基于无传感器的交流接触器位移控制策略

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.10.001

电器与能效管理技术 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (10): 1-6.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.10.001

• 研究与分析 • 下一篇

基于无传感器的交流接触器位移控制策略

张军辉, 刘树鑫, 刘洋, 邢朝健

教育部特种电机与高压电器重点实验室(沈阳工业大学), 辽宁沈阳 110870

收稿日期:2024-05-24 出版日期:2024-10-30 发布日期:2024-12-12
作者简介:张军辉(1994—),男,硕士研究生,研究方向为电器状态监测及电器智能化。|刘树鑫(1982—),男,副教授,博士,研究方向为电器状态监测与电器智能化。|刘洋(1982—),男,工程师,博士,研究方向为电器状态监测与电器智能化。
基金资助:
辽宁省科技重大项目资助(2020H/10100012);辽宁省科技厅“揭榜挂帅”科技攻关专项资助(2022JHI/10800015)

Displacement Control Strategy of AC Contactor Based on Sensorless Technology

ZHANG Junhui, LIU Shuxin, LIU Yang, XING Chaojian

Key Laboratory of Special Electric Machines and High Voltage Apparatus in the Ministry of Education (Shenyang University of Technology),Shenyang 110870, China

Received:2024-05-24 Online:2024-10-30 Published:2024-12-12

摘要/Abstract

摘要：

针对传统接触器控制模型可靠性低、控制精度差等问题,提出一种基于无位置传感器的交流接触器吸合过程动态控制仿真分析方法。首先,根据交流接触器的磁路模型,推导出交流接触器动铁心的位移公式,形成位移估算器;在位移估算器的基础上进行吸力预测,并根据控制模型设计闭环控制器。其次,建立交流接触器的动态闭环控制仿真模型,通过对比分析交流接触器在非受控、脉冲宽度调制(PWM)分时控制和位移闭环控制3种模式下的闭合时间,证实位移闭环控制方案的有效性。最终,实验结果证实所提模型的精确度以及控制策略的实用性,为交流接触器的智能控制提供思路。

关键词: 交流接触器, 动态特性仿真, 吸力预测, PWM控制, 闭环控制

Abstract:

Aiming at the problems of low reliability and poor precision of traditional contactor control model,a dynamic simulation and analysis method of AC contactor suction process based on sensorless technology is proposed.Firstly,according to the magnetic circuit model of AC contactor,the displacement formula of moving iron core of AC contactor is deduced,and the displacement estimator is formed.Based on the displacement estimator,the suction force is predicted,and a closed-loop controller is designed according to the control model.Then,the dynamic closed-loop control simulation model of AC contactor is established,and the closing time of AC contactor in three modes of uncontrolled,PWM time-sharing control and displacement feedback closed-loop control is compared and analyzed,which proves that the displacement closed-loop control scheme has remarkable effectiveness.Finally,the experimental results confirm the accuracy of the model and the practicability of the control strategy,and provide some ideas for the intelligent control of AC contactor.

Key words: AC contactor, dynamic characteristic simulation, suction prediction, PWM control, closed-loop control

中图分类号:

TM572.2

张军辉, 刘树鑫, 刘洋, 邢朝健. 基于无传感器的交流接触器位移控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(10): 1-6.

ZHANG Junhui, LIU Shuxin, LIU Yang, XING Chaojian. Displacement Control Strategy of AC Contactor Based on Sensorless Technology[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(10): 1-6.

图/表 14

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

表1

表2

图8

图9

图10

表3

表4

参考文献 12

[1]	叶泓伟, 缪希仁, 张琳辉, 等. 低压交流电磁电器集成技术综述[J]. 电器与能效管理技术, 2023(1):8-15,27.
[2]	周煜源, 刘向军. 交流接触器结构创新与智能控制技术综述[J]. 电器与能效管理技术, 2021(2):1-7.
[3]	黄火明, 薛毓强, 吴旋昊. 交流接触器智能控制技术的发展[J]. 电气开关, 2017, 55(6):1-4,19.
[4]	李亚峰, 王发展, 王雁琨, 等. 接触器触头系统弹跳行为仿真及影响因素分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(1):55-62.
[5]	郭良, 梁步猛, 章上聪, 等. 考虑电磁续流的智能交流接触器耦合动力学仿真与试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2018(12):19-24,29.
[6]	李雪, 傅亮, 徐宵伟. 交流接触器动静铁心结构对电磁特性影响的仿真研究与试验验证[J]. 电器与能效管理技术, 2018(12):55-60.
[7]	杜太行, 陈帆, 孙曙光, 等. 基于多物理场耦合的交流接触器动态特性研究[J]. 电测与仪表,2022:1-7.
[8]	汤龙飞, 谌浩, 许志红, 等. 接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制技术[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(17):6852-6862.
[9]	郭树财, 马彦深, 王喜莲. 交流接触器电磁特性分析[J]. 电器与能效管理技术, 2021(2):14-18.
[10]	刘北阳, 李志兵, 赵子瑞, 等. 高压断路器电磁类型操动机构的位移跟踪技术研究[J]. 高压电器, 2021, 57(9):9-18.
[11]	杨文英, 邵帅, 周敬, 等. 基于Ansys大功率接触器振动特性仿真研究[J]. 电器与能效管理技术, 2018(4):25-28.
[12]	杨茂华, 谭飞, 尹宋麟. 基于随机差分进化算法的最优PID参数整定方法[J]. 四川轻化工大学学报(自然科学版), 2022, 35(6):50-56.

线圈电压/V	合闸时间/ms
线圈电压/V	未控制	PWM分时控制	闭环控制
180	22.48	23.82	21.32
190	21.51	23.72	21.12
200	21.49	22.58	20.92
210	21.38	22.12	20.73
220	20.72	21.22	20.68
230	20.16	20.95	20.40
240	19.58	20.70	20.58
250	18.93	20.45	20.65

线圈电压/V	闭合末速度/(m·s^-1)
线圈电压/V	未控制	PWM分时控制	闭环控制
180	1.18	0.86	0.89
190	1.39	0.84	0.92
200	1.42	0.91	0.86
210	1.48	0.94	0.72
220	1.58	0.98	0.77
230	1.65	1.08	0.74
240	1.73	1.12	0.85
250	1.76	1.23	0.82

控制电压/ V	闭合末速度/ (m·s^-1)	弹跳时间/ ms	合闸时间/ ms
180	0.89	0.71	20.6
190	0.92	0.75	21.4
200	0.86	0.81	21.3
210	0.72	0.77	20.9
220	0.77	0.76	20.7
230	0.74	0.68	20.4
240	0.85	0.72	20.5
250	0.82	0.66	20.6

负载条件	闭合末速度/ (m·s^-1)	弹跳时间/ ms	合闸时间/ ms
恒定负载	0.94	0.71	20.8
可变负载	0.87	0.68	21.5

[1]	何伟, 姬华, 巩烨霖. 交流接触器载流能力提升研究与试验[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(1): 56-59.
[2]	刘振翔, 肖体锋, 朱映平, 郑乾俊, 王剑, 罗洋. 大容量交流接触器电寿命提升仿真分析和试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(1): 60-64.
[3]	高书豫, 刘树鑫, 邹嫣然, 蒋幸伟. 基于GA-SVR的交流接触器剩余电寿命预测[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(5): 9-14.
[4]	胡国伟, 计新华, 王振坤, 张红伟, 肖海强, 李辉. 接触桥对交流接触器短时耐受电流能力的影响[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(2): 31-34.
[5]	万祖晨, 鲍光海. 基于参数优化MCKD算法的交流接触器异常噪声信号特征提取[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(11): 8-16.
[6]	葛顺锋, 李新叶, 杨云飞, 王毛毛. 接触器端子温升影响分析[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(8): 44-46.
[7]	杨春恩, 郑哲, 任万滨. 不同触点开距下交流接触器吸合过程的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 10-14.
[8]	胡国伟, 张红伟, 计新华, 王振坤, 郑彬, 荣良章. 交流接触器灭弧结构对电寿命影响的试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 20-23.
[9]	杨程, 刘向军. 基于多条件判断的交流接触器电流斜率闭环反馈控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 24-31.
[10]	李瑞新, 刘树鑫, 曹云东. 基于振动信号的交流接触器运行状态识别[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 39-44.
[11]	高士珍, 刘树鑫. 基于DDAE的交流接触器状态特征融合方法[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 57-63.
[12]	张志文, 章星栋, 朱映平, 黄振顺. 基于机械结构的交流接触器振动机理分析及优化[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 64-68.
[13]	杨程, 周煜源, 刘向军. E型交流接触器斜极面电磁系统优化[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(12): 13-19.
[14]	肖体锋, 王剑, 朱映平, 胡钰佳. 高牌号银氧化锡触头材料在交流接触器中的应用研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 73-78.
[15]	姬华, 何伟. 交流接触器吸合时间影响因素的试验与分析[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(5): 37-40.

基于无传感器的交流接触器位移控制策略

Displacement Control Strategy of AC Contactor Based on Sensorless Technology

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 14

参考文献 12

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价