[01081364]闭环实时控制高性能开关关键技术

项目组针对低压智能开关控制和设计领域存在的技术瓶颈，展开了数十年的研究，取得了多项发明专利，支持该成果的有13项授权发明专利和23篇科技论文(SCI或EI收录)。从2006年开始，通过国家基金、福建省科技厅重点项目等资助，以及数家企业的合作，形成了系列产品，主要创新点如下： (一)创新性提出电磁开关全闭环实时在线控制模式：采用Run-by-Run学习控制算法与闭环控制进行组合模块化设计，实现了全寿命周期内的最优控制。开关具有：电磁系统超宽电压输入、交直流通用、闭环调整线圈电流、铁心无弹跳(或少弹跳)吸合；抗电压波动和电压跌落能力；闭环恒流吸持、节能无声运行；分断速度快(或零电流分断)等特点。 (二)创新性提出基于多物理场耦合的智能电磁电器设计方法：根据开断电流设计反力和触头系统，进而设计电磁系统，进行多物理场耦合仿真与结构优化；将电器三维多体动力学仿真与电子控制模块仿真、控制策略仿真相融合，实现带过程控制与多场耦合的虚拟样机一体化仿真；建立电弧磁流体动力学模型，由三维多体动力学仿真得到触头运动轨迹，结合动态网格技术，分析不同分断控制方案下电弧运动情况和电弧的物理特性，实现触头带载过程的整体优化。 (三)创新性提出超宽电压准临界电流自起动控制模式：提出一种基于升压斩波级联方式的智能控制模式，实现低电压控制的可靠吸合；提出准临界电流搜索自起动策略，在线运行时不断逼近当前工况下的起动准临界电流；采用模糊观测器建立吸合电流的预判模型，快速预估不同容量接触器首次起动时电流搜索范围。所提控制策略能够完成吸反力配合优化的自起动过程，自适应地获取起动准临界电流，减小铁心碰撞能量，抑制触头弹跳。 (四)创新性提出低压开关组合式分相控制技术：采用自行设计的开关本体，配以智能控制模块，实现电磁开关吸合、吸持、分断全过程在线实时控制。具有定向合闸、零电流分闸功能。可根据负载设定分合闸相角，也可根据需要灵活组合成单极、二极、三极、四极智能开关，并具有通信功能。 性价比是衡量产品的一个重要因素。与性能优良的ABB公司AF系列相比，项目产品相应规格每台可节约人民币2000-30000元不等，容量越大性价比越高，节能节材效果显著。在大容量高性能开关领域具有良好的竞争力。产品性能指标达国际先进水平。 闭环实时控制高性能开关2016年在宏发量产，新增产值累计达12939万元，新增利税1770万元。低压电器仿真优化设计系统，2014年在宏发运行，设计的产品新增产值累计17290万元，新增利税3560万元，经济和社会效益显著。