《交流接觸器全閉環實時控制技術的研究》是依託福州大學，由許志紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：交流接觸器全閉環實時控制技術的研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：許志紅
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低壓電磁電器智慧型化控制技術的發展，由於機構動作分散性、吸合過程鐵心與觸頭的彈跳、分斷過程觸頭之間電弧等諸多因素的影響，受到制約。對交流電磁電器而言，系統相位角、幅值等參數隨時間變化，使得交流開關器件在不同的時刻合閘或分閘時，電壓和電流的差別很大，影響其動作特性的因素更加不確定，因而智慧型化控制難度更大。能否藉助現代控制理論、仿真技術、實驗研究等手段，徹底改變傳統低壓電器的工作模式，形成具有自學習和自主控制的新一代開關電器，是本課題想要解決的問題。課題以交流接觸器為研究對象，通過實驗研究與仿真設計相結合的方法，尋找不同相角情況下，交流接觸器特性的影響因素，得出最佳吸合過程和分斷過程的控制模式，採用形態小波算法，尋找能夠反映接觸器觸頭參數的特徵參量，結合現代控制技術研究交流接觸器全閉環實時線上控制的相關技術和相關理論，希望形成電磁電器新控制思路。項目屬於交流電磁電器智慧型控制領域的套用基礎研究。
結題摘要
課題以交流接觸器為研究對象，提出了全閉環實時控制思路，在結構本體三維設計、電磁機械特性分析、控制方案比較分析中開展了大量的研究工作。 1、主要研究內容： （1）最佳觸頭閉合與分斷區域的尋找；（2）建立動態仿真資料庫；（3）建立用於全閉環控制的特徵參量；（4）設計具有起動閉環、保持閉環、觸頭系統反饋環的全閉環控制系統；（5）採用理論分析、模擬仿真、實驗研究相結合的研究方法，形成完整的交流接觸器智慧型控制理論。 2、主要研究結果： （1）建立了含觸頭與電磁系統的交流接觸器三維全仿真動態模型，考慮運動過程中摩擦力、碰撞過程形變等因素的影響，將描述材料形變數的本構方程、運動方程以及邊界約束引入到控制方程中，建立了三維運動模型，分析了觸頭的一次和二次彈跳，以及鐵心彈跳對觸頭彈跳的影響。 （2）利用課題組自製的“電磁系統仿真最佳化設計平台”，對系列交流接觸器的運動過程進行分析，尋找最佳、最差分、合閘相角。針對E型電磁系統，得出最差合閘相角在 80°-100°之間的現象，最差分閘相角由於三相系統燃弧情況的複雜性，不易確定。但“零電流分斷控制”方案的實施，為分斷過程實現無弧或少弧控制提供了方案，已在新型單相接觸器中得以實現。 （3）對電磁機構吸合電流進行直接閉環控制，實現交流接觸器吸合過程觸頭無彈跳（或少彈跳）、吸持階段節能運行、分斷過程快速分斷的工作狀態。以電流閉環作為基礎內環，吸合過程採用斜率外環控制電流內環，減少吸合彈跳，吸持階段僅靠電流閉環進行可靠的節能無聲運行。通過小波分析，尋找觸頭彈跳期間觸頭電壓的高尺度小波能量時譜變換值，作為反映彈跳時間和彈跳幅度的變化量，引入智慧型控制模組，實現全閉環實時控制，這部分的樣機驗證工作還需要進一步完善。 （4）將控制模組的電路仿真、可程式晶片中的軟體控制策略仿真、接觸器本體的三維多物理場動態仿真相結合，實現硬體控制電路、軟體控制策略及接觸器本體設計一體化的逐點閉環仿真，實現最佳控制策略與本體結構的協調統一。 （5）研究不同條件下分斷過程觸頭電弧電壓的變化規律，確定最佳分斷區域並分析該區域前後範圍內分斷電弧的重燃情況。利用電弧識別模型研究電弧重燃判據，進一步完善交流接觸器的全閉環實時控制。 項目成果共獲得2項福建省科學技術進步二等獎，結合該項目的研究，培養碩士7名，博士3名，發表論文35篇，被EI收錄18篇，申請國家發明專利25項，授權16項。
