关于西安交通大学李兴文教授研究方向的文献综述

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1、关于西安交通大学李兴文教授研究方向的文献综述摘要西安交通大学李兴文教授对空气介质电弧测试、仿真、调控关键技术及其应用、开关电弧等离子体特性和控制机理、配电电器灭弧系统与操作机构关键技术有有非常深入的研究。本文通过查阅相关文献资料，对李兴文教授已有研究成果或观点进行概述；对已有研究成果进行分析、比较，有利于我们对这个领域的学习，了解已有研究成果的不足和空白。关键字电弧、操动机构、SF6断路器一、引言李兴文教授简介：1995年9月始在西安交通大学电气工程学院学习，1999年7月本科毕业，获学士学位，并留校工作；1999年9月始在西安交通

2、大学电气工程学院攻读硕士学位，2001年9月研究生毕业，获硕士学位；2001年11月至2002年10月赴日本大阪大学信息系统工程系进修；2003年3月起在西安交通大学电气工程学院攻读博士学位，2006年4月获得博士学位，论文获“全国百篇优秀博士学位论文”提名奖及“陕西省优秀博士学位论文”；现任教授，博士生导师，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”和陕西省“科技新星计划”。二、研究方向（1）低压电器灭弧能否通过短路开断性能试验是判断低压断路器研发最终开断的标准。空气开关电弧是以空气为灭弧和绝缘介质的低压电器中最为复杂的物理现象。低压断

3、路器开断过程仿真的关键内容是如何建立开断过程的电弧数学模型,并将其与其它开断过程的物理现象相耦合。为此国内外学者做了许多工作，根据电弧特性建立了各种电弧数学模型，并将其应用到低压断路器开断过程的仿真中。实现了综合考虑电磁机构、开关机构和电弧运动的低压断路器的开断仿真，但其中机械运动计算部分只适用于某种结构的断路器，对于具有更为复杂机械系统的计算例如运动中有碰撞，凸轮运动等则不易实现。作者的团队展开了大量的研究，为提出一种更好的、适用于低压断路器开断过程模拟仿真的方法而努力。首先通过对虚拟样机软件ADAMS进行二次开发,将电弧动态数学

4、模型应用到低压断路器的开断过程仿真,结合有限元软ANSYS,建立了耦合复杂机械运动﹑电路﹑磁场和电弧数学模型的低压断路器开断过程仿真模型。其次介绍了二维电弧磁流体动力学模型的建立方法,分析了产气材料、金属蒸汽、灭弧室结构等不同因素对电弧特性的影响。分析电弧运动过程特别是电弧背后击穿现象、电弧温度、电弧组分及其浓度等方面综述了CCD和光纤阵列、光谱诊断技术及磁测试技术等低压空气开关电弧的现代测试技术的特点及其应用。通过一个实例，将建立的仿真模型应用到一带双向斥开触头系统的塑壳断路器,研究了静触头压力大小对该塑壳断路器开断性能的影响。仿

5、真试验结果验证了仿真方法和模型的正确性,为低压电器灭弧室的优化设计提供了理论基础。（2）操动机构操动机构在影响断路器分断性能上具有重要的作用。永磁操动机构由永久磁铁产生的吸力使断路器保持在分合闸位置,与弹簧操动机构相比,具有体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、免维护、使用寿命长等优点,因此,在真空断路器中的应用越来越多。应用虚拟样机技术,首先建立了MCCB机构运动的动力学模型,并试验验证了模型的正确性，通过对ADAMS的二次开发,耦合电路、电磁场和机械运动方程,从而建立了MCCB分断过程的仿真模型以研究其复杂的物理过程，并用实验验证

6、了模型的正确性；然后耦合电路、电磁场和机械运动方程,考虑电动斥力的作用,分析了电弧电压、合闸相角、预期短路电流、机构开始动作时间及气动斥力对MCCB分断过程的影响；基于建立的仿真模型,分析了电弧电压、合闸相角、预期短路电流、机构开始动作时间以及气动斥力对于MCCB分断过程的影响；气动斥力对于分断特性有重要影响,需要对其进行进一步的深入研究,找到一种较为精确的描述方法。考虑到ADK机构开始运动时间ts太迟,会发生触头回落现象,严重影响MCCB的分断性能。提出可用于MCCB产品的分析、设计和优化的方法。操作机构打开过程中的连杆转换现象。

7、通过对比转换位置前后连杆的机械性能,研究了连杆转换位置对操作机构性能的影响。根据分析的结果,利用虚拟样机软件ADAMS计算了某塑壳断路器操作机构的最优连杆转换位置,达到了优化机构的目的。经过优化,使机构的打开时间缩短了1ms。通过对优化前后的机构进行实验对比,验证了仿真结果的可信性。分析结果可以为通过优化连杆转换位置提高机构性能提供方法和指导。（3）SF6断路器2011年11月16日发表了《SF6替代气体灭弧性能的研究进展综述》一文，李兴文的团队分析了国内外SF6替代气体灭弧性能方面的研究现状,开始在这一领域逐步深入,为新型高压电器

8、的研发提供理论依据和技术支持。SF6断路器，是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。它与空气断路器同属于气吹断路器，不同之处在于：工作气压较低；在吹弧过程中，气体不排向大气，而在封闭系统中循环使用。为了建立气体断路器数字化设计方法及