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10kV高壓混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的研究
10kV輸配電線路上負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)已經(jīng)大范圍替代傳統(tǒng)斷路器充當(dāng)控制設(shè)備和保護設(shè)備使用。論文對基于無功補償?shù)幕旌鲜截?fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)進行深入研究,包括無功補償方法的分析、基于無功補償?shù)幕旌鲜截?fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的原理分析、混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的硬件設(shè)計、負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(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開關(guān)的研究
通過對切換電容器無功補償負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的工作原理和時序分析,提出將二極管作為無觸頭歐瑪爾OMAL開關(guān)與傳統(tǒng)負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的機械觸頭并聯(lián)組成混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān),以實現(xiàn)負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的無弧切換,即正常工作時由機械歐瑪爾OMAL開關(guān)承擔(dān)負(fù)載電流,歐瑪爾OMAL開關(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開關(guān)替代傳統(tǒng)斷路器來投切并聯(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,同時減小投切過程中對電網(wǎng)造成的沖擊電流,并通過Matlab仿真加以驗證。根據(jù)混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的特點,將雙斷口斷路器的操作機構(gòu)和負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的隔離斷口結(jié)構(gòu)相結(jié)合,設(shè)計一種新型的混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的雙斷口結(jié)構(gòu)。從機械性能、微波性能兩方面入手,對歐瑪爾OMAL開關(guān)的設(shè)計與制作等進行了較詳盡的分析和研究,建立了歐瑪爾OMAL開關(guān)的靜力學(xué)模型,分析得到了歐瑪爾OMAL開關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸以及材料特性等參數(shù)對開啟電壓的影響;基于歐瑪爾OMAL開關(guān)的動力學(xué)模型,使用Matlab/Simulink工具分析了歐瑪爾OMAL開關(guān)上電極的瞬態(tài)時間響應(yīng)特性。介紹了高頻電磁場仿真設(shè)計方法,建立了并聯(lián)電容式歐瑪爾OMAL開關(guān)的等效電路模型,使用ADS軟件得到RLC對插入損耗和隔離度的影響。本文設(shè)計了一種三螺旋結(jié)構(gòu)的歐瑪爾OMAL開關(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現(xiàn)了較好的隔離度。主要研究了開態(tài)時的插入損耗以及關(guān)態(tài)時的隔離度。使用Ansoft HFSS軟件對絕緣介質(zhì)層厚度、上下電極之間的空氣層厚度和上電極尺寸進行了仿真與優(yōu)化。在X頻段,歐瑪爾OMAL開關(guān)開態(tài)時的插入損耗小于0.47dB;關(guān)態(tài)時的隔離度優(yōu)于-26.42dB。中心頻率處歐瑪爾OMAL開關(guān)開態(tài)的插入損耗為-0.35dB,歐瑪爾OMAL開關(guān)關(guān)態(tài)時的隔離度為-31.98dB。進一步地,設(shè)計了混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的控制系統(tǒng),包括單片機zui小系統(tǒng)、電壓電流信號檢測系統(tǒng)、電磁機構(gòu)控制系統(tǒng)、混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的顯示系統(tǒng)及按鍵操作系統(tǒng)。同時,分別從硬件和軟件兩方面考慮混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的抗干擾設(shè)計,提高混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的可靠性。分析長行程推拉螺管式直流電磁鐵的特點,提出了一種分段直流電磁鐵方案。將傳統(tǒng)的直流電磁鐵進行分段設(shè)計并分析,發(fā)現(xiàn)分段式設(shè)計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,同時還可以通過分段控制實現(xiàn)直流電磁鐵的推拉運動。進一步地,應(yīng)用Ansoft電磁場仿真軟件建立分段式直流電磁鐵的電磁場與機械運動的瞬態(tài)耦合場仿真模型,通過仿真優(yōu)化了分段直流電磁鐵的結(jié)構(gòu)和控制設(shè)計,同時通過軟件仿真驗證了分段直流電磁鐵設(shè)計的可行性。

10kV高壓混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(guān)的研究
為了減小電磁鐵動作時間分散性對混合式負(fù)荷歐瑪爾OMAL開關(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)測方法,提高小波神經(jīng)在直流電磁鐵動作時間預(yù)測的準(zhǔn)確性。進一步地,通過dsPIC33F系列單片機實現(xiàn)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法,驗證了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在直流電磁鐵動作時間預(yù)測的可行性,為這類預(yù)測研究建立了理論基礎(chǔ)。