电机转矩波动对断路器运动速度影响的研究

为了减小驱动电机换相转矩波动对真空断路器动触头运动速度的影响,提出一种换相期间PWM调制电机驱动回路开关管的方法。根据电机操动机构的工作原理,计算得到断路器动触头运动速度与电机输出转矩之间的数学关系,同步调节换相过程中各开关管触发信号PWM的占空比,减小输出转矩下降幅度,提高动触头运动速度。真空断路器电机操动机构联机实验结果表明,换相期间采用PWM调制的动触头运动速度整体得到提升,断路器平均合闸速度提高了0.21 m/s。     

高压断路器操动机构驱动电机及其控制技术研究

高压断路器操动机构用电机驱动提高了断路器运行的可靠性与可控性,因此设计了一套适用于126 kV真空断路器的电机操动机构。基于操动机构动力学分析结果确定驱动电机转矩、转速要求,提出一种有限转角永磁无刷电机设计方案,研制样机进行联机试验完成动作要求检验。在此基础上,设计分段转矩控制策略,结合驱动电机输出转矩需求将操动机构的运动过程分为4个阶段,从降低触头碰撞、避免预击穿现象发生、提高断路器工作可靠性角度对各阶段电机输出转矩进行动态调节。结果表明：所研制的驱动电机配合分段转矩控制策略,在保证灭弧室对操动机构动作时间、动作速度要求的前提下,实现了操动机构的运动过程优化和工作可靠性提高,促进了断路器智能化操作进程。     

基于开关电容器组的高压断路器操动控制研究

为了减小断路器分合闸操作中电机操动机构驱动电机启动的响应时间,提高断路器的分合闸速度并改善断路器的触头震荡现象,提出了应用于电机操动机构的控制系统内储能电容的升压变换器技术。针对126kV真空断路器分合闸的技术要求,采用开关电容器组作为升压装置,利用电容器切换技术改变断路器进行分合闸操作的能量存储和释放方式,对断路器动触头的运动过程进行分段控制。在开关电容器组和普通储能电容器的条件下,进行了126kV真空断路器电动机操动机构的分合闸试验。实验结果验证,与采用普通储能电容的分合闸特性实验相比较,采用基于开关电容器组的电机控制系统可以有效地提高断路器的分闸和合闸速度,并改善断路器的触点弹跳。     

126kV真空断路器电机操动机构动态仿真与试验研究

为了简化高压真空断路器操动机构的结构并提高其工作可靠性,笔者对不同转子结构的真空断路器电机操动机构的动态特性进行了研究。建立了126 kV真空断路器操动机构的动态仿真模型,推导了驱动电机主轴侧的等效转动惯量、动态反力以及动触头行程与驱动电机转角的关系。依据上述分析并综合考虑绕组端部效应对电机启动过程的影响,采用场—路—运动耦合法对驱动电机在断路器分、合闸操作过程中的瞬态磁场和动态机械特性参数进行了仿真计算。结合仿真结果制成了永磁驱动电机样机,进行了操动机构与断路器联机试验试验。试验结果表明:电机操动机构能实现断路器的可靠分、合闸操作,平均合闸速度达到2.51 m/s,平均分闸速度达到3.35 m/s,满足断路器的要求。动态性能仿真结果与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的有效性。     

真空断路器电机操动机构RBF-PID控制方法研究

为提高真空断路器分合闸性能和智能化操作水平,提出了适用于真空断路器电机操动机构的RBF-PID控制方法,结合有限转角永磁无刷直流驱动电机动态数学模型,分析了驱动电机转速响应特性和运动过程可控性,构建了电机操动机构神经网络控制方程,对PID控制参数进行优化整定,分别计算分析常规PID和RBF-PID控制方法作用下真空断路器操作速度的跟踪特性。研制了电机操动机构速度控制系统,开展了真空断路器电机操动机构速度跟踪特性实验,结果表明,采用RBF-PID控制方法可以有效降低速度跟踪误差,操作过程中最大跟踪误差小于0.2 m/s,满足真空断路器智能化操作要求。     

550kV GIS隔离开关调速电机操动机构的研制

为改进550 k V气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)内的隔离开关,计算分析了隔离开关与电机操动机构的运动及动力配合特性,得到触头运动过程与摆角电机转角的对应关系。隔离开关触头运动速度主要取决于电机操动机构的转动速度,根据隔离开关触头运动过程可控化的要求,利用有限元数值方法,建立了摆角电机电、磁、机械耦合场数学模型,计算分析其动态特性,研制了速度可控的摆角电机及其调速控制系统样机。通过对多传感器输出信号的实时采集,利用自适应比例积分微分控制策略对动触头的运动速度进行实时调节。进行了550 k V GIS隔离开关电机操动机构的常规分合闸操作,分合闸速度分别达到1.1 m/s和1.2 m/s,满足隔离开关的性能要求。在此基础上,开展了隔离开关合闸调速实验,通过调节电机绕组电流,实现了触头速度0.9~1.2 m/s的变化。操动机构具有良好的可控性,为通过调节触头运动速度以减小击穿次数并抑制快速暂态过电压(VFTO)的幅值奠定了基础。     

转动惯量对断路器弹簧机构系统性能的优化分析

断路器是电网系统的重要开关设备,500 kV及以下电压等级的断路器通常采用弹簧操动机构作为其驱动装置。提高弹簧操动机构的输出效率,降低弹簧操作功,能够改善弹簧操动机构零部件的受力状况,对提高断路器开关的可靠性具有重要意义。文中对断路器弹簧操动机构的运动零部件转动惯量进行分析,通过仿真优化和试验验证的方法,得到运动零部件转动惯量对高压断路器弹簧操动机构性能的影响,为后续断路器弹簧操动机构的设计与优化指明方向,具有一定的指导意义。     

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.     

智能高压隔离开关新型电动机机构

基于现有高压隔离开关操动机构存在的局限性并满足智能电网发展的需要,本文提出了智能高压隔离开关新型电动机机构。采用永磁电动机直接驱动隔离开关动触头实现分合闸操作,通过高性能伺服控制系统,实现高压隔离开关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达到     

断路器弹簧机构储能故障分析

正1 现场情况一次例行试验,在对某220 kV断路器进行检查维护时发现,该断路器操动机构无法完成电动储能。该断路器配弹簧操动机构,2012年2月出厂,同年8月完成现场安装调试工作后投入运行。2 原因分析该弹簧操动机构储能系统主要包括储能电机、蜗杆、蜗轮、驱动盘、驱动轴、驱动齿轮、固定合闸卷簧的轮盘、卷簧、微动开关等。2.1 储能原理在弹簧机构需要储能时,接通用于起动储能电机的接点,电机起动,通过蜗轮、蜗杆带动卷簧收     

智能化构架下的电机操动机构驱动电机设计

以高压开关智能化构架为背景,基于126 kV真空断路器反力特性和操作速度要求确定驱动电机的设计目标,针对断路器驱动电机特殊的工况对智能化电器驱动电机的结构设计和电磁设计方案进行论述.建立驱动电机的有限元仿真模型并搭建126 kV真空断路器电机操动机构驱动电机的试验平台,结果表明电机可以满足设计要求和断路器分合闸的性能要...     

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。     

基于高压断路器电机操动机构的位移分段控制策略

高压断路器电机操动机构提高了断路器运行的可靠性及可控性,在满足断路器操作性能要求的前提下,为了工程应用中简便实现对电机操动机构运动过程的控制,该文提出一种通过修改给定量的分段控制策略。首先,基于三相永磁同步电机直接驱动断路器的操动机构,分析合闸过程中驱动电机的运动特点,根据其运动特点及断路器要求的性能指标将运动过程分为三个阶段。然后,在不同阶段通过修改位移给定量的方式实现分段控制。最后在搭建的模拟平台上进行实验研究,分析对比不同阶段控制参数的选取对控制性能的影响,确定控制参数实现分段控制。结果表明,所提出的分段控制策略可以根据不同运动阶段的控制要求实现对电机操动机构的调控,且参数整定方便,工程实现简单,是高压断路器电机操动机构实现高效动态控制的一种可行有效的控制策略。     

高压断路器电机驱动操动机构控制方法

为了提高高压断路器的工作特性,研究了一种永磁同步电机(PMSM)驱动的高压断路器操动机构及其控制方法。搭建了一台126k V高压断路器电机驱动操动机构样机。根据断路器分合闸的技术要求设计了分合闸运动曲线,通过永磁同步电机位置伺服控制,可以控制断路器按照预先给定的运动曲线进行分合闸操作。实验结果证明,通过电机驱动操动机构控制的断路器的分合闸操作满足技术要求,并且运动特性稳定,一致性好。     

配电网真空断路器小型化电机操动机构的设计与分析

以高压配电网真空断路器操作特性为研究对象,提出小型化电机操动机构设计方法。基于断路器的负载反力和操作速度要求,计算得出驱动电机的主要尺寸,分析了相同体积、不同绕组线径和匝数下的电机性能,确定输出转矩大、运动速度快、功率密度高的线径和匝数配合方案,完成驱动电机的整体设计。采用有限元理论建立驱动电机数学模型,计算得到电机角位移和输出转矩特性。与已有电机操动机构相比,新型驱动电机体积减小23%,输出转矩、运动速度分别提高了53.4 N·m和38 r/min。     

高压断路器有限转角永磁电机操动机构两种定子结构

为了提高高压断路器操作性能,研究了一种高压断路器新型操动机构——有限转角永磁电机操动机构。针对高压断路器的机械要求,对有限转角永磁电机的定、转子结构和主要参数(电负荷、磁负荷、极对数、气隙及极弧系数等)进行了设计。电机的设计过程中提出了两种定子结构,本文采用有限元方法对两种定子结构的电机进行了有限元分析和动态特性仿真,一方面验证电机设计的合理性,另一方面得到了电机在分合闸过程中主要参数的特性曲线(电磁转矩、电流、转速和转角等)。通过对有限元仿真结果的分析,两种定子结构电机具有各自不同的特点,都能够提供较高的满足分/合闸速度要求的机械特性。与断路器的联机实验测得了合闸过程中动触头的行程曲线,验证了电机机构能够满足断路器的合闸操作要求,这为高压断路器采用电机操动机构提供依据。     

新型无刷电励磁电机操动机构设计与试验研究

为了简化电机操动机构的结构并提高其工作可靠性,本文以40.5kV真空断路器为研究对象,依据其动态机械特性设计一种新型无刷电励磁电机操动机构。对40.5kV真空断路器进行负载特性分析,并利用断路器负载反力曲线对所提出新结构电机进行了三维有限元分析。在此基础上搭建了操动机构控制系统硬件平台,制作40.5kV真空断路器样机以及新型无刷电励磁电机样机,并对其进行联机合闸试验操作。仿真与试验结果均满足40.5kV高压真空断路器的合闸技术要求。验证了新型无刷电励磁电机操动机构的可行性。     

按输出力特性曲线设计凸轮轮廓曲线

针对以往设计断路器弹簧操动机构均是先确定满足动触头速度特性的输出力特性;再根据所需输出特性按照功或功率相等的等效原则计算动触头各行程下的凸轮轮廓半径;最后拟合出凸轮轮廓曲线。文中以设计真空断路器弹簧操动机构上配备的摆动滚子从动件盘形凸轮合闸行程中的轮廓曲线为模型,在以往的设计方法上提出了利用速度瞬心和微积分原理求得凸轮轮廓曲线的方法,该方法解决了传统设计方法繁琐的重复计算,不仅能方便的得到满足输出力特性曲线的凸轮轮廓,并能快速得到凸轮上各行程的压力角。用该方法得出的真空断路器合闸过程中的凸轮轮廓曲线与实际凸轮轮廓曲线进行对比,验证了方法的正确性,对设计弹簧操动机构中满足理想合闸特性的凸轮轮廓具有一定的借鉴意义。     

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.     

高压隔离开关电机操动机构控制系统

正高压隔离开关要求操动机构具有响应快、输出高的扭矩。现在的电机运行机构大多需要有一系列的减速元件,而电机操动机构控制系统很好地满足了该项要求。1高压隔离开关电机操动机构控制系统概述1.1基本概念电机操动机构控制系统主要是指采用双闭环PID控制策略调节电机绕组电流以及转速,控制机构运动的过程,并使开关触头在特定的行程点达到特定速度的状态,使得DS分合闸速度得到满足的系统。隔离开关,