[发明专利]一种基于PWM单稳态真空断路器永磁操动机构控制方法及其装置

权利要求书

1.一种基于PWM的单稳态真空断路器永磁操动机构控制方法,通过触头位置、触头速度、机构线圈电流三闭环调节，其特征在于，触头位置环根据触头位置调节励磁电流，触头速度环根据触头位置环的反馈信号调节PWM占空比，机构线圈电流环根据励磁电流以及PWM占空比实时控制机构的分合闸操作，其中触头位置环和触头速度环采用模糊PID控制器，机构线圈电流环采用PI控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模糊PID控制器选用二维模糊PID控制器，触头位置环的输入变量为位置反馈值和给定位置值的误差v及误差变化△v，触头运动速度调节器输入变量为速度反馈值和给定转速值的误差e及误差变化△e，经模糊控制器进行模糊化后，得到模糊量E和△E以及R和△R，再通过模糊推理、模糊决策和逆模糊化处理得到的输出量作为电流环的给定值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述模糊PID控制器的设计步骤如下:

（1）取7个语言变量：{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大)，设定输入输出变量的模糊子集均为：{NB，NM，MS，ZO，PS，PM，PB)，所述语言变量的论域均为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}；

（2）设定隶属函数为正态型隶属函数；

（3）通过Mamdani型推理算法进行模糊决策，模糊控制规则如表1所示，最后通过中心平均法进行逆模糊化处理。

表1

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述永磁操动机构采用电容放电励磁的方式，由触头的动态特征构建动态方程，所述触头位置环根据动态方程解得线圈电流i，更新PWM输出顺序，控制电容放电速度，所述动态方程在励磁线圈电流由零逐渐变大，即动铁芯受的电磁力F小于机构反力f时为：

dtdt=1didt=Uc-iR-dψ0dt-idGdtGdvdt=F-fmdxdt=vdUcdt=-iCUc|t=0=Uc0,i|t=0=0,v|t=0=v0=0,x|t=0=x0=0---(1)]]>

式中，t为时间变量，U_c为电容两端电压，ψ为通过线圈的磁链，i为通过线圈的电流，R为线圈电阻；ν为动铁芯移动的速度；x为动铁心的位移；C为电容量；F为动铁心受到的电磁吸力和永磁吸力的合力；m为机构运动部件归算到铁芯处的质量；f——动铁心受到的反力，是位移x的函数；表示当激磁线圈电流为零时通过线圈的磁链；

当励磁线圈中的电流持续增加，产生的电磁力超过了机构反力的时侯，动铁心脱离静止状态并开始运动时，即F大于f时为：

dtdt=1didt=Uc-iR-dψ0dt-idGdtGdvdt=F-fmdxdt=vdUcdt=-iCUc|t=t1=Uc1,i|t=ti=i1,v|t=t1=0,x|t=1=x1---(2).]]>