基于永磁操动机构的矿用高压开关控制器研究

论文摘要

论文针对目前矿用高压开关对可靠性和稳定性的需求,研究了一种基于双稳态永磁机构矿用高压开关控制器,具有完整的永磁机构控制单元,包括对开关状态监测、拒动监测与闭锁控制等;同时可以实现过载、短路、绝缘监视、过欠压和漏电保护等功能,能够对电压、电流和功率等参数进行监测并通过CAN总线远程通信进行控制。在深入分析了双稳态永磁机构的静态磁场耦合模型、动态特性的基础上,初步得出了永磁机构电感、通电电流与动铁芯运动时间之间的关系以及永磁机构动铁芯位移、速度等参量与时间的关系。根据机构电磁特性,提出了在适当时刻施加反向激磁,利用电磁缓冲降低机械冲击的技术。通过试验证明该技术能够改善分合闸性能并提高永磁机构寿命。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 本文的主要工作和章节安排
• 2 双稳态永磁机构原理
• 2.1 传统操动机构与永磁机构的比较
• 2.2 双稳态永磁机构的结构及工作原理
• 2.3 双稳态永磁机构的磁路分析
• 3 机构电磁分析和电磁缓冲技术研究
• 3.1 永磁机构的建模
• 3.2 永磁机构真空断路器动态特性分析
• 3.3 永磁机构电磁缓冲技术研究
• 4 硬件设计
• 4.1 硬件结构
• 4.2 电容充电电路设计
• 4.3 电容电压检测电路设计
• 4.4 分合闸线圈驱动电路设计
• 4.5 IGBT驱动电路设计
• 4.6 位移传感器的选择
• 4.7 相电压变送电路
• 4.8 零序电压和零序电流变送器的设计
• 4.9 绝缘监视电路设计
• 4.10 复式电源设计
• 4.11 微控制器电路设计
• 4.12 基准电压源电路设计
• 4.13 显示模块电路设计
• 4.14 CAN总线通信电路设计
• 5 软件设计
• 5.1 软件总体结构设计
• 5.2 电容充电程序设计
• 5.3 分合闸程序设计
• 5.4 数字滤波器设计
• 5.5 漏电保护程序算法
• 5.6 过载、短路保护程序设计
• 5.7 绝缘监视程序设计
• 5.8 MSCAN通信程序设计
• 6 操动机构缓冲控制试验
• 6.1 缓冲试验电路设计
• 6.2 电子缓冲试验
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文