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基于模糊神经网络-粒子群优化算法的电机直驱操动机构速度环控制参数优化方法
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作者 黎卫国 马丽娟 +4 位作者 张长虹 杨旭 李明洋 肖曦 王潇 《电气工程学报》 北大核心 2025年第3期20-27,共8页
电机直驱操动机构作为一种融合电力电子器件与永磁同步电机的新型操动机构,具备传动结构简单、控制柔性高、数字化能力强等优势。针对在实际运行工况中,电机直驱操动机构负载的变化导致速度环性能下降的问题,提出一种基于模糊神经网络(F... 电机直驱操动机构作为一种融合电力电子器件与永磁同步电机的新型操动机构,具备传动结构简单、控制柔性高、数字化能力强等优势。针对在实际运行工况中,电机直驱操动机构负载的变化导致速度环性能下降的问题,提出一种基于模糊神经网络(Fuzzy neural network,FNN)-粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法的电机直驱操动机构速度环控制参数优化方法,标准PSO算法用于优化电机直驱操动机构中永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统的速度环PI(Proportional integral,PI)参数,而FNN算法用于优化PSO算法中的惯性权重。首先,建立PMSM数学模型,并分析速度环PI控制器参数设计方法;其次,基于标准PSO算法对电机直驱操动机构中PMSM控制系统速度环PI控制器参数优化进行分析;随后,结合FNN算法对标准PSO算法中的惯性权重进行优化;最终,通过试验验证了所提方法的有效性。试验结果表明,该方法能够提高电机直驱操动机构控制系统速度环性能,为电机直驱操动机构在面对系统惯量变化时的控制性能提升提供了一种有效的解决方案。 展开更多
关键词 高压断路器 操动机构 模糊神经网络 粒子群算法
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一种电机直驱操动机构负载分析方法
2
作者 王潇 吴旭升 肖曦 《电气工程学报》 北大核心 2025年第1期37-45,共9页
以电机直驱高压真空断路器系统为模型,分别从运动学和动力学角度,推导了高压真空断路器的几何约束、运动特性,得到电机转子旋转运动与灭弧室动端竖直运动行程的映射关系。同时,对高压真空断路器各主要运动部件进行了受力分析,并建立起... 以电机直驱高压真空断路器系统为模型,分别从运动学和动力学角度,推导了高压真空断路器的几何约束、运动特性,得到电机转子旋转运动与灭弧室动端竖直运动行程的映射关系。同时,对高压真空断路器各主要运动部件进行了受力分析,并建立起电机直驱操动机构的负载模型。仿真和试验结果表明,所提电机直驱操动机构负载分析方法在最大转矩需求计算方面,能够为驱动电机及变换器容量设计提供理论指导,对于电机直驱操动机构行程曲线规划具有指导意义。 展开更多
关键词 操动机构 电机直驱 负载建模 断路器
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长开距真空断路器永磁电机操动机构的仿真设计与优化 被引量:1
3
作者 丁璨 李进其 +1 位作者 丁奕灵 王周琳 《高压电器》 北大核心 2025年第3期19-26,共8页
永磁电机操动机构具有控制简单灵活的优点,同时也有分合闸时间较长、容易振动产生噪声等缺点,因此需要对电机进行优化设计。通常对电机参数优化需要进行大量的有限元仿真计算,耗费大量的时间和计算机资源。针对以上问题,为了降低断路器... 永磁电机操动机构具有控制简单灵活的优点,同时也有分合闸时间较长、容易振动产生噪声等缺点,因此需要对电机进行优化设计。通常对电机参数优化需要进行大量的有限元仿真计算,耗费大量的时间和计算机资源。针对以上问题,为了降低断路器的分合闸时间和减小电机的振动,同时可以快速对电机进行优化设计,文中首先建立了永磁电机的仿真模型,基于中心复合实验的方法积累样本,然后以极弧系数、永磁体厚度、定子槽口宽度、气隙长度为输入参数,分合闸时间和齿槽转矩作为输出参数训练BP神经网络模型,使该神经网络能够对分合闸时间以及转矩进行较好的预测;最后将BP神经网络与遗传算法相结合,通过NSGA-Ⅱ算法对驱动电机的结构参数进行多目标优化设计。电机优化后的分合闸时间降低了12.94 ms,齿槽转矩减小了59.2%,较为明显的提高了电机操动机构的性能。 展开更多
关键词 永磁电机 操动机构 BP神经网络 多目标优化
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高压断路器操动机构驱动电机及其控制技术研究 被引量:2
4
作者 王奕飞 林莘 +1 位作者 徐建源 厉伟 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期95-104,共10页
高压断路器操动机构用电机驱动提高了断路器运行的可靠性与可控性,因此设计了一套适用于126 kV真空断路器的电机操动机构。基于操动机构动力学分析结果确定驱动电机转矩、转速要求,提出一种有限转角永磁无刷电机设计方案,研制样机进行... 高压断路器操动机构用电机驱动提高了断路器运行的可靠性与可控性,因此设计了一套适用于126 kV真空断路器的电机操动机构。基于操动机构动力学分析结果确定驱动电机转矩、转速要求,提出一种有限转角永磁无刷电机设计方案,研制样机进行联机试验完成动作要求检验。在此基础上,设计分段转矩控制策略,结合驱动电机输出转矩需求将操动机构的运动过程分为4个阶段,从降低触头碰撞、避免预击穿现象发生、提高断路器工作可靠性角度对各阶段电机输出转矩进行动态调节。结果表明:所研制的驱动电机配合分段转矩控制策略,在保证灭弧室对操动机构动作时间、动作速度要求的前提下,实现了操动机构的运动过程优化和工作可靠性提高,促进了断路器智能化操作进程。 展开更多
关键词 高压断路器 操动机构 驱动电机 分段转矩控制 智能化操作 试验验证
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高压断路器操动机构非侵入式多信息检测及故障诊断研究 被引量:1
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作者 李建鹏 赵冀宁 +4 位作者 孟延辉 赵智龙 赵书涛 邹园 刘晓飞 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期128-137,共10页
高压断路器的操动机构是保障断路器可靠动作的关键部件,准确判断操动机构状态至关重要。提出了基于图像、振动、声音的非侵入式多信息检测方法,对提取的图像特征向量(分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度、分闸行程、合闸行程)、振... 高压断路器的操动机构是保障断路器可靠动作的关键部件,准确判断操动机构状态至关重要。提出了基于图像、振动、声音的非侵入式多信息检测方法,对提取的图像特征向量(分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度、分闸行程、合闸行程)、振动特征向量(特征时间点、等能量5分段能量熵)、声音特征向量(特征时间点、等能量5分段能量熵)和操动机构状态(正常、基座松动、转轴卡涩、缓冲器性能下降、拐臂润滑不足)进行了多重对应分析,找到了机构状态和相应特征向量的关联关系。提出了基于机构状态和相应特征向量关联关系的分级诊断策略,经实验室故障模拟及诊断,基座松动故障、转轴卡涩故障、缓冲器性能下降故障的联合特征诊断较单一信号诊断正确率分别提升至90%、80%、90%,拐臂润滑不足故障的联合特征诊断准确率较单一信号诊断没有明显的提高。经现场实测及设备解体分析,证明了方法的通用有效性。 展开更多
关键词 操动机构 图像 振动 声音 多重对应分析 分级诊断
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一种电机直驱操动机构行程曲线规划方法
6
作者 王潇 吴旭升 肖曦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期9-16,共8页
电机直驱操动机构过控制电机按照行程曲线运行,直接驱动高压开关实现分合闸动作。针对电机直驱操动机构行程曲线缺乏系统性规划方法,无法与机构运行特性相匹配,规划、验证及优化周期长,可移植性差等问题,结合多项式模型与负载特性模型... 电机直驱操动机构过控制电机按照行程曲线运行,直接驱动高压开关实现分合闸动作。针对电机直驱操动机构行程曲线缺乏系统性规划方法,无法与机构运行特性相匹配,规划、验证及优化周期长,可移植性差等问题,结合多项式模型与负载特性模型提出一种电机直驱操动机构行程曲线规划方法。根据运动学和动力学分析,建立电机直驱操动机构负载特性数学模型。利用多项式模型生成行程曲线簇,并结合电机直驱操动机构及高压开关特性建立多目标优化算法,筛选出最佳行程曲线。仿真和实验结果表明,所提方案可以实现电机直驱操动机构及高压开关的稳定、可靠运行,与传统的行程曲线规划方法相比,可以实现10.3%的能耗优化,能够进一步提升控制系统整体功率密度。 展开更多
关键词 高压开关 操动机构 电机 行程曲线 曲线规划 多项式模型
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高压真空断路器操动机构可靠性分析 被引量:2
7
作者 刘洋 赵中亭 胡占楼 《电气制造》 2014年第10期40-42,共3页
满足工程应用中的客观需求是真空断路器研究中的一项很重要的课题。因真空断路器市场占有率在逐年增加,故障也呈逐年增加的趋势,其故障的发生主要集中在机械部分。根据近几年的调查统计资料显示,在高压开关的故障中,非电类故障率接近70%... 满足工程应用中的客观需求是真空断路器研究中的一项很重要的课题。因真空断路器市场占有率在逐年增加,故障也呈逐年增加的趋势,其故障的发生主要集中在机械部分。根据近几年的调查统计资料显示,在高压开关的故障中,非电类故障率接近70%,其中40%以上属于操动机构故障。由此可见,高压开关操动机构事故在整个高压开关事故中占有很大的比例。因此加强真空操动机构的研究,特别是对影响操动机构性能的关键控制点的研究尤为重要。 展开更多
关键词 真空断路器 操动机构 弹簧操动机构 控制点 可靠性 稳定性
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真空直流断路器高速操动机构的研究 被引量:50
8
作者 史宗谦 贾申利 +2 位作者 朱天胜 王立军 岳长喜 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期18-22,共5页
针对舰船直流系统短路电流大、短路时间常数小的特点,对基于人工过零原理的真空直流断路器的高速操动机构进行了仿真和实验研究。该高速操动机构利用涡流效应产生电磁斥力,推动运动部件实现高速动作。笔者建立了电磁斥力机构的三维有限... 针对舰船直流系统短路电流大、短路时间常数小的特点,对基于人工过零原理的真空直流断路器的高速操动机构进行了仿真和实验研究。该高速操动机构利用涡流效应产生电磁斥力,推动运动部件实现高速动作。笔者建立了电磁斥力机构的三维有限元模型,对其动态过程进行了仿真分析;根据仿真设计的结构参数制作了实验样机,实验样机的线圈电流波形以及机械运动特性的测试结果与仿真结果较为吻合。 展开更多
关键词 直流系统 高速操动机构 电磁斥力机构 有限元
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高压断路器电动机驱动操动机构的研究 被引量:26
9
作者 邵盛楠 黄瑜珑 +2 位作者 王静君 徐国政 钱家骊 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期555-559,共5页
为提高高压断路器的工作特性,研究了一种运用三相永磁同步电动机(PMSM)直接驱动断路器的新型操动机构。运用MATLAB/Simulink建立了控制系统的仿真模型,基于TMS320LF2407A硬件平台设计和实现了一个断路器的控制系统。仿真计算和试验测量... 为提高高压断路器的工作特性,研究了一种运用三相永磁同步电动机(PMSM)直接驱动断路器的新型操动机构。运用MATLAB/Simulink建立了控制系统的仿真模型,基于TMS320LF2407A硬件平台设计和实现了一个断路器的控制系统。仿真计算和试验测量表明,PMSM驱动的操动机构可根据预先设定的操作特性曲线实现对断路器的操作。研究说明用电动机来驱动高压断路器操动机构的方法可行,能满足高压断路器操作的要求。 展开更多
关键词 高压断路器 操动机构 电动机驱动 永磁同步电机 操作特性 闭环控制
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高压断路器操动机构典型故障模拟及其特征参量变化分析 被引量:19
10
作者 刘建寅 刘亚南 +5 位作者 王常龄 常泽洲 都晨 蒋琛 严鹏志 孟国栋 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期7-13,共7页
高压断路器是确保电力系统稳定运行的重要设备,其分合闸线圈电流和动触头行程曲线两个参量中包含着线圈回路及其状态、断路器机构动作过程等丰富信息。文中设计并获取了线圈接触不良、操作电压过低、铁心行程变化、铁心卡涩和油压变化... 高压断路器是确保电力系统稳定运行的重要设备,其分合闸线圈电流和动触头行程曲线两个参量中包含着线圈回路及其状态、断路器机构动作过程等丰富信息。文中设计并获取了线圈接触不良、操作电压过低、铁心行程变化、铁心卡涩和油压变化等断路器操动机构常见故障的机械特性波形,获得了不同类型、不同程度故障下的上述特征参量随时间的变化趋势及可靠范围,可为断路器操动机构故障精确诊断提供重要依据。 展开更多
关键词 高压断路器 操动机构故障 分合闸线圈电流 行程曲线 特征参量
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采用电网高压母线负载电流供能的光控真空开关模块操动机构电源设计 被引量:10
11
作者 程显 廖敏夫 +2 位作者 段雄英 邹积岩 马岩 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2073-2080,共8页
基于光控真空开关模块操动机构的需要,提出一种采用电网高压母线负载电流供能的光控真空开关模块操动机构电源技术。以此论述了操动机构电源的工作过程,进行了操动机构电源取能线圈的理论计算与电源电路拓扑结构的选型,设计了基于UC384... 基于光控真空开关模块操动机构的需要,提出一种采用电网高压母线负载电流供能的光控真空开关模块操动机构电源技术。以此论述了操动机构电源的工作过程,进行了操动机构电源取能线圈的理论计算与电源电路拓扑结构的选型,设计了基于UC3845的单端反激式开关电源的硬件电路,实现了操动机构电源的输入输出保护功能。实验证明,操动机构电源可在电网高压母线额定电流10%~120%区间稳定工作;以1个4700μF电解电容和2个2200μF电解电容为负载进行间隔30 s连续充放电104次测试,电源样机工作正常;进行电磁兼容性实验电源样机无损坏,测试结果良好。操动机构电源样机在光控真空开关模块中能可靠运行。 展开更多
关键词 真空开关 操动机构 电源 取能线圈 单端反激 电容性负载 UC3845
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高压断路器新型操动机构驱动电机设计分析 被引量:16
12
作者 林莘 马跃乾 +1 位作者 徐建源 王德顺 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2008年第2期129-133,共5页
为了推动高压断路器的发展,提高高压断路器智能化水平,研究了一种高压断路器新型电机操动机构.设计了配制动器的稀土永磁无刷直流伺服电机.结合断路器操动机构的特点,从提高电机功率密度、机械特性以及伺服性能等几个方面对电机进行了设... 为了推动高压断路器的发展,提高高压断路器智能化水平,研究了一种高压断路器新型电机操动机构.设计了配制动器的稀土永磁无刷直流伺服电机.结合断路器操动机构的特点,从提高电机功率密度、机械特性以及伺服性能等几个方面对电机进行了设计.用有限元方法对磁场分布、电枢反应、转矩以及绕组电感进行了分析计算,以验证电机设计的合理性.对样机的分析结果表明:电机设计合理,能够提供足够的转矩及响应速度;伺服性能良好,能够满足断路器开断性能的要求. 展开更多
关键词 断路器 操动机构 永磁电机 制动器 电机设计
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SF_6断路器操动机构的运行可靠性和选型探讨 被引量:33
13
作者 崔景春 袁大陆 杜彦明 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期1-4,共4页
本文统计了我国电力系统 1989~ 1997年间 110~5 0 0kVSF6断路器操动机构的故障 ,分析了影响操动机构运行可靠性的因素 ,介绍了SF6断路器开断原理和操动机构的演变和特点 ,提出了提高操动机构可靠性的途径及选用时应注意的问题。
关键词 六氟化硫断路器 操动机构 运行可靠性 选型
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断路器操动机构在线监测参数的选择 被引量:39
14
作者 郭贤珊 李仲夫 陈轩恕 《高压电器》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期24-26,30,共4页
断路器故障中机构故障占主要地位。根据故障概率分布和现场监测方便、经济性等要求 ,就如何更加经济、可靠地实现操动机构在线监测 ,从二次部分。
关键词 断路器 操动机构 在线监测参数
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电磁操动机构运动特性数值计算的耦合建模方法研究 被引量:8
15
作者 舒亮 许成文 +2 位作者 吴桂初 朱翔鸥 赵升 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期4524-4530,共7页
电磁操动机构是断路器、接触器中的关键部件,针对现有电磁操动机构动态特性仿真效率较低的问题,提出了一种一体化的耦合仿真方法。通过动态网格技术,将空气域包含的网格在时间域中进行动态划分,从而将磁路的电磁场控制方程和机械结构的... 电磁操动机构是断路器、接触器中的关键部件,针对现有电磁操动机构动态特性仿真效率较低的问题,提出了一种一体化的耦合仿真方法。通过动态网格技术,将空气域包含的网格在时间域中进行动态划分,从而将磁路的电磁场控制方程和机械结构的动力学方程进行动态耦合,在时间域内同时完成电磁操动机构动态响应过程中电磁变量和机械变量的求解。为了对仿真算法进行验证,以智能交流接触器的磁路结构作为实例,以PWM斩波以后的电压作为驱动信号,对所提出的仿真算法进行验证。仿真和实验结果表明,所提出的方法可以对电磁变量和机械变量完成一体化求解,仿真效率可以得到提高。同时,实验结果显示所提出的算法计算结果可靠。 展开更多
关键词 操动机构 动态网格 电磁耦合 一体化建模
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断路器操动机构仿真模型在故障诊断中的应用 被引量:12
16
作者 安涛 王庆丰 +1 位作者 唐建中 姚明 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2010年第1期41-44,80,共5页
为研究断路器操动机构关键轴上的摩擦力对断路器性能的影响,给断路器机械系统故障预测及诊断提供依据。建立了断路器操动机构的合、分双工况联合仿真模型并验证了模型的有效性;对断路器主轴、脱扣半轴等的摩擦力增大对断路器特性的影响... 为研究断路器操动机构关键轴上的摩擦力对断路器性能的影响,给断路器机械系统故障预测及诊断提供依据。建立了断路器操动机构的合、分双工况联合仿真模型并验证了模型的有效性;对断路器主轴、脱扣半轴等的摩擦力增大对断路器特性的影响进行了仿真分析。分析表明断路器关键轴上摩擦力增大是导致断路器拒动和误动的原因之一。提出了监测机械故障的特征量。 展开更多
关键词 断路器 操动机构 仿真模型 摩擦力 故障诊断
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永磁接触器操动机构多目标动态优化设计 被引量:7
17
作者 毛万镈 林鹤云 +2 位作者 汪先兵 房淑华 金平 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期287-292,共6页
针对圆柱形单稳态永磁接触器操动机构的多目标动态优化设计问题进行了研究.首先给出了操动机构的模型和工作原理,以及各个部件电磁设计方法,获得操动机构的初步设计方案.在此基础上,建立了以体积、平均合闸时间和撞击能量为多目标的最... 针对圆柱形单稳态永磁接触器操动机构的多目标动态优化设计问题进行了研究.首先给出了操动机构的模型和工作原理,以及各个部件电磁设计方法,获得操动机构的初步设计方案.在此基础上,建立了以体积、平均合闸时间和撞击能量为多目标的最优化模型,运用自适应模拟退火算法进行多目标动态优化设计,提高其静动态综合特性.以75A永磁接触器操动机构为具体优化对象,比较了优化前后的尺寸和优化目标,综合指标优化率为19.0%.不同气隙下的静态力特性计算与实测结果最大相对误差为7.4%,不同合闸相角时的动态特性仿真曲线均与相应实验结果吻合很好,验证了多目标优化设计模型和方法的有效性与正确性. 展开更多
关键词 永磁接触器 操动机构 多目标 优化设计 模拟退火
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一种新型真空负荷隔离开关操动机构的研制 被引量:7
18
作者 文化宾 邹积岩 +2 位作者 赵智忠 董华军 刘建新 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第18期114-118,共5页
根据40.5kV电压等级开关设备的运行状况和特点,给出了一种新型的真空负荷隔离开关操动机构,并详细阐述了该操动机构的动作原理。为了使该操动机构的运动特性满足真空负荷隔离开关的灭弧室电性能参数,采用机械原理的相关理论对操动机构... 根据40.5kV电压等级开关设备的运行状况和特点,给出了一种新型的真空负荷隔离开关操动机构,并详细阐述了该操动机构的动作原理。为了使该操动机构的运动特性满足真空负荷隔离开关的灭弧室电性能参数,采用机械原理的相关理论对操动机构进行运动学、动力学分析,并建立数学模型,利用MATLAB实现了优化运算,根据优化结果,搭建操动机构实际模型和试验平台,进行机械性能的测试和分析,并通过型式试验进行验证。结果表明,这种结构简单、装配方便、性能参数符合真空灭弧室特性要求的操动机构具有高可靠性、高稳定性和便于操作等特点,同时表明该操动机构的研制是可行的,为操动机构的设计和分析提供了方法。 展开更多
关键词 真空负荷隔离开关 操动机构 真空灭弧室 优化设计
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高压断路器操动机构的电气动态特性 被引量:6
19
作者 霍凤鸣 苏红梅 +4 位作者 潘瑾 陈志业 严凤 靳祁 臧立春 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期55-57,共3页
介绍了操动机构电气动态特性的专用测试装置 。
关键词 高压断路器 操动机构 电气动态特性 测试装置
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SF_6高压断路器智能化操动机构的研究与优化 被引量:11
20
作者 芦宇峰 孟大伟 +1 位作者 徐永明 夏云彦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期94-98,104,共6页
针对传统的SF6高压断路器零部件多、传动机构复杂、不便于实时控制的问题,结合电力电子技术和电机设计的概念提出一种基于永磁无刷直流电机驱动断路器的方法。根据高压断路器对操动机构的性能需求,确定电机主要参数,给出电机瞬态仿真波... 针对传统的SF6高压断路器零部件多、传动机构复杂、不便于实时控制的问题,结合电力电子技术和电机设计的概念提出一种基于永磁无刷直流电机驱动断路器的方法。根据高压断路器对操动机构的性能需求,确定电机主要参数,给出电机瞬态仿真波形。分析起动过程中电机转角与电机转矩的波形曲线,得到永磁无刷直流电机驱动机构的最优控制策略。对三相机械联动分闸与合闸进行现场数据采集,并对开合同期性进行了验证。实验波形的计算结果表明:永磁无刷直流电机驱动的操动机构可根据预先设定的操作特性曲线实现对SF6高压断路器的操作,能够满足SF6高压断路器操作的要求。 展开更多
关键词 SF6高压断路器 操动机构 永磁无刷直流电机 瞬态仿真 机械联动
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