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为了提升真空断路器电机操动机构性能,降低合闸时动触头碰撞损耗和弹跳时间,并为储能电容充电,本文以126kV真空断路器电机操动机构为研究对象,设计了真空断路器电机操动机构储能装置和控制系统,主要内容如下:(1)本文研究了断路器分合闸时的运动过程,分析计算了真空断路器电机操动机构的运动特性,包括分合闸负载转矩、速度、行程和合闸能量,获得了该断路器电机操动机构分合闸过程的负载转矩曲线、速度折算曲线、动触头行程曲线和合闸能量1500J。(2)针对该断路器合闸过程中动触头弹跳和碰撞损耗问题,提出了分段定占空比控制策略,设计了4种PWM调控方案,通过断路器合闸分段仿真实验表明,断路器在采用方案3进行合闸调控时,电机操纵机构启动时间短,动触头刚合动能低,而且在超程阶段能够通过增加输出转矩抑制动触头弹跳,因此方案3是最佳的合闸调控方案。根据断路器合闸过程对供电电压范围150V-400V要求,研究设计了移相全桥储能变换器,通过理论计算获得了该变换器的元器件参数,并设计了储能装置仿真系统,仿真研究表明,变换器能够输出400V工作电压,满足储能设计要求,而且功率管实现了零电压开断软开关功能。(3)为了证明本文研究设计的储能装置和控制系统能够满足断路器合闸动作要求,搭建了实验平台,并开展了储能实验和断路器合闸分段控制实验研究。在储能实验中,变换器能够输出148V-416V连续可调的供电电压,且该电压稳定,满足了控制系统对供电电压的要求,而且功率管导通前端电压仅为40V,因此所设计的软开关储能变换器与硬开关变换器相比,提高了工作效率。在断路器合闸控制实验中,方案3电机操动机构启动时间仅为3ms,比方案4快3ms,合闸时间虽然比方案1和方案2慢4ms和2ms,但是动触头机械碰撞损耗低,而且未发生触头弹跳,因此方案3是最适合断路器的合闸调控方案,验证了仿真分析结果,证明了基于分段控制理论设计的控制系统,能够在断路器合闸控制过程中,实现对驱动电机输出转矩和动触头速度的分段控制,可以有效地降低触头碰撞和弹跳时间,提升合闸性能。