永磁操动机构特性及其同步控制技术的研究

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1、摘要真空断路器是电力系统中压开关领域的主流产品，永磁操动机构是一种用于真空断路器的新型操动机构，它的出现为提高断路器的可靠性，进而实现操作智能化提供了条件。永磁操动机构的同步控制技术是断路器智能化的领域的前沿课题，对于减小合闸涌流和过电压、提高断路器的分断能力、实现配电终端的智能化，以及改善电网电能质量和提高系统稳定性，切实提高企业的经济效益和社会效益，具有重大的现实意义。本论文结合国家技术创新计划项目子项一永磁机构微机驱动智能控制器的研制，对永磁操动机构的工作特性和同步控制技术进行深入研究，为永磁机构的优化设计和智能控制提供理论依据和设

2、计方向。论文从永磁机构的工作磁场研究出发，首先分析了双稳态永磁机构的机一电一磁数学模型，对断路器开合过程中，永磁机构的静态和动态特性进行了研究，并通过数值方法进行仿真计算，得到了机构的特性数据，由此提出了机构的理想动态特性和参数优化设计的方向。然后，对永磁机构真空断路器的同步控制技术进行应用性分析，提出了永磁操动机构真空断路器的同步控制算法。在对电网的电压和电流采样信号进行数字信号预处理、滤除白噪声、结合FIR数字滤波器滤除干扰信号、采用线性插值方法求取信号零点的基础上，采用基于L-M学习算法的BP神经网络算法对永磁机构进行同步控制。样本

3、训练和测试表明，所采用的算法具有精度高、收敛快等优点，能够满足同步控制的要求。并由此得到操动时间计算的多项式，给出了适用于实时控制的数值计算方法；同时，论述了用快速傅立叶变换(FFT)确定信号频率和相位的方法。最后，针对实际需要，提出了基于DSP的永磁机构智能同步控制系统的实现框架。关键词永磁机构，真空断路器，特性分析，同步控制，BP神经网络ABSTRACTAsapopularcomponentofmiddle-voltagebreakers，theresearchofvacuumcircuitbreakermarksgreatsigni

4、ficance．Theappearanceofpermanentmagneticactuatorprovideshardwarebasementforenhancingstabilityofbreakersandrealizingintelligentcontrolofit．Thesynchronized-controltechnologybasedonitCansignificantlydecreaseovercurrentandovervoltagewhilebreakersclosing，greatlyenhanceopenabil

5、ityofbreakers，makeelectricityqualityandsystemstabilitybeRer,realizetheintelligentizationofelectricitydispatchingterminals，whichisofgreatsignificance．Thepaper,accordingtotheresearchof”intelligentcontroldeviceofMCU-basedpermanentmagneticactuator'’，whichisthesub-pmjectofnati

6、onalcreativetechnologyproject，focusesonthecharacteristicandsynchronized-controltheoryofpermanentmagneticactuator,andoffersdesigndirectionandtheoreticarguments．Startingfromtheresearchofworkmagneticfield，thepaperfirstlyanalysesthecomplexmodelofpermanentmagneticactuator,whic

7、hcomprisesmechanismandelectromagnetics，anddoesdeepresearchonstaticanddynamiccharacteristics．Throughnumericalcalculationandsimulation，thispapergeneralizestheworkrulesofpermanentactuator,andproposesbomtheidealcharacteristicsofmachineandparameteroptimaldesign．Moreover’itdisc

8、ussessynchronized-controltechnologyofvacuumcircuitbreaker,andproposesthecontrolarithmetic：Firstl