交流接触器智能化控制与设计技术的研究及实现

论文摘要

本文对交流接触器的智能化控制与设计技术进行全面、深入地分析与探讨。通过大量的实(试)验研究和理论分析,并采用人工智能技术,提出了交流接触器智能化控制方法与设计理念。研究工作的主要内容包含以下几个方面: 1、提出接触器不同步的触头系统结构,并与以单片机为核心的智能控制系统相结合,实现了智能交流接触器全过程动态优化控制。 2、对智能交流接触器的吸合过程进行深入地实(试)验研究与理论分析,提出吸合过程动态控制的概念,并研究在不同激磁电压、不同合闸相角、不同过程控制方案情况下接触器的动态特性。在大量动态特性测试的基础上,探寻最优控制方案,达到大幅度减少吸合过程的铁心撞击与消除触头弹跳的目的。 3、进行智能交流接触器零电流分断的研究,并实现了三相电路的微电弧能量分断控制。在大量试验的基础上,研究影响电流过零分断控制的主要因素,从而提高了电流过零分断控制的可靠性。 4、将人工神经网络引入智能交流接触器分断过程的动态计算中,建立了分断过程数学模型。通过对电磁机构铁心磁状态和激磁线圈感应电势变化规律的分析研究,并经大量实(试)验研究与理论分析,建立反映感应电势变化规律的人工神经网络曲线库,从而预测智能交流接触器分断过程磁路中磁通的变化规律,建立了基于人工智能技术的智能交流接触器分断过程动态数学模型。 5、将一种新型模拟进化算法——蚁群算法引入智能交流接触器的优化设计中。以智能交流接触器的控制参数、结构参数、线圈、反力、触头系统等参数为设计变量,提出智能交流接触器吸合与分断全过程的动态综合控制优化设计方法,并进行了智能交流接触器全过程的动态综合控制优化设计。 6、在赋予交流接触器全新的设计理念和控制方法的基础上,研制了智能交流接触器。该接触器可以实现吸合、吸持、分断全过程的动态优化控制,尤其是吸合过程的动态控制与零电流分断控制的实现,从而大幅度提高接触器的电寿命、机械寿命、操作频率等各项性能指标。该接触器还具有节能、节材、无声运行、与计算机双向通信等功能。从而为推出更新换代的智能电器产品做出贡献。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 主要缩略词
• 图表索引（一）
• 图表索引（二）
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景
• 1.1.1 低压电器的智能化控制技术
• 1.1.2 低压电器智能化设计技术
• 1.1.3 人工智能技术在电器优化设计中的应用
• 1.2 交流接触器研究背景
• 1.3 交流接触器的智能化技术
• 1.3.1 交流接触器的智能化控制技术
• 1.3.2 交流接触器的智能化动态测试技术
• 1.3.3 现场总线控制技术
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 智能交流接触器全过程智能控制方案
• 2.1 前言
• 2.2 智能交流接触器的控制原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 智能交流接触器吸合过程的动态控制
• 3.1 智能交流接触器吸合过程动态分析
• 3.1.1 不同合闸相角对接触器吸合动态过程的影响
• 3.1.2 不同激磁电压对接触器吸合动态过程的影响
• 3.1.3 不同强激磁控制方案对接触器吸合动态过程的影响
• 3.1.4 吸合动态过程的触头弹跳
• 3.2 智能交流接触器吸合动态过程的实验研究
• 3.2.1 不同合闸相角对接触器吸合动态过程的影响
• 3.2.2 不同激磁电压对接触器吸合动态过程的影响
• 3.2.3 改变强激磁控制方案对接触器吸合动态过程的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 智能交流接触器零电流分断控制技术的研究
• 4.1 前言
• 4.2 零电流分断控制原理分析
• 4.3 零电流分断控制原理的实现
• 4.4 零电流分断控制原理的实（试）验研究
• 4.4.1 最佳分断区域的实（试）验研究
• 4.4.2 不同触头系统对零电流分断控制的影响
• 4.4.3 不同灭弧系统对零电流分断控制的影响
• 4.5 自适应零电流分断控制
• 4.6 本章小结
• 第五章 采用神经网络建立智能交流接触器分断过程动态模型
• 5.1 前言
• 5.2 神经网络的基本原理
• 5.2.1 无反馈前馈型BP网络算法
• 5.2.2 网络结构和参数的确定
• 5.3 建立分断过程电磁机构中感应电势变化规律曲线库
• 5.3.1 基于神经网络的曲线拟合算法
• 5.3.2 不同结构参数的实测曲线波形
• 5.3.3 建立神经网络曲线库
• 5.4 智能交流接触器分断过程数学模型的建立
• 5.5 采用闭环控制思路调整非首开相的动作时间
• 5.6 本章小结
• 第六章 采用蚁群算法进行智能交流接触器全过程动态优化设计
• 6.1 前言
• 6.2 蚁群算法的基本原理
• 6.2.1 蚁群个体的运动规则
• 6.2.2 连续空间优化问题求解
• 6.3 智能交流接触器吸合过程的动态计算
• 6.3.1 磁路计算数学模型
• 6.3.2 建立磁路方程并求解
• 6.3.3 采用ANSYS软件计算电磁机构动态吸力
• 6.4 蚁群优化算法在智能交流接触器全过程动态优化设计中的应用
• 6.4.1 优化变量与目标函数
• 6.4.2 电流过零后不发生电弧重燃的最小触头间隙的研究
• 6.4.3 智能交流接触器全过程动态寻优设计
• 6.5 优化结果分析
• 6.5.1 计算结果分析
• 6.5.2 试验及其分析
• 6.6 本章小结
• 结论
• 一、本文研究总结
• 二、今后的研究工作
• 致谢
• 附录（初期样机试运行报告）
• 个人简历
• 攻读博士学位期间完成的学术论文及科研工作