【摘 要】
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在电力设备投入与切除的过程中,电力系统会产生电磁暂态过程,投切的时间点不合适会对系统造成较大的涌流以及瞬态过电压,进而对电力设备产生巨大冲击,影响设备的绝缘强度和使
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在电力设备投入与切除的过程中,电力系统会产生电磁暂态过程,投切的时间点不合适会对系统造成较大的涌流以及瞬态过电压,进而对电力设备产生巨大冲击,影响设备的绝缘强度和使用寿命。采用相控开关技术进行投切是解决这一问题最经济适用的方法。真空开关因其具有高可靠性、良好的绝缘性能以及无污染等特性,被广泛的应用于10kV电力系统中。因此本文以真空开关作为研究对象,利用现代控制技术与电力电子技术相结合,实现真空开关触头位移的控制。首先本文介绍开关的传统操动机构目前存在的缺点,分析永磁机构原理、优点以及控制方式,研究永磁机构的动态过程,建立动态数学模型,并分析影响永磁机构动态过程的因素,包括:电容电压、闲置时间以及温度等。其次依据永磁机构的动作特性,将其分为:励磁阶段控制与运动阶段控制。使用PID电流跟踪作为励磁阶段控制方式,引入电磁力和线圈电流、触头位移的非线性关系空间简化永磁机构数学模型,采用双闭环控制改进运动阶段的控制方式。之后,进行数值仿真分析,并对比传统的黑盒控制方式,验证了双闭环控制的效果更优。随后设计永磁机构的整体硬件控制系统,以DSP28335作为控制系统硬件实验平台,进行系统的软硬件设计。以控制与驱动两大部分作为硬件主体,进行传感器的选取以及硬件电路的设计。采用定时器中断的策略实现定时与算法程序二者并行,进而保证控制时间的精确性,同时加入采集、滤波、控制器以及PWM波输出程序,进而完成了双闭环控制的软件设计。最后设计真空开关实验平台,利用所设计的实验平台测量了永磁机构的实际电磁力特性,并采用BP神经网络算法延展电磁力非线性空间。针对本文提出的控制算法进行了实验的验证,分别改变电容电压、电容容量以及负载等因素,控制器均可实现断路器的合闸时间的分散性在±0.5ms以内。
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