永磁直线电机操动的高压断路器控制技术研究

发布时间：2017-08-24 15:01

  本文关键词：永磁直线电机操动的高压断路器控制技术研究

  更多相关文章： 高压断路器 永磁直线电机 操动机构 TMS320F2812 自抗扰

【摘要】：“智能电网”概念所代表的电力行业新方向日益受到人们的关注,它对断路器等电力一次设备提出更高的性能要求。由于断路器所保护设备的价值远远大于断路器本身,因而其可靠运行能力一直是研制新型操动机构的首要考虑因素。目前常用两种操动机构：液压操动机构和弹簧操动机构。液压操动机构出力大,一般应用于电压等级更高的场合,但是受到环境温度的限制,并且需要实时监测液压油是否渗漏。弹簧操动机构成本低,降低了制造工艺难度,但是由于零件众多,存在着可靠性隐患。而当前研究的热点永磁操动机构,又难以克服应用于高压领域的技术瓶颈。本文提出了高压断路器用永磁直线电机操动机构控制系统,利用圆筒型永磁直线电机直接驱动高压断路器灭弧室的开合。在分析断路器灭弧室结构和其技术指标基础上,提出控制目标和控制要求,综合选择控制策略并搭建仿真模型,并基于TMS320F2812搭建了控制平台,初步验证了该控制系统的可行性。本文的工作为进一步将永磁直线电机应用在高压断路器操动领域奠定了基础。首先,介绍高压断路器的背景,分析126kV自能式六氟化硫断路器的分合闸过程,提出操动机构的控制目标和负载特性；在对电机的结构、自感进行分析的基础上,建立电机的定子坐标系、旋转坐标系下的数学模型。然后,介绍常用的永磁电机控制方法,结合本应用对象选择id=0的双闭环解耦控制方案,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并应用自抗扰控制技术改进控制性能;提出了便于移植自抗扰控制器到DSP等控制平台的分段线性化的方法,仿真结果验证了自抗扰技术的先进性。最后,基于TMS320F2812设计电机操动机构的硬件平台,包括电流采样电路、驱动电路、短路保护电路、过流保护电路、温度保护电路和位置信号电平整形电路。并在CCS集成开发环境中设计软件系统。进行了实验验证,实现了电流控制、转速闭环实验。
【关键词】：高压断路器 永磁直线电机 操动机构 TMS320F2812 自抗扰
【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】：TM561;TM359.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 选题背景14-15
• 1.2 高压断路器的背景介绍15-19
• 1.2.1 高压断路器灭弧室的发展和趋势15-17
• 1.2.2 高压断路器操动机构的发展及特点17-19
• 1.3 电机操动机构和控制方法的国内外发展现状19-22
• 1.4 本文研究的主要内容22-24
• 第2章 高压断路器操动要求与电机建模24-36
• 2.0 引言24
• 2.1 高压断路器的操动要求24-28
• 2.1.1 断路器的分合闸特性和反力特性24-27
• 2.1.2 断路器操动机构的速度曲线27-28
• 2.2 圆筒型永磁直线电机特性和建模28-35
• 2.2.1 圆筒型永磁直线电机的结构特点和静态特性29-31
• 2.2.2 圆筒型永磁直线电机的数学模型31-33
• 2.2.3 圆筒型永磁直线电机模型的不确定因素33-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 高压断路器用永磁直线电机操动系统的控制36-58
• 3.1 引言36
• 3.2 控制策略的分析和选择36-40
• 3.2.1 电流电压极限圆36-37
• 3.2.2 磁链定向控制37-40
• 3.3 操动系统控制模型40-43
• 3.4 自抗扰控制技术43-57
• 3.4.1 自抗扰控制技术简介43
• 3.4.2 自抗扰控制器的结构43-46
• 3.4.3 电机操动系统的自抗扰控制器稳定性46-48
• 3.4.4 电机操动系统的自抗扰控制器设计和参数整定48-51
• 3.4.5 仿真结果分析51-54
• 3.4.6 自抗扰控制中非线性方程的分段线性化54-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 控制系统软硬件平台设计与实现58-78
• 4.1 引言58
• 4.2 硬件电路设计58-73
• 4.2.1 DSP控制器59
• 4.2.2 IGBT模块59-60
• 4.2.3 电流采样电路的设计60-61
• 4.2.4 速度和位置检测电路的设计61-63
• 4.2.5 IGBT驱动电路的设计63-67
• 4.2.6 短路保护电路的设计和优化67-72
• 4.2.7 温度保护电路设计72-73
• 4.3 控制系统的软件设计73-77
• 4.3.1 控制系统的主程序74
• 4.3.2 控制系统的中断服务程序74-77
• 4.4 本章小结77-78
• 第5章 高压断路器用永磁直线电机操动系统的实验研究78-86
• 5.1 引言78
• 5.2 高压断路器用永磁直线电机操动系统的实验验证78-83
• 5.2.1 系统调试和测试79-82
• 5.2.2 实验结果82-83
• 5.3 电机操动机构分散性的实验研究83-84
• 5.4 本章小结84-86
• 第6章 总结与展望86-88
• 6.1 全文总结86
• 6.2 课题展望86-88
• 参考文献88-92
• 攻读硕士研究生期间学术成果92-93
• 致谢93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 惠润魁;高压断路器设备常见事故及原因分析[J];农村电气化;2001年09期

2 ;自压式高压断路器的技术发展趋势[J];福建电力与电工;2001年02期

3 刘晋,陈鹏云,吴伯华,蔡汉生;高压断路器现场测试专用直流电源研制[J];高电压技术;2002年08期

4 钱家骊;高压断路器的更换技术和日本的更换量化准则[J];高压电器;2003年02期

5 ;正泰集团2个高压断路器通过型式试验[J];机电工程;2005年09期

6 顾霓鸿;72.5kV及以上高压断路器运行分析[J];电器工业;2005年01期

7 黄小波;;高压断路器的故障及其处理[J];有色冶金节能;2006年02期

8 马世骁;牟瑞;卢建伟;林莘;;极大似然估计法在高压断路器可靠性分析中的应用[J];沈阳工业大学学报;2007年01期

9 鲍电;;高压断路器选型综述[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2007年01期

10 高贵生;;高压断路器的检查与维修[J];河北煤炭;2007年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 纪谦铭;;高压断路器设备常见事故及原因分析[A];河北省2010年炼钢—连铸—轧钢生产技术与学术交流会论文集（下）[C];2010年

2 杨武;王小华;荣命哲;贾申利;成永红;;高压断路器机构动力学特性仿真分析[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会会议论文集[C];2001年

3 李平诗;徐澄;;高压断路器在线监测系统研究[A];全国大中型水电厂技术协作网第二届年会论文集[C];2005年

4 刘明亮;甄建聚;孙来军;叶光忠;;基于小波包对数能量熵的高压断路器故障诊断[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年

5 朱怀亮;方英东;王雪;袁二娜;;基于小波方法的高压断路器动力测试与分析[A];现代振动与噪声技术（第九卷）[C];2011年

6 丁心志;毕志周;王赋;王作松;;高压断路器运动速度参数测量方法研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

7 袁峻;熊小伏;侯艾君;张大波;;基于故障统计特征的高压断路器维修决策方法[A];2012年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C];2012年

8 徐立国;;丰满发电厂220kV高压断路器运行与检修[A];全国大中型水电厂技术协作网技术交流文集（十三）水电厂改造专集[C];2010年

9 鞠彦忠;贾玉琢;肖琦;李旭;;高压断路器抗震性能的有限元分析[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年

10 沈永良;孙来军;刘明亮;乔常明;钱海波;叶光忠;;基于径向基函数网络的高压断路器机械状态分类[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 世文;高压断路器易发故障原因及解决方法[N];中国电力报;2006年

2 记者 卓九成邋实习生 牛嘉;我国首台800千伏高压断路器在西安下线[N];陕西日报;2007年

3 孟繁祥;高压断路器仿真技术研发成功[N];国家电网报;2010年

4 西山煤电东曲矿 许斌;高压断路器运行状态的综合评估[N];山西科技报;2009年

5 康科;ABB推出创新性的输电高压断路器[N];中国联合商报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 常广;高压断路器振动监测与故障诊断的研究[D];北京交通大学;2013年

2 董越;SF_6高压断路器在线监测及振动信号的分析[D];上海交通大学;2008年

3 李莉;多重网格法在SF_6高压断路器电场与气流场数值计算中应用的研究[D];沈阳工业大学;2008年

4 魏俊梅;800kV SF_6高压断路器的研究与开发[D];沈阳工业大学;2008年

5 陶瑞民;SF_6高压断路器灭弧室电场与气流场数值计算的边界元方法的研究[D];沈阳工业大学;2004年

6 王连鹏;SF_6高压断路器介质恢复特性数值模拟耦合计算及相关问题的研究[D];沈阳工业大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李伟;基于模糊综合评判的高压断路器状态评估方法研究[D];重庆大学;2004年

2 赵秀峰;高压断路器标准信号发生仪的研究[D];河北工业大学;2013年

3 马宏明;高压断路器状态综合评价及应用的研究[D];华北电力大学;2013年

4 国连玉;基于云模型和灰色模糊综合评判的高压断路器状态评估[D];山东大学;2015年

5 李峗;基于可信性理论的高压断路器状态评估[D];华北电力大学;2015年

6 张金华;高压断路器无刷线圈激磁直流电机机构设计与应用[D];沈阳工业大学;2016年

7 夏佾;高压断路器故障诊断方法研究及监测系统软件设计[D];东南大学;2015年

8 汪仁杰;永磁直线电机操动的高压断路器控制技术研究[D];东南大学;2015年

9 魏延芹;基于物元与证据理论相结合的高压断路器状态评估方法研究[D];重庆大学;2008年

10 刘健华;高压断路器在线监测与故障诊断系统的研究[D];西南交通大学;2009年

，

本文编号：731932