[发明专利]一种接触器的直接吸力闭环控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种接触器的直接吸力闭环控制方法，包括以下步骤:步骤S1:根据接触器电磁机构电流、磁链及吸力的二元一一对应关系，设计基于BP神经网络的吸力观测器;步骤S2:以线圈电流及积分计算磁链作为吸力观测器的输入，获取实时输出电磁吸力；步骤S3:电磁吸力结合机械运动方程和弹簧反力方程，求接触器动态过程弹簧反力，并在弹簧反力的基础上加一预设裕量，作为吸力参考值，进行吸力闭环控制。本发明既保证了接触器可靠吸合，又实现了更合理的吸、反力配合，抑制触头弹跳，优化接触器的动态过程。

技术领域

本发明属于电器控制领域，具体涉及一种接触器的直接吸力闭环控制方法及系统。

背景技术

接触器作为一种典型的电磁开关，在电网系统中起着至关重要的作用，且随着新能源普及，电网对智能控制的需要愈发强烈，接触器的智能化发展已愈发受到社会的关注，也对其提出了更高的要求。而传统接触器在运行中依然存在诸多问题，如：工作电压范围较窄，因输入电压的波动将导致接触器的误分断；起动和保持过程中线圈功耗高，可能引发线圈烧毁及其他问题；在吸合过程中动铁心运动速度较大且难以控制，随着动静铁心的剧烈碰撞将带来严重的触头弹跳，进而加剧了触点的熔焊和机械磨损，降低接触器的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种接触器的直接吸力闭环控制方法及系统，既保证了接触器可靠吸合，又实现了更合理的吸、反力配合，抑制触头弹跳，优化接触器的动态过程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种接触器的直接吸力闭环控制方法，包括以下步骤:

步骤S1:根据接触器电磁机构电流、磁链及吸力的二元一一对应关系，设计基于BP神经网络的吸力观测器；

步骤S2:以线圈电流及积分计算磁链作为吸力观测器的输入，获取实时输出电磁吸力；

步骤S3:电磁吸力结合机械运动方程和弹簧反力方程，求接触器动态过程弹簧反力，并在弹簧反力的基础上加一预设裕量，作为吸力参考值，进行吸力闭环控制。

进一步的，所述步骤S1具体为：

步骤S11:将接触器的磁路电压平衡方程式改为积分形式，并根据在不同电流i_coil和磁链ψ的共同约束下，存在唯一的吸力F_x与之对应，获取(i_coil,ψ)→F_x二元一一对应的非线性映射关系；

步骤S12:采用BP神经网络对非线性映射关系进行拟合，设计接触器的电磁吸力观测器。

进一步的，所述步骤S11具体为：将接触器的磁路电压平衡方程式改为积分形式，如式(1)所示，求得磁链

式中：u_coil为线圈电压，i_coil为线圈电流，R_coil为线圈电阻，t为动态过程的当前时刻。

进一步的，所述步骤S12根据静态表格的电流、磁链和吸力数据，进行BP神经网络模型的离线训练，具体的：

采用三层网络，包括电流磁链的输入层、单隐含层以及吸力输出层。W_ij为输入层到隐含层的权重；a_j为输入层到隐含层的偏置；W_jk为隐含层到输出层的权重；b_k为隐含层到输出层的偏置，激励函数则采取tansig函数，如式(2)所示。

根据映射效果，并综合考虑计算复杂度来调整中间隐含层的神经元个数；