负荷开关电磁机构近似计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种负荷开关电磁机构近似计算方法及装置，所述方法包含：获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据吸力特性曲线构建特性曲线模型，并根据负荷开关电磁机构的特性，于特性曲线模型上获取的多个关键节点；根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式；通过特性曲线模型获得距离待测节点最近的多个关键节点作为边界点，并根据边界点与待测节点的关系、待测节点的信息和拟合关系式，获得待测节点的输出特性值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及负荷开关优化设计领域，尤指一种负荷开关电磁机构近似计算方法及装置。
技术介绍
负荷开关电磁机构的优化设计或稳健设计，其关键在于分析输入参数及其微小波动对输出特性的影响。这需要在建立系统输入输出关系的基础上进行大量的计算。对于负荷开关等机电元件而言，目前的计算方法有磁路法，有限元法，以及近似模型法。传统的磁路法计算精度较低，有限元法计算精度虽高，但因其计算时间长，一般难以适用于稳健设计或寻优过程中。鉴于磁路法和有限元法的互补性特点，近年来，近似模型法被逐渐引入到电磁机构的计算中。随着智能算法的发展，有学者提出可以跳出磁路法的约束，采用数学手段建立机电元件计算的近似模型，从而实现电磁特性的快速计算。夏斌等构建了电磁装置的Kriging近似模型，在此基础上通过实验设计优化了超导线圈的参数。J.B.Kim等应用Kriging近似模型和拉丁超立方抽样优化了转子的形状，进而实现了IPMSM系统的宽速范围调节；Kriging模型或其它近似建模方法的精度很大程度取决于基函数的选取，但目前没有明确统一的方法说明基函数的选取方法。对于机电类器件，其系统函数往往体现较高的非线性，传统的以低阶多项式作为基函数的方法难以满足要求，而其他函数类型无法直接通过已有的采样数据与限定条件确定，因此在计算这类问题时现有的近似建模方法难以取得很好的计算精度。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决目前电磁机构近似建模方法难以取得较好计算精度的问题，提供了一种基于自定义插值函数的负荷开关电磁机构近似计算方法及装置。为达上述目的，本专利技术所提供的负荷开关电磁机构近似计算方法，具体包含：获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据所述吸力特性曲线构建特性曲线模型，并根据负荷开关电磁机构的特性，于所述特性曲线模型上获取的多个关键节点；根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式；通过所述特性曲线模型获得距离待测节点最近的多个关键节点作为边界点，并根据所述边界点与所述待测节点的关系、所述待测节点的信息和所述拟合关系式，获得所述待测节点的输出特性值。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据所述吸力特性曲线构建特性曲线模型包含：所述特征电压包含零伏电压、吸合电压和额定电压；分别获取负荷开关电磁机构于零伏电压、吸合电压和额定电压下的吸力特性曲线，通过零伏电压状态下的吸力特性曲线、吸合电压状态下的吸力特性曲线和额定电压状态下的吸力特性曲线构建特性曲线模型。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，根据负荷开关电磁机构的特性，于所述特性曲线模型上获取的多个关键节点包含：根据负荷开关电磁机构的特性，选择至少三个特征位置作为关键节点截取位置；通过所述特征位置于所述特性曲线模型上截取至少九个关键节点。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述特征位置包含负荷开关电磁机构在额定电压下衔铁转角最小位置、零伏电压下吸力特性曲线由变化剧烈到平缓对应转角位置及衔铁转角最大位置。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式包含：根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得预定数量的标准输入参数值，根据所述标准输入参数值获得所述标准输入参数值在所述关键节点的输出特性值，并根据所述标准输入参数值与所述输出特性值，建立输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得预定数量的标准输入参数值包含：根据所述预定部件的材料信息中的部件的分散性或加工分散性，获得标准输入参数的中心值和波动范围，并于所述波动范围内取至少三个标准输入参数值；所述预定部件包含影响所述负荷开关电磁机构输出特性值的部件。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述根据所述标准输入参数值获得所述标准输入参数值在所述关键节点的输出特性值包含：通过有限元仿真模型获得所述标准输入参数值在所述关键节点的输出特性值。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述通过所述特性曲线模型获得距离待测节点最近的多个关键节点作为边界点，并根据所述边界点与所述待测节点的关系、所述待测节点的信息和所述拟合关系式，获得所述待测节点的输出特性值包含：通过所述特性曲线模型获得距离待测节点距离最近的至少4个关键节点作为边界点，根据所述边界点与所述待测节点的关系获得所述待测节点的插值函数；根据所述插值函数及所述待测节点的信息和所述拟合关系式，获得所述待测节点的输出特性值。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述待测节点的插值函数通过以下公式获得：在上式中h(U,α)为插值函数，U为待测节点的线圈电压，α为待测节点的衔铁转角，Um0、Um1为与待测节点相邻的四个边界点对应的电压值，αn0、αn1为与待测节点相邻的四个边界点对应的衔铁转角值，m＝m0或m1，n＝n0或n1，k1为电压的影响系数；k2为转角的影响系数。在上述负荷开关电磁机构近似计算方法中，优选的，所述待测节点的输出特性值通过以下公式获得：在上式中h(U,α)为插值函数，U为待测节点的线圈电压，α为待测节点的衔铁转角，Um0、Um1为与待测节点相邻的四个边界点对应的电压值，αn0、αn1为与待测节点相邻的四个边界点对应的衔铁转角值，m＝m0或m1，n＝n0或n1，k1为电压的影响系数；k2为转角的影响系数，yk为待测节点的输出特性值，f(x)输入参数值与输出特性值的拟合关系。本专利技术还提供一种负荷开关电磁机构近似计算装置，所述装置包含：节点模块，所述节点模块用于获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据所述吸力特性曲线构建特性曲线模型，并根据负荷开关电磁机构的特性，于所述特性曲线模型上获取的多个关键节点；公式生成模块，所述公式生成模块用于根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式；计算模块，所述计算模块用于通过所述特性曲线模型获得距离待测节点最近的多个关键节点作为边界点，并根据所述边界点与所述待测节点的关系、所述待测节点的信息和所述拟合关系式，获得所述待测节点的输出特性值。本专利技术的有益技术效果在于：通过确定负荷开关电磁机构的关键节点，并以该些关键节点为边界点，由待测节点与边界点的关系、待测节点的信息以及关键节点处的输入参数值和输出特性值之间的关系推导出待测节点的输出特性值，以此很好地解决了多工作点所带来的大量计算问题，计算速度比现有的有限元法有大幅的提高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1为本专利技术所提供的负荷开关电磁机构近似计算方法流程示意图；图2为本专利技术所提供的负荷开关电磁机构近似计算方法的模型示意图；图3为本专利技术所提供的负荷开关电磁机构结构示意图；附图标号31为上轭铁，32为永磁体，33为中轭铁，34为线圈，35为铁芯，36为下轭铁，37为衔铁具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述方法包含：获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据所述吸力特性曲线构建特性曲线模型，并根据负荷开关电磁机构的特性，于所述特性曲线模型上获取多个关键节点；根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式；通过所述特性曲线模型获得距离待测节点最近的多个关键节点作为边界点，并根据所述边界点与所述待测节点的关系、所述待测节点的信息和所述拟合关系式，获得所述待测节点的输出特性值。

【技术特征摘要】
1.一种负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述方法包含：获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据所述吸力特性曲线构建特性曲线模型，并根据负荷开关电磁机构的特性，于所述特性曲线模型上获取多个关键节点；根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式；通过所述特性曲线模型获得距离待测节点最近的多个关键节点作为边界点，并根据所述边界点与所述待测节点的关系、所述待测节点的信息和所述拟合关系式，获得所述待测节点的输出特性值。2.根据权利要求1所述的负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述获取负荷开关电磁机构于特征电压下的吸力特性曲线，根据所述吸力特性曲线构建特性曲线模型包含：所述特征电压包含零伏电压、吸合电压和额定电压；分别获取负荷开关电磁机构于零伏电压、吸合电压和额定电压下的吸力特性曲线，通过零伏电压状态下的吸力特性曲线、吸合电压状态下的吸力特性曲线和额定电压状态下的吸力特性曲线构建特性曲线模型。3.根据权利要求1所述的负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，根据负荷开关电磁机构的特性，于所述特性曲线模型上获取的多个关键节点包含：根据负荷开关电磁机构的特性，选择至少三个特征位置作为关键节点截取位置；通过所述特征位置于所述特性曲线模型上截取至少九个关键节点。4.根据权利要求3所述的负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述特征位置包含负荷开关电磁机构在额定电压下衔铁转角最小位置、零伏电压下吸力特性曲线由变化剧烈到平缓对应转角位置及衔铁转角最大位置。5.根据权利要求1所述的负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得所述关键节点的输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式包含：根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得预定数量的标准输入参数值，根据所述标准输入参数值获得所述标准输入参数值在所述关键节点的输出特性值，并根据所述标准输入参数值与所述输出特性值，建立输入参数值与输出特性值之间的拟合关系式。6.根据权利要求5所述的负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述根据负荷开关电磁机构中预定部件的材料信息，获得预定数量的标准输入参数值包含：根据所述预定部件的材料信息中的部件的分散性或加工分散性，获得标准输入参数的中心值和波动范围，并于所述波动范围内取至少三个标准输入参数值；所述预定部件包含影响所述负荷开关电磁机构输出特性值的部件。7.根据权利要求5所述的负荷开关电磁机构近似计算方法，其特征在于，所述根据所述标准输入参数值获得所述标准输入参数值在所述关键节点的输出特性值包含：通过有限元仿真模型获得所述标准输入参数值在所述关键节点的输出特性值。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁瑞铭，李文文，鲁观娜，张蓬鹤，翟国富，丁恒春，黄明山，薛阳，梁慧敏，钟侃，姜振宇，吕言国，刘岩，都正周，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院，中国电力科学研究院，哈尔滨工业大学，华北电力科学研究院有限责任公司，河南许继仪表有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11