真空断路器是电力系统中压开关领域的主流产品,永磁操动机构是一种用于真空断路器的新型操动机构,它的出现为提高断路器的可靠性,进而实现操作智能化提供了条件。永磁操动机构的同步控制技术是断路器智能化的领域的前沿课题,对于减小合闸涌流和过电压、提高断路器的分断能力、实现配电终端的智能化,以及改善电网电能质量和提高系统稳定性,切实提高企业的经济效益和社会效益,具有重大的现实意义。 本论文结合国家技术创新计划项目子项—永磁机构微机驱动智能控制器的研制,对永磁操动机构的工作特性和同步控制技术进行深入研究,为永磁机构的优化设计和智能控制提供理论依据和设计方向。 论文从永磁机构的工作磁场研究出发,首先分析了双稳态永磁机构的机-电-磁数学模型,对断路器开合过程中,永磁机构的静态和动态特性进行了研究,并通过数值方法进行仿真计算,得到了机构的特性数据,由此提出了机构的理想动态特性和参数优化设计的方向。然后,对永磁机构真空断路器的同步控制技术进行应用性分析,提出了永磁操动机构真空断路器的同步控制算法。在对电网的电压和电流采样信号进行数字信号预处理、滤除白噪声、结合FIR数字滤波器滤除干扰信号、采用线性插值方法求取信号零点的基础上,采用基于L-M学习算法的BP神经网络算法对永磁机构进行同步控制。样本训练和测试表明,所采用的算法具有精度高、收敛快等优点,能够满足同步控制的要求。并由此得到操动时间计算的多项式,给出了适用于实时控制的数值计算方法;同时,论述了用快速傅立叶变换(FFT)确定信号频率和相位的方法。最后,针对实际需要,提出了基于DSP的永磁机构智能同步控制系统的实现框架。