交流接触器仿真设计与智能控制系统研究

发布时间：2017-10-11 09:38

  本文关键词：交流接触器仿真设计与智能控制系统研究

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【摘要】：交流接触器作为一种应用频繁的开关电器,其性能的好坏对电力系统的稳定性至关重要。随着科学技术的快速发展,电网和电力系统对交流接触器的要求也日益提高,因此,发展和研究新型智能交流接触器成为当前开关电器领域的必要。本文从接触器永磁操动机构和相应的智能控制器两个方面展开课题,给出了交流接触器操动机构的结构图,并进行了原理介绍和分析,最终研制了与之配套的智能控制系统并进行了实验研究。本文首先对交流接触器永磁操动机构的结构和工作原理进行了介绍和分析,通过在Ansoft Maxwell中搭建操动机构模型并仿真分析,得到该模型的动态特性,重点分析了其合分闸动作时间、动铁心运动速度和位移以及线圈中电流大小等参数,看是否满足交流接触器的性能要求。其次,结合交流接触器的应用场合和功能要求设计了相应的智能控制系统。本智能控制系统以高性能DSP芯片TMS320F2812作为核心处理器,首先提出控制系统的总体框架,然后运用模块化的设计理念设计了控制系统各部分功能模块硬件电路,包括微处理器模块、信号采样模块、驱动电路模块、线圈放电回路模块、电源模块、选相控制模块、通信模块等。同时还开发了与硬件系统配套的软件程序,同样运用模块化的思想,将整个软件系统分为主程序和子程序,其中主程序主要用来配置各中断向量以及通过各种中断事件调用并衔接各子程序,子程序则用来实现控制器各部分功能。最后,基于现有的12kV的交流接触器样机进行了实验验证。在理论分析和软硬件设计的基础上制作了实验用PCB电路板,搭建了实验平台,并在带永磁操动机构的交流接触器样机上进行了实验,在分析了选相分合闸策略和原理后进行了实验验证,测试接触器分合闸时刻与参考电压信号零点之间的时间差,最终的实验结果显示理论分析的正确性和所设计的智能控制系统的可行性。
【关键词】：交流接触器 永磁操动机构 智能控制系统 选相控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM572.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题背景及研究意义8-11
• 1.1.1 课题背景8-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 交流接触器操动机构研究现状11-12
• 1.2.2 智能控制系统研究现状12-14
• 1.3 论文主要工作及章节安排14-18
• 1.3.1 主要工作14-15
• 1.3.2 章节安排15-18
• 第2章 交流接触器操动机构有限元分析18-28
• 2.1 拓扑结构及工作原理18-19
• 2.1.1 永磁操动机构拓扑结构18
• 2.1.2 永磁操动机构工作原理18-19
• 2.2 有限元分析19-26
• 2.2.1 有限元分析基本思想方法19-21
• 2.2.2 有限元建模分析21-22
• 2.2.3 动态仿真分析22-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第3章 交流接触器智能控制系统硬件设计28-40
• 3.1 控制系统硬件电路总体设计方案28-30
• 3.1.1 硬件电路设计思路28
• 3.1.2 硬件电路总体框架28-30
• 3.2 控制系统硬件模块化设计30-39
• 3.2.1 微处理器模块30-31
• 3.2.2 数据采集模块31-34
• 3.2.3 驱动电路模块34-35
• 3.2.4 线圈放电回路模块35-36
• 3.2.5 电源模块36-37
• 3.2.6 选相控制模块37-38
• 3.2.7 通信模块38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 交流接触器智能控制系统软件设计40-48
• 4.1 主程序设计40-41
• 4.2 子程序设计41-47
• 4.2.1 数据采集与数据处理子程序41-42
• 4.2.2 选相控制子程序42-43
• 4.2.3 继电保护子程序43-45
• 4.2.4 通信子程序45-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第5章 智能控制系统配合样机的实验研究48-54
• 5.1 实验平台48-49
• 5.2 选相分合闸测试分析49-51
• 5.2.1 选相分合闸策略49-50
• 5.2.2 选相分合闸实验50-51
• 5.3 本章小结51-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 全文工作总结54
• 6.2 工作展望54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-62
• 攻读学位期间发表的学术论文及成果62

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本文编号：1011805