[发明专利]接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，包括全过程实时参数估计器、基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环控制单元、吸力单闭环控制单元和过程控制模块；所述估计器根据检测到的线圈电流，实时估计接触器的动铁心位移、电磁吸力及弹簧反力；所述基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环控制单元，在接触器的起动及分断过程中，使动铁心位移x快速跟踪参考位移；所述吸力单闭环控制单元，在保持过程，给定一个预设的保持吸力参考值，使动静铁心可靠吸合；所述过程控制模块用于按时序切换接触器的起动、保持及分断过程，并控制参考吸力切换开关选择合适的参考值，用作参考吸力。本发明实现动铁心分合闸位移的精确跟踪。

技术领域

本发明涉及开关智能控制领域，具体涉及一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统及方法。

背景技术

接触器作为一种灵活的控制电器常结合选相分合闸技术，用于电容器组、空载变压器及架空线路的定相投切，以抑制浪涌电流及操作过电压，对电力系统的安全稳定运行意义重大。受自身机械结构的加工精细度、外界激磁条件及环境因素的影响，接触器的动作特性往往具有一定的分散性，导致其分合闸动作时间的一致性较差，严重影响着选相控制的精确度。

近年来，国内外学者在接触器的智能控制方面做了大量的研究工作，线圈激磁从交流到直流，控制技术从开环到闭环，尽管提高了接触器的性能，但其动作时间的一致性依然有待进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统及方法，实现动铁心分合闸位移的精确跟踪，并且兼顾接触器的可靠保持和节能运行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，包括全过程实时参数估计器、基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环控制单元、吸力单闭环控制单元和过程控制模块；所述全过程实时参数估计器根据检测到的线圈电流，实时估计接触器的动铁心位移、电磁吸力及弹簧反力；所述基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环控制单元，在接触器的起动及分断过程中，使动铁心位移x快速跟踪参考位移；所述吸力单闭环控制单元，在保持过程，给定一个预设的保持吸力参考值，使动静铁心可靠吸合；所述过程控制模块用于按时序切换接触器的起动、保持及分断过程，并控制参考吸力切换开关选择合适的参考值，用作当前过程的参考吸力。

进一步的，所述实时全过程参数估计器，具体为:利用神经网络拟合电磁机构复杂的机电耦合关系，配合达朗贝尔机械运动方程，建立的接触器全过程参数估计器。

进一步的，所述神经网络采用单隐层BP神经网络，具体为电流i_coil和位移x作为二元输入，经10个隐含层节点的运算后，输出电磁吸力F_x。采用仿真数据进行网络训练，输入(x,i_coil)得到F_x，与期望输出F_x^*比较得到误差E，用于反向修正权值w^k_ij和阈值b_ij；训练完成后提取结构参数，改写成嵌入式形式，即可实现电磁吸力的实时估计，完成神经网络求吸力子模型的构建。

进一步的，所述配合达朗贝尔机械运动方程，建立的接触器全过程参数估计器，具体为：

接触器在运动过程中满足：

式中：ΔF为吸力裕量，m为可动部分等效质量，a为动铁心加速度。

弹簧反力F_f是位移x的一元函数，表示为：

F_f＝f(x)  (2)

结合式(1)、(2)及神经网络拟合模型，构建全过程参数估计器。