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10kV高壓混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的研究
10kV輸配電線路上負荷歐瑪爾OMAL開關已經大范圍替代傳統(tǒng)斷路器充當控制設備和保護設備使用。論文對基于無功補償的混合式負荷歐瑪爾OMAL開關進行深入研究,包括無功補償方法的分析、基于無功補償的混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的原理分析、混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的硬件設計、負荷歐瑪爾OMAL開關控制電磁鐵的分析與建模和基于小波神經網絡的電磁鐵的控制技術。

10kV高壓混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的研究
通過對切換電容器無功補償負荷歐瑪爾OMAL開關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開關與傳統(tǒng)負荷歐瑪爾OMAL開關的機械觸頭并聯(lián)組成混合式負荷歐瑪爾OMAL開關,以實現(xiàn)負荷歐瑪爾OMAL開關的無弧切換,即正常工作時由機械歐瑪爾OMAL開關承擔負載電流,歐瑪爾OMAL開關瞬間由二極管處理瞬態(tài)電流。利用混合式負荷歐瑪爾OMAL開關替代傳統(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造成的沖擊電流,并通過Matlab仿真加以驗證。根據混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的特點,將雙斷口斷路器的操作機構和負荷歐瑪爾OMAL開關的隔離斷口結構相結合,設計一種新型的混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的雙斷口結構。從機械性能、微波性能兩方面入手,對歐瑪爾OMAL開關的設計與制作等進行了較詳盡的分析和研究,建立了歐瑪爾OMAL開關的靜力學模型,分析得到了歐瑪爾OMAL開關的結構尺寸以及材料特性等參數對開啟電壓的影響;基于歐瑪爾OMAL開關的動力學模型,使用Matlab/Simulink工具分析了歐瑪爾OMAL開關上電極的瞬態(tài)時間響應特性。介紹了高頻電磁場仿真設計方法,建立了并聯(lián)電容式歐瑪爾OMAL開關的等效電路模型,使用ADS軟件得到RLC對插入損耗和隔離度的影響。本文設計了一種三螺旋結構的歐瑪爾OMAL開關,即上電極中心及兩端各為螺旋結構,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態(tài)時的隔離度。使用Ansoft HFSS軟件對絕緣介質層厚度、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開關開態(tài)時的插入損耗小于0.47dB;關態(tài)時的隔離度優(yōu)于-26.42dB。中心頻率處歐瑪爾OMAL開關開態(tài)的插入損耗為-0.35dB,歐瑪爾OMAL開關關態(tài)時的隔離度為-31.98dB。進一步地,設計了混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的控制系統(tǒng),包括單片機zui小系統(tǒng)、電壓電流信號檢測系統(tǒng)、電磁機構控制系統(tǒng)、混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的顯示系統(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荷歐瑪爾OMAL開關的抗干擾設計,提高混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的可靠性。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計并分析,發(fā)現(xiàn)分段式設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構和控制設計,同時通過軟件仿真驗證了分段直流電磁鐵設計的可行性。

10kV高壓混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的研究
為了減小電磁鐵動作時間分散性對混合式負荷歐瑪爾OMAL開關的影響,將小波神經網絡引入直流電磁鐵的控制系統(tǒng)。采用單步預測方法,提高小波神經在直流電磁鐵動作時間預測的準確性。進一步地,通過dsPIC33F系列單片機實現(xiàn)小波神經網絡預測算法,驗證了小波神經網絡在直流電磁鐵動作時間預測的可行性,為這類預測研究建立了理論基礎。