一类新型永磁作动机构的建模与控制

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1、?0_冷在桌大彥硕士学位论文上飞论文题目一类型永磁作动机构的建模与控喇作者姓名—赴志锋学科专业控科学与工程导师姓名王‘完成时间二—五年五硕士学位论文一类新型永磁作动机构的建模与控制作者姓名：赵志锋学科专业：控制科学与工程导师姓名：王永教授完成时间：二〇一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforMaster'sDegreeModelingandControlofaNovelPermanentMagneticActuatorAuth

2、or'sName：：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：办冬、蜂签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借

3、阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。破开’口保密年）作者签名：导师签名：签字日期：欠抝签字日期：摘要摘要高压断路器作为电力传输系统中维持电网正常工作的关键节点，要求其执行机构具有高可靠性和稳定性，传统的机械式作动机构由于复杂的结构和高故障率己经不能满足要求。永磁作动机构具有结构简单、节能、可靠性高、无噪声、没有机械磨损以及较长使用寿命等

4、特点。因此将永磁作动机构作为高压断路器的执行机构控制高压断路器的开合闸成为断路器领域研宄的热点。但是，永磁作动机构模型复杂，难于控制，一般电磁力建模方法不准确，同时相对几十毫秒时间，线圈对动态电流的延时非常严重，对控制的要求比较高。本文设计了永磁高压断路器作动机构控制实验系统，系统设计包括永磁高压断路器硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计分为永磁作动机构设计和硬件电路设计，对永磁作动机构的设计，提出一种釆用永磁体作为可动核心的设计方案，这种结构具有节能和增大驱动能力的功能。硬件电路设计包括控制板设计和

5、功率驱动电路设计，控制板主要完成信号采集和处理以及控制量的计算，通过脉宽调制控制功率驱动电路的输出电压，完成永磁作动机构开合闸动作。软件系统设计包括主程序设计和中断子程序设计。永磁高压断路器开合闸动态建模作为其控制过程的核心，是重点也是难点，分为合闸动态建模和分闸动态建模。主要通过达朗贝尔原理建立永磁体和动触头在各个阶段的动态模型。针对电磁力模型，提出一种等效磁路法和实验法相结合的建模方法，首先采用等效磁路法得到含永磁体作用的电磁力模型，然后基于该模型设计了电磁力与气隙、电流的测量实验方案，利用力学实验系

6、统获取实验数据，釆用最小二乘法辨识得到电磁力的解析模型。通过对永磁高压断路器的动态模型进行仿真，获得较好的控制电压，并对线圈电流延时现象进行分析，通过提高控制电压或提供反向电压的方式加快电流动态过程，最终调试出能满足高压电对断路器开合闸参数要求的永磁高压断路器分合闸曲线，并对实验结果进行分析。关键词：永磁作动机构断路器电磁力建模系统辨识动态建模AbstractABSTRACTAsakeynodeinthegridpowertransmissionsystemtomaintainnormalwork,hig

7、hvoltagecircuitbreakerrequireitsactuatorhashighreliabilityandstability.Duetothecomplexstructureandhighfailurerate,traditionalmechanicalactuationmechanismhasnotmeettherequirements.Permanentmagneticactuatormechanismhastheadvantageofsimplestructure,highenerg

8、yeficiency,reliability,nonoise，，Abstractderivedbyequivalentmagneticcircuitmethod.Basedonthiselectromagneticforcemodelthemeasurementexperimentalschemewasdesignedandtheexactelectromagneticforcemodelonthecurrentandairg