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10kV高壓混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研究
10kV輸配電線路上負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)已經(jīng)大范圍替代傳統(tǒng)斷路器充當(dāng)控制設(shè)備和保護(hù)設(shè)備使用。論文對(duì)基于無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕旌鲜截?fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行深入研究,包括無(wú)功補(bǔ)償方法的分析、基于無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕旌鲜截?fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的原理分析、混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)、負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)控制電磁鐵的分析與建模和基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電磁鐵的控制技術(shù)。

10kV高壓混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研究
通過(guò)對(duì)切換電容器無(wú)功補(bǔ)償負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的工作原理和時(shí)序分析,提出將二極管作為無(wú)觸頭歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)與傳統(tǒng)負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的機(jī)械觸頭并聯(lián)組成混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān),以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的無(wú)弧切換,即正常工作時(shí)由機(jī)械歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)承擔(dān)負(fù)載電流,歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)瞬間由二極管處理瞬態(tài)電流。利用混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)替代傳統(tǒng)斷路器來(lái)投切并聯(lián)電容器,可以有效的降低投切并聯(lián)電容器組的資金投入,同時(shí)減小投切過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊電流,并通過(guò)Matlab仿真加以驗(yàn)證。根據(jù)混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的特點(diǎn),將雙斷口斷路器的操作機(jī)構(gòu)和負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的隔離斷口結(jié)構(gòu)相結(jié)合,設(shè)計(jì)一種新型的混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的雙斷口結(jié)構(gòu)。從機(jī)械性能、微波性能兩方面入手,對(duì)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與制作等進(jìn)行了較詳盡的分析和研究,建立了歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的靜力學(xué)模型,分析得到了歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸以及材料特性等參數(shù)對(duì)開(kāi)啟電壓的影響;基于歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型,使用Matlab/Simulink工具分析了歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)上電極的瞬態(tài)時(shí)間響應(yīng)特性。介紹了高頻電磁場(chǎng)仿真設(shè)計(jì)方法,建立了并聯(lián)電容式歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的等效電路模型,使用ADS軟件得到RLC對(duì)插入損耗和隔離度的影響。本文設(shè)計(jì)了一種三螺旋結(jié)構(gòu)的歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān),即上電極中心及兩端各為螺旋結(jié)構(gòu),從而增加了上電極的等效電感,減小了諧振頻率,從而在較低的頻段下實(shí)現(xiàn)了較好的隔離度。主要研究了開(kāi)態(tài)時(shí)的插入損耗以及關(guān)態(tài)時(shí)的隔離度。使用Ansoft HFSS軟件對(duì)絕緣介質(zhì)層厚度、上下電極之間的空氣層厚度和上電極尺寸進(jìn)行了仿真與優(yōu)化。在X頻段,歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)開(kāi)態(tài)時(shí)的插入損耗小于0.47dB;關(guān)態(tài)時(shí)的隔離度優(yōu)于-26.42dB。中心頻率處歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)開(kāi)態(tài)的插入損耗為-0.35dB,歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)關(guān)態(tài)時(shí)的隔離度為-31.98dB。進(jìn)一步地,設(shè)計(jì)了混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的控制系統(tǒng),包括單片機(jī)zui小系統(tǒng)、電壓電流信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、電磁機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的顯示系統(tǒng)及按鍵操作系統(tǒng)。同時(shí),分別從硬件和軟件兩方面考慮混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的抗干擾設(shè)計(jì),提高混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的可靠性。分析長(zhǎng)行程推拉螺管式直流電磁鐵的特點(diǎn),提出了一種分段直流電磁鐵方案。將傳統(tǒng)的直流電磁鐵進(jìn)行分段設(shè)計(jì)并分析,發(fā)現(xiàn)分段式設(shè)計(jì)可以有效的提高直流電磁鐵的性能、減小直流電磁鐵的體積和直流電磁鐵穩(wěn)態(tài)損耗,同時(shí)還可以通過(guò)分段控制實(shí)現(xiàn)直流電磁鐵的推拉運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步地,應(yīng)用Ansoft電磁場(chǎng)仿真軟件建立分段式直流電磁鐵的電磁場(chǎng)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)耦合場(chǎng)仿真模型,通過(guò)仿真優(yōu)化了分段直流電磁鐵的結(jié)構(gòu)和控制設(shè)計(jì),同時(shí)通過(guò)軟件仿真驗(yàn)證了分段直流電磁鐵設(shè)計(jì)的可行性。

10kV高壓混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研究
為了減小電磁鐵動(dòng)作時(shí)間分散性對(duì)混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的影響,將小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入直流電磁鐵的控制系統(tǒng)。采用單步預(yù)測(cè)方法,提高小波神經(jīng)在直流電磁鐵動(dòng)作時(shí)間預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步地,通過(guò)dsPIC33F系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)算法,驗(yàn)證了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在直流電磁鐵動(dòng)作時(shí)間預(yù)測(cè)的可行性,為這類預(yù)測(cè)研究建立了理論基礎(chǔ)。