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推荐： 　　　智能同步交流接触器及其控制系统设计--《沈阳工业大学》2016年硕士论文
智能同步交流接触器及其控制系统设计
【摘要】：接触器是一种应用非常广泛的开关电器,由于其具有成本低、过载能力强等特点,普遍用于自动控制电路。近年来国内外学者对交流接触器的智能化做了大量的研究,由于接触器机构动作的时效性和分散性较大,闭合时触头的弹跳以及分断时的断续电弧以及诸多的不确定因素相互叠加,导致控制系统输出一旦产生误差,将无法实现无弹跳闭合和无弧分断。基于以上问题,本文提出了一种新型的三相独立电磁系统结构以及闭环随动控制方法。每一相电磁系统结构更小,可以定相控制;以动铁心位移作为被控对象,通过闭环控制系统实时调节励磁电压,加工样机进行实验分析。本文首先介绍了智能同步交流接触器的结构,通过对电磁系统参数计算确定了线圈大小与窗口面积,从而设计出三相独立电磁铁的大小以及外壳尺寸。通过有限元应力分析对外壳进行受力分析,以保证外壳在受力过程中的可靠性,避免实际加工中的浪费。同时设计了弹簧反力参数,并利用场路结合方法对开环控制下的电磁系统进行动态特性分析。其次,根据开环控制动态特性分析,将动铁心位移作为被控对象设计闭环随动控制系统,提出动铁心在吸合过程中的五段式位移规划以及分断过程中的三段式位移规划,优化PID参数,通过场路结合方法对闭环控制进行仿真研究,实现了无弹跳闭合以及无弧分断。然后,设计了电涡流位移检测电路,以及基于霍尔开关的交流电流零点检测电路,通过实验验证了零点检测装置的精确度,在一定程度上弥补了传统检测方式的不足。最后,设计了控制系统的硬件电路以及软件流程。本设计对于提高接触器整体性能、延长接触器使用寿命,实现安全的、节约型的电能建设中具有一定的实际作用和意义。
【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TM572.2【目录】：
摘要4-5Abstract5-9第1章 绪论9-15 1.1 课题研究背景9 1.2 课题研究的目的及意义9-10 1.3 国内外研究现状10-14
1.3.1 国内研究现状10-12
1.3.2 国外研究现状12-14 1.4 课题主要研究内容14-15第2章 智能同步交流接触器结构设计与动态特性研究15-25 2.1 三相独立电磁系统结构概述15-16 2.2 电磁机构设计16-21
2.2.1 反力参数及线圈设计17-18
2.2.2 铁心的设计及吸力计算18-20
2.2.3 质量计算20-21 2.3 外壳有限元应力分析21-22 2.4 动态特性分析22-24
2.4.1 数学模型22-23
2.4.2 开环控制仿真23-24 2.5 本章小结24-25第3章 闭环控制方法研究与位移检测方法研究25-32 3.1 速度规划及闭环控制方法25-26
3.1.1 吸合过程速度规划25
3.1.2 分断过程速度规划25-26 3.2 闭环控制方法研究及仿真26-28 3.3 位移检测方法研究28-31
3.3.1 谐振电路参数分析28-30
3.3.2 电涡流传感器等效电路仿真30-31 3.4 本章小结31-32第4章 交流电流零点检测方法研究32-51 4.1 霍尔开关工作原理32-35
4.1.1 零电流分断研究及霍尔开关选型32-34
4.1.2 电流测量范围计算34-35 4.2 检测方法研究35-38
4.2.1 交流电流过零点检测方法研究35-37
4.2.2 零点检测仿真37-38 4.3 永磁体补偿方法研究及仿真38-43 4.4 线圈补偿方法研究及仿真43-50
4.4.1 线圈补偿方法研究43-44
4.4.2 基于Simulink模型的研究与仿真44-47
4.4.3 基于Ansoft-Maxwell的研究与仿真47-50 4.5 本章小结50-51第5章 智能交流接触器控制系统设计51-57 5.1 硬件总体设计与分析51-55
5.1.1 控制方案总体设计51
5.1.2 电源电路51-52
5.1.3 线圈调压电路52-53
5.1.4 电磁兼容（EMC）设计53-55 5.2 软件系统总体设计与分析55-56 5.3 本章小结56-57第6章 结论57-59 6.1 总结57 6.2 展望57-59参考文献59-61附录A 零点检测装置实验61-62附录B 样机制作阶段性成果62-63在学研究成果63-64致谢64
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