交流接触器智能同步相位控制技术及装置研究

论文摘要

交流接触器作为投切电容器的开关元件被大量应用在无功补偿领域中,其具有晶闸管等无触点开关元件所没有的控制简单、导通无压降等优点。但交流接触器在传统的投切控制方法中易产生涌流和过电压,影响电容器组和接触器的使用寿命。同步相位控制技术可以有效的解决以上问题,其要求接触器能够在电压和电流过零处同步投切电容器组,且吸合过程触头无弹跳、分断过程无电弧,在吸持状态时要求节能、无噪声运行。综合以上要求,本文以CJX1-12型交流接触器为主要研究对象,分别从理论建模、仿真分析以及实验研究三个方面开展了交流接触器智能相位控制技术的研究。首先,分析交流接触器直流激磁优势,采用磁路的方法建立直流激磁电压下的交流接触器的动、静态数学模型,在此基础上使用MATLAB软件对闭合过程进行了仿真。通过仿真曲线分析接触器铁芯在吸合过程中的动态过程,提出分段激磁控制方案,并通过仿真验证了分段激磁案可有效降低铁芯的末速度,提高接触器动态过程中的性能指标。其次,建立交流接触器智能同步相位控制装置实验平台,通过接触器闭合实验验证了分段控制方法的可行性,并且进一步说明采用分段激磁控制方法有效的减小了吸合过程中的铁芯撞击、消除了触头弹跳。在分析交流接触器分断电弧特性的基础上,测得不同电流分闸相位下燃弧电流与燃弧时间,并计算其燃弧能量,根据燃弧能量曲线确定电流分断的最佳分闸相位。最后,在赋予交流接触器全新控制方法的基础上,进行了智能同步相位控制实验。结果表明,智能同步相位控制技术能够实现接触器吸合过程的动态控制与零电流分断,有效的解决了投切电容器中产生涌流和过电压的问题,且在接通过程中触点两端无压降,降低导通功耗,有效减少电弧对触头的侵蚀,为大幅度提高接触器的电寿命提供了理论依据与实验基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 交流接触器智能同步相位控制背景和意义
• 1.2 课题国内、外研究现状
• 1.2.1 晶闸管控制装置发展状况
• 1.2.2 接触器控制装置发展状况
• 1.2.3 复合开关控制装置发展状况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 交流接触器数学模型建立与分析
• 2.1 交流接触器交、直流激磁特性分析
• 2.2 仿真模型的建立
• 2.2.1 静态数学模型的建立
• 2.2.2 动态数学模型的建立
• 2.3 数学模型仿真结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 交流接触器最佳激磁参数分析与研究
• 3.1 机械分散性的实验研究
• 3.1.1 激磁电压等级对合闸分散性的影响
• 3.1.2 实验系统设计及实验结果分析
• 3.2 弹跳特性的实验研究
• 3.2.1 传统控制方案弹跳特性
• 3.2.2 分段激磁方案弹跳特性
• 3.2.2.1 弱保持电压弹跳特性
• 3.2.2.2 强保持电压弹跳特性
• 3.2.3 实验系统设计及实验结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 交流接触器最佳分断方案分析与研究
• 4.1 开关电弧基本特性分析
• 4.2 燃弧特性影响因素分析
• 4.2.1 负载类型对零电流分断影响
• 4.2.2 分闸相位对燃弧特性影响
• 4.2.3 最佳分闸相位选取
• 4.3 最佳分断方案效果分析
• 4.4 实验平台设计及结果分析
• 4.4.1 燃弧测试系统设计
• 4.4.2 智能相位控制装置实验平台设计及实验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文