隔离开关操作机构的控制研究

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1、分类号TM85密级公开单位代号10256学号ys1210221058硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree隔离开关操作机构的控制研究学位申请人：朱昌凯指导教师：淡淑恒教授学科专业：电气工程电力系统及其自动化学位类别：工学硕士所属院系：电气工程学院2015年3月分类号TM85密级公开单位代号10256学号ys1210221058上海电力学院硕士学位论文隔离开关操作机构的控制研究学位申请人：朱昌凯指导教师：淡淑恒教授学科专业：电气工程电力系统及其自动化学位类别：工学硕士论文定稿日期：2015年3月上海电力学院位

2、论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电力学院学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并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阅。本人授权上海电力学院可以将本学位论文的全部或部分内容

3、编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要隔离开关操作机构的控制研究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

4、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

5、/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

6、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I上海电力学院硕士学位论文移64°。且在仿真过程中发现，为了避免电机进入死区，制动电

7、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IIABSTRACTCONTROLANDRESEARCHOFISOLATIONSWITCHOPERATINGMECHANISMABSTRACTKnownasoneofthemostcommonpowersystem,isolationswitchcanbeappliedtoisolatevoltageanddividelowcurrent.However,someproblemsmayarisewhenoperatingtheIsolationswitch,s

8、uchasstaticanddynamiccontactrejecttodivide-shut,unresponsiveandnotdivide-shutbrakeintheaccuratep