[發明專利]一種斷路器電磁操動機構全自動優化設計方法

有效

• 申請號: 202010619240.5
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111797524B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 姜文濤;劉曉明;李培源;彭志強;李寶生
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種斷路器電磁操動機構技術領域，具體涉及一種基于Matlab與Maxwell的斷路器電磁操動機構全自動優化設計方法。傳統的操動機構設計過程中，設計人員設置仿真參數的變化規律較死板，需要不斷的手動調整結構參數，還需結合多年的設計經驗才能設計出滿足斷路器要求的操動機構。而本發明能實現斷路器電磁操動機構的全自動快速設計和參數尋優，同時可提供多組優化設計方案供設計者選擇，保證了斷路器電磁操動機構設計的全自動化、快速性及高可靠性。

技術領域

本發明涉及一種斷路器電磁操動機構技術領域，具體涉及一種基于Matlab與Maxwell的斷路器電磁操動機構全自動優化設計方法。

背景技術

近年來，隨著分布式電源和儲能裝置的大規模接入、電力電子技術的快速發展以及用電負荷的增長，斷路器速斷能力越來越受到關注。特別是某些特定場合，如大型船舶供電系統、光伏直流微網系統、城市軌道交通供電系統等直流系統得到了長足發展。隨著電力系統容量的持續增長和電壓等級的不斷提高，斷路器的短路電流峰值和開斷時間的指標也在不斷提高。傳統的彈簧式機械斷路器雖然具有帶負載能力強，導通穩定的優點，但是響應速度慢，一般在幾十毫秒左右，不能滿足電力系統中快速開斷動作場合的要求；電力電子開關響應速度快，但其通態損耗過大，耐壓能力低。因此，設計滿足目前電力系統要求的速動經濟環保型斷路器是構建未來電力系統并保護其安全穩定運行的關鍵。

現階段速斷型斷路器大多使用電磁機構，機構和驅動回路設計步驟繁雜。首先，需要設計人員先手動計算操動機構參數，然后建立Maxwell仿真模型，通過仿真模型得出電磁機構的出力與運動特性，如果仿真結果不滿足設計要求，通過不斷修正模型參數，直到仿真結果滿足設計要求。現有技術的缺點：1)采用不斷手動更改模型參數的方法得出滿足要求的設計，靈活性較低，耗時耗力。2)電磁操動機構的可變參數多，導致設計人員實際最終設計的斷路器操動機構并非最優設計。3)在Maxwell等基于有限元得電磁分析仿真軟件中建立完整的電磁操動機構的電磁仿真分析，計算負擔較重，且設置仿真參數的變化規律較死板，設計人員需結合多年的設計經驗才能設計出滿足斷路器要求的操動機構。這樣的斷路器電磁操動機構設計過程不利于斷路器產品的快速成型化、最優化，嚴重影響了斷路器的發展和使用。

發明內容

本發明實施例提供了一種斷路器電磁操動機構全自動優化設計方法，能實現斷路器操動機構的全自動快速設計和參數尋優，同時可提供多組優化設計方案供設計者選擇，保證了斷路器操動機構的高可靠性。

技術方案

第一方面，本發明實施例提供了一種斷路器電磁操動機構全自動優化設計方法，包括以下步驟：

步驟1：根據設計的斷路器的工程要求，選擇電磁操動機構方案；

步驟2：根據所述電磁操動機構方案，在Maxwell中新建工程，打開錄制腳本功能，定義滿足斷路器行程的所述電磁操動機構的形狀、材料和結構，建立完整的電磁操動機構模型，所述電磁操動機構模型包括電磁保持部分、電磁出力部分和輸出軸；

步驟3：為所述電磁操動機構模型的電磁出力部分的線圈添加激勵外電路，并設置所述激勵外電路中放電電容的容值及充電電壓幅值，關閉Maxwell軟件，生成所述電磁操動機構模型的腳本文件；

步驟4：打開Matlab軟件，調用腳本語言轉換程序，將所述電磁操動機構模型的腳本文件轉化成m語言的子程序1；

步驟5：運行Matlab編寫的主程序，實現自動順序調用所述子程序1與智能優化算法子程序2，所述Matlab編寫的主程序自動打開Maxwell軟件，自動調用所述電磁操動機構的形狀、材料和結構，自動添加所述激勵外電路中放電電容的容值及充電電壓幅值，并運行仿真計算功能，得出所述電磁操動機構模型的出力與運動數據，并保存每一次改變所述電磁操動機構的形狀、材料和結構參數后的仿真計算結果；