基于DSP的真空断路器运动特性控制技术

为提高真空断路器的开断和关合性能,并提高它的可靠性,提出了一种基于数字信号处理器的动触头位置、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.通过脉宽调制控制永磁机构分、合闸线圈电流,最终实现了高压断路器分、合闸操作时对动触头运动的控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动.实验结果表明,所提方法能够实现对真空断路器动触头运动的控制,有利于提高断路器开断、关合能力,延长断路器的机械电器寿命,提高运行可靠性.     

基于鲁棒L2的无刷直流直线电机定点控制

针对无刷直流直线电机(BLDCLM)伺服系统输出能无延迟、无超调地跟踪输入指令的变化,而常规PID控制器很难同时满足系统对输入的跟踪性能和对不确定性的抗扰性能要求这一现状,提出鲁棒L₂跟踪控制策略,亦即有针对性的引入非线性控制抑制扰动和实现对输入指令的准确跟踪.对具有变化负载和驱动增益变量的BLDCLM定点控制进行鲁棒L₂控制器设计,并运用MATLAB/SIMULINK仿真得出在不同负载条件下的阶跃响应和相应的电机速度、位移响应曲线.仿真结果表明,任何状态下系统都有最佳动态响应,从而证明了该方法的合理性和有效性.     

超高压GIS内部快速暂态过电压计算及其影响因素

由于隔离开关切合小电容、电流时产生的快速暂态过电压（VFTO）会对300kV以上的全封闭气体绝缘变电站（GIS）造成危害,根据特快速暂态过电压产生机理,采用EMTP及FORTRAN软件,对550kV GIS隔离开关操作产生的VFTO进行了计算和分析,并选取某一操作方式进行VFTO影响因素的重点研究,分析了GIS变电站内各设备等效参数对VFTO的影响.计算结果表明,在GIS内部,被开断母线的残余电荷电压对VFTO幅值影响最大,两者基本呈线性关系;在GIS外部,高压电缆长度对VFTO幅值影响最大,长电缆可加速暂态过程的衰减.     

SF6/N2流注放电仿真及协同效应研究

建立反映气体放电过程中粒子运动特性的二维流体模型,采用有限元和通量校正传输法对该模型进行数值求解,计算了50%SF₆+50%N₂在均匀电场下的放电规律,模拟了流注发展过程中粒子密度的分布情况,分析放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。搭建气体放电实验平台,测量平板电极下绝缘间隙5 mm时SF₆/N₂混合气体的击穿电压,将SF₆/N₂击穿电压的实测值与折算值进行对比,研究不同混合比、气体压强对SF₆/N₂协同效应的影响。结果表明：随着流注向阳极运动,放电间隙内的电子数密度不断增大;在放电初始阶段,空间电荷对电场的影响很小,随着电荷数量不断增加,空间电场产生明显畸变现象。SF₆/N₂混合气体击穿电压的实验测量值大于折算值,且SF₆含量越高,实测值和折算值越接近。可以看出,SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显,而当SF₆含量较高时,混合气体的协同效应减弱。     

SF6断路器断口附近三维电场的边界元分析

运用边界元法对罐式SF     

自力型触头的设计与计算

为了了解高压电器产品中各类触头的特点及优劣,以便根据需要合理选择,介绍了各种类型触头的分类,重点论述了自力型触头在设计中的若干问题。自力型触头设计的重点在于对触指接触压力的计算,首先要选择导电截面,根据额定电流的大小选择触指数,确定触头参数,进而可知导电截面;其次,自力型触头触指的接触压力是触头在材料屈服强度范围内由弯曲应力提供的,其变形量不能超出材料的许用弯曲应力,否则会减小触头的接触压力,甚至破坏触头的电连接作用。给出的触指动稳定性校验公式、短路时触点温升计算公式和触头软化时的电压降均利于更合理设计触头结构。     

材料的导磁性能对永磁机构动态特性的影响

为了提高永磁机构操作性能,研究材料的导磁性能对其动态特性的影响,笔者利用有限元法建立了永磁机构电、磁、机械耦合场数学模型,求解泊松方程、电压方程及运动方程来研究其操动过程。在求解中,分别计算并分析了静铁心采用硅钢片及电工纯铁时永磁机构各参量随时间变化的曲线,结果显示,采用硅钢片的永磁机构具有较好的速度特性及较小的能耗。研制并测试了静铁心采用硅钢片的永磁机构样机,给出了速度曲线及激磁电流波形。与仿真结果比较,表明所得结论准确可靠。     

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。