双电源自动转换开关机构的特性仿真与优化

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1、分类号：TM564.3密级：公开UDC：621.3编号：201421401014河北工业大学硕士学位论文双电源自动转换开关机构的特性仿真与优化论文作者:李则臣学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：电气工程指导教师：苏秀苹职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringOperationMechanismSimulationandOptimizationofDoublePowerAutomaticTransfe

2、rSwitchingEquipmentByLiZechenSupervisor:Prof.SuXiupingMarch2017摘要双电源自动转换开关(ATSE)是提升电路可靠性、安全性的关键因素之一，因此对ATSE产品的动作特性的研究就显得尤为重要。本文针对一种具有新型电磁式操作机构的双电源自动转换开关进行了深入研究。首先，根据设计图纸采用PRO/ENGINEER软件建立该型号双电源自动转换开关的三维实体模型。采用ANSOFTMAXWELL3D软件仿真计算了不同气隙和不同电流下对应的磁链和电磁吸力等静态特性数据。结合电压平衡方程以及磁链方程对该虚拟样机进行

3、动力学仿真分析，并与实测的电压和电流波形进行对比，验证其仿真模型的正确性。其次，分别在额定电压220V、欠压85%以及过压115%三种情况下，分析了产品动态特性。此外，还分析了不同的合闸相角对电磁机构电流、电磁吸力以及动铁心吸合速度等方面的影响。以曲线的形式显示了各连杆间的传动过程以及触头间接触压力和转换时间等。再次，提出了两种反力特性研究方法：分别利用仿真法和解析法两种方法得到不同气隙下操作机构对动铁心的反力特性曲线并相互验证。同时，将反力特性曲线与之前仿真得出的吸力特性曲线配合分析，给出电磁机构动作所需的电流值。最后，利用ADAMS内置的参数化建模功能

4、分别对操作机构拉簧、固定限位销位置、上连杆起始端位置以及触头质量进行参数化优化设计。优化后，提升了操作机构和触头的平均转换速度，实现了在保证机构动作特性前提下，减小自动转换开关转换总时间的目的。关键词：自动转换开关机构动力学仿真反力特性参数化设计IABSTRACTDualpowerautomatictransferswitch(ATSE)hasthefunctionofimprovingthereliabilityandsafetyofthecircuit,soitwasverysignificenttoresearchitdynamiccharacter

5、istics.Inthispaper,anewtypeofelectromagneticoperatingmechanismofATSEwasstudied.Firstofall,accordingtothedesigndrawing,thePRO/ENGINEERsoftwarewasusedtoestablishthethree-dimensionalsolidmodeloftheATSE.Meanwhile,theANSOFTMAXWELL3Dsoftwarewasusedtocalculatestaticcharacteristicssuchasf

6、luxandelectromagneticattractionundervariationofairgapandcurrent.Combinedwiththevoltagebalanceequationandfluxequations,dynamicsimulationanalysisofvirtualprototypecanbeperformed.Comparedwiththesimulatedandmeasuredresultsofthevoltageandcurrent,virtualprototypeoftheATSEcouldbeverified

7、.Secondly,thedynamiccharacteristicsoftheproductwereanalyzedunderthreeconditions,thatwasratedvoltage220V,under-voltageof85%andover-voltageof115%.Inaddition,theinfluenceofdifferentvoltagephaseanglesonelectromagneticforce,thecurrentandthemovingcorespeedwerealsoanalyzed.Thetransmissio

8、nprocessesofbarlinkagesweredispla