电压产生的机理及常规控制方法存在的不足,本文提出通过控制多级合闸电阻的阻值及合闸时序限制合闸过电压的方案.利用ATP-EMTP软件对典型算例进行了仿真分析,仿真结果表明,采用总阻值为400Ω的合闸电阻进行三相同期合闸效果良好.