隔离开关操作机构的控制研究

发布时间：2017-10-09 11:26

  本文关键词：隔离开关操作机构的控制研究

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【摘要】：隔离开关是电力系统中最常见的设备之一,具有倒闸操作、隔离电压和分合小电流的作用。隔离开关的操作机构经常出现拒分、拒合、无响应以及分合闸不到位的情况,为了解决隔离开关操作机构出现的分合闸问题,本文建立一个电机操作机构的控制模型。通过控制电机转轴侧的转速,带动作为传动机构的四连杆机构使动触头精确分合闸,对得到的动态特性曲线进行分析研究。首先,本文依次对操作机构中的驱动电机、传动机构、负载特性进行理论分析,建立起数学模型。对于驱动电机采用异步电机经坐标变换加矢量控制的原理,将其等效为直流电机模型进行调速。对于传动机构,将其建立起一个输入-输出模型,电机转轴侧的角位移视为传动机构的输入量,而触头侧的直线位移则为其对应的输出量,从而将触头侧84mm的直线位移等效到转轴侧64°的角位移,从而只需对电机角位移进行控制。对于负载特性,则分别计算出开距阶段的恒定机构重力为90N、摩擦力以及超程阶段的弹簧预压力初始值1600N和弹簧刚度力30N/cm,利用这些参数建立起负载特性曲线。接着建立场-路-运动耦合模型,将电枢回路电流、磁场力和转子运动方程相结合,建立微分方程,求解出电机角位移、速度随时间变化曲线并以此作为给定曲线。在基于转子磁场定向的控制方法以及脉宽调制技术上在Simulink中建立起电机控制模型对电机进行闭环转速控制,在恒负载下对得到的给定转速曲线进行转速跟踪,并对电机旋转过程的启制动电流、定子电压、电磁转矩、转速进行分析,得到的该曲线符合异步电机的启制动特性,在运行过程中能很好地对电机转速进行跟踪。将上文所得负载特性加入电机控制仿真模型中,通过改变负载特性中的弹簧预压力参数和弹簧刚度参数来改善电机的制动效果,仿真结果证明随着刚度参数和预压力参数的增加,制动加速度也随着增加,制动效果得到明显改善。通过仿真得出弹簧预压力和弹簧刚度的最佳参数值为2400N和50N/cm,在该参数下能使电机达到精确角位移64°。最后将电机制动理论中的能耗制动引入该控制模型中,仿真结果证明能耗制动的加入能显著提高其制动性能。经过多次仿真,得到能耗制动引入的最佳时间为0.055秒和制动电阻引入的最佳阻值为4Ω,在该参数下能达到电机的精确合闸位移64°。且在仿真过程中发现,为了避免电机进入死区,制动电阻应控制在4Ω以上。
【关键词】：隔离开关 电机操作机构 矢量控制 转速跟踪 能耗制动
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM564.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 隔离开关在系统中的作用11-12
• 1.2 隔离开关常见的故障种类12
• 1.3 隔离开关机构的组成及机构故障12-15
• 1.3.1 隔离开关操作机构的组成12-14
• 1.3.2 隔离开关操作机构的机械故障14-15
• 1.4 论文的主要内容15-17
• 2 电动操作机构基本结构及数学模型研究17-30
• 2.1 操作机构基本结构17-18
• 2.2 操作机构各部分结构及数学模型18-24
• 2.2.1 驱动电机结构及数学模型18-21
• 2.2.2 传动机构的数学模型21-23
• 2.2.3 负载特性的数学模型23-24
• 2.3 场-路-运动耦合数学模型24-28
• 2.4 本章小结28-30
• 3 电动机的速度跟踪控制研究30-46
• 3.1 系统各部分控制方法30-36
• 3.1.1 电动机动态控制理论30-31
• 3.1.1.1 电动机控制基础－矢量控制30-31
• 3.1.2 电动机系统控制方法31-36
• 3.1.2.1 交流异步电动机控制技术原理32-34
• 3.1.2.2 变频器PWM控制技术34-36
• 3.2 基于转子磁场定向的矢量控制模型36-39
• 3.2.1 矢量控制的基本思路36-37
• 3.2.2 矢量控制方程及其解耦作用37-39
• 3.3 特定速度曲线跟踪控制39-45
• 3.3.1 控制模块介绍39-42
• 3.3.2 转速曲线跟踪仿真42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 电机控制模型改进研究46-60
• 4.1 带负载电机模型及仿真转速曲线46-48
• 4.2 改变弹簧参数改进控制方法研究48-54
• 4.2.1 改变弹簧刚度改进控制方法研究48-51
• 4.2.2 改变弹簧预压力改进控制方法研究51-54
• 4.3 引入能耗制动改进控制研究54-59
• 4.3.1 电机的能耗制动54-56
• 4.3.2 模型的建立和仿真56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 结论60-62
• 参考文献62-64
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐静,阮毅,陈伯时;异步电机按定子磁场定向的转差频率控制[J];电机与控制学报;2003年01期

2 汪倩;陈德桂;李兴文;游一民;孙志强;;一种分析多连杆永磁操动机构动态特性的方法[J];中国电机工程学报;2006年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘志岭;永磁真空断路器同步关合仿真及智能控制器的研制[D];辽宁工程技术大学;2012年

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本文编号：999920