【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种负荷开关电磁机构电磁特性的建模方法及计算方法。
技术介绍
负荷开关作为一种广泛应用于工业、航空航天等领域的重要元器件,主要用于实现对负荷电流的开断和保护等功能。对负荷开关电磁机构进行建模进而分析其电磁吸力特性,对负荷开关的设计验证、性能评估以及产品优化具有重要意义。负荷开关电磁机构的建模涉及电、磁、力多场耦合的分析,现有技术在建模过程中,通常采用有限元方法计算各插值节点处的电磁吸力特性。有限元方法虽然计算精度高但时效性差,因而需寻找一种方法:在保证近似模型精度的前提下,减少通过有限元方法进行计算的插值节点数量。
技术实现思路
本专利技术公开了一种负荷开关电磁机构电磁特性的建模方法及计算方法,有效解决了负荷开关电磁机构建模过程中建模精度与需计算的插值节点数量的矛盾关系。一种负荷开关电磁机构电磁特性的建模方法,包括以下步骤:1)选取影响电磁机构暂态过程的至少六个关键节点,建立各节点输出特性之间的函数关系,确定反映负荷开关电磁机构输出特性与过程变量关系的自定义函数的具体形式;2)根据负荷开关吸力曲线拐点位置选取m×n个插值节点(Ui,αj),其中(Ui,αj)为电磁机构吸力曲线上某点的电压和衔铁转角,m、n分别代表电压和转角的个数,i∈(1,2,…,m),j∈(1,2,…,n);在电磁机构各关键设计参数xk∈(x1,x2,…,xp)的公差范围内均匀选取q个节点,Δxkl表示节点l∈(1,2,…,q)处xk的变化量;3)应用有限元法计算关键设计参数xk在(Ui,αj,Δxkl)条件下电磁机构的电磁力矩,并通过样条插值方法得到插值节点(Ui,αj)处 ...
【技术保护点】
一种负荷开关电磁机构电磁特性的建模方法,其特征在于,包括以下步骤:1)选取影响电磁机构暂态过程的至少六个关键节点,建立各节点输出特性之间的函数关系,确定反映负荷开关电磁机构输出特性与过程变量关系的自定义函数的具体形式;2)根据负荷开关吸力曲线拐点位置选取m×n个插值节点(Ui,αj),其中(Ui,αj)为电磁机构吸力曲线上某点的电压和衔铁转角,m、n分别代表电压和转角的个数,i∈(1,2,…,m),j∈(1,2,…,n);在电磁机构各关键设计参数xk∈(x1,x2,…,xp)的公差范围内均匀选取q个节点,Δxkl表示节点l∈(1,2,…,q)处xk的变化量;3)应用有限元法计算关键设计参数xk在(Ui,αj,Δxkl)条件下电磁机构的电磁力矩,并通过样条插值方法得到插值节点(Ui,αj)处各关键设计参数变化量Δxkl与电磁力矩变化量的关系;4)在各插值节点构成区域内重新选取至少六个采样点,利用有限元法计算重新选取的采样点处的电磁力矩,并将其作为电磁力矩的实际值,将重新选取的采样点带入步骤1)中确定的自定义函数,以自定义函数的电磁力矩计算值与有限元法计算的实际值之间误差最小为目标函数,计 ...
【技术特征摘要】
1.一种负荷开关电磁机构电磁特性的建模方法,其特征在于,包括以下步骤:1)选取影响电磁机构暂态过程的至少六个关键节点,建立各节点输出特性之间的函数关系,确定反映负荷开关电磁机构输出特性与过程变量关系的自定义函数的具体形式;2)根据负荷开关吸力曲线拐点位置选取m×n个插值节点(Ui,αj),其中(Ui,αj)为电磁机构吸力曲线上某点的电压和衔铁转角,m、n分别代表电压和转角的个数,i∈(1,2,…,m),j∈(1,2,…,n);在电磁机构各关键设计参数xk∈(x1,x2,…,xp)的公差范围内均匀选取q个节点,Δxkl表示节点l∈(1,2,…,q)处xk的变化量;3)应用有限元法计算关键设计参数xk在(Ui,αj,Δxkl)条件下电磁机构的电磁力矩,并通过样条插值方法得到插值节点(Ui,αj)处各关键设计参数变化量Δxkl与电磁力矩变化量的关系;4)在各插值节点构成区域内重新选取至少六个采样点,利用有限元法计算重新选取的采样点处的电磁力矩,并将其作为电磁力矩的实际值,将重新选取的采样点带入步骤1)中确定的自定义函数,以自定义函数的电磁力矩计算值与有限元法计算的实际值之间误差最小为目标函数,计算所述自定义函数中的未知系数,完成负荷开关电磁机构模型的建立。2.根据权利要求1所述的建模方法,其特征在于:还包括对所建模型的优化过程,具体为:a)在参数公差范围内重新生成若干随机样本,分别通过有限元方法及步骤4)所确定的模型计算各样本对应的电磁机构输出特性;b)以有限元方法计算结果作为真实值,对所建模型的误差和精度进行评估,判断是否满足精度要求,如果满足,则完成建模;c)如果不满足,则基于交互验证序贯采样策略重新获取m'×n'个新样本点(Ui',αj'),其中i'∈(1,2,…,m'),j'∈(1,2,…,n'),应用有限元法计算xk在(Ui',αj',Δxkl)条件下的电磁吸力矩,并转到步骤4)。3.根据权利要求1或2所述的建模方法,其特征在于:步骤1)中采用插值法建立各节点输出特性之间的函数关系,表达式为:F(Ui′,αj&pri...
【专利技术属性】
技术研发人员:李文文,袁瑞铭,熊德智,鲁观娜,都正周,张蓬鹤,黄明山,陈向群,薛阳,
申请(专利权)人:国网冀北电力有限公司电力科学研究院,许继集团有限公司,国网湖南省电力公司计量中心,中国电力科学研究院,国家电网公司,河南许继仪表有限公司,华北电力科学研究院有限责任公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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