[發明專利]智能交直流電磁電器設計方法

有效

• 申請號: 201510063102.2
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104636554B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 許志紅;林文貴
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 薛金才

1.一種智能交直流電磁電器設計方法，其特征在于：包括如下步驟，

S1：根據系統對開關的要求，啟動后臺數據庫，進行智能交直流電磁電器的選型，包括電磁系統選型、觸頭系統選型，所述后臺數據庫包括存儲有電子模塊相關數據的第一數據庫、存儲有各種電磁系統相關數據的第二數據庫和存儲有觸頭系統相關數據的第三數據庫；

S2：選型方案確定后，進行電磁系統參數、觸頭系統參數設置；

S3：進行電磁系統的靜態特性與動態特性計算，由此得出電磁系統的相關特性參數；

S4：采用熱路計算方法計算觸頭回路的運行溫升情況，同時，對樣機的電動穩定性進行計算和驗證，由此分析觸頭系統的運行情況；

S5：根據步驟S3和S4獲得的電磁系統和觸頭系統的相關特性參數，進行整體性能指標分析，若分析結果滿足要求，確定產品樣機參數，并執行步驟S6；否則，返回步驟S2，進行參數的重新設置，直到滿足要求為止；

S6：提供一電器本體三維動態計算模塊，該模塊包括三維多體動力學仿真模塊，根據產品樣機參數，通過所述三維多體動力學仿真模塊進行整體仿真設計；

S7：通過機械動力學有限元建模方法建立電磁系統三維結構模型，并由所建模型計算不同線圈電流i、不同鐵心位移x時，電磁吸力、磁路中反力和磁路中的磁鏈值，建立電磁吸力數組F_x(x,i)、電磁系統反力數組F_f(x)和磁路磁鏈數組Ψ(x,i)的二維靜態表格；

S8：提供一電子控制模塊，該電子控制模塊包括勵磁控制電路和PWM閉環控制策略模塊；設定單位時間仿真步長，在每個時間步長通過所述勵磁控制電路向所述電器本體三維動態計算模塊提供經整流后的母線電壓u_coil；

S9：根據前一時間步長的磁鏈Ψ和鐵心位移x分別經查表插值獲得當前時間步長的線圈電流i和電磁吸力F_x，根據前一時間步長的鐵心位移x經查表插值獲得當前時間步長的電磁系統反力F_f，由前一時間步長的磁鏈Ψ和線圈電流i獲得當前時間步長的線圈電感L；

S10：在每個時間步長內，線圈電感L傳遞給所述電子控制模塊作為線圈可變負載，電磁吸力F_x和電磁系統反力F_f傳遞給所述三維多體動力學仿真模塊，并輸出運動系統位移x和速度v；

S11：根據計算所得線圈電流i與所述PWM閉環控制策略模塊所設計的電流做對比，改變占空比Trig，從而改變線圈激磁電壓，實現優化過程控制；

S12：返回S8，直到達到設定的仿真結束時間，動態改變步驟S8設定的單位時間仿真步長，實現進一步的精細化優化設計，根據仿真時間與所述PWM閉環控制策略模塊所設計的吸合、吸持、分斷時刻分別設定不同線圈參考電流值；

S13：提供一觸頭加載運行分析模塊，該觸頭加載運行分析模塊包括磁流體動力學計算模塊；通過所述三維多體動力學仿真模塊計算獲得觸頭運動軌跡，結合動態網格技術，通過磁流體動力學計算模塊獲得不同時刻、不同觸頭行程時電弧參數變化及分布情況，建立分斷過程電弧等效模型，分析電磁電器運行過程中電弧特性；

S14：提供一與后臺數據庫雙向通信的帶智能控制優化設計模塊，將電器本體三維動態計算模塊和觸頭加載運行分析模塊的計算結果代入該帶智能控制的優化設計模塊，進行優化計算與分析。

2.根據權利要求1所述的智能交直流電磁電器設計方法，其特征在于：所述電子控制模塊還包括電磁兼容特性分析和拓展功能模塊，可進行控制電路的特性分析，具體包括交流運行、直流運行、瞬態情況的特性分析，以及諧波的傅里葉分析和噪聲頻響特性分析。