低壓斷路器廣泛應(yīng)用于民用及工業(yè)。但低壓斷路器的設(shè)計長期以來通過樣機(jī)制作和大量試驗來確定設(shè)計方案，需要耗費大量人力、物力，并且新產(chǎn)品開發(fā)周期太長，不能適應(yīng)我國電力事業(yè)的發(fā)展。

　　可視化仿真技術(shù)是綜合計算機(jī)圖象學(xué)、圖象處理、計算機(jī)輔助設(shè)計、人機(jī)交互的一個嶄新的技術(shù)領(lǐng)域。近年來，由于可視化仿真技術(shù)的發(fā)展和開關(guān)電弧等數(shù)學(xué)模型研究方面取得的成就，使低壓斷路器開斷特性的計算機(jī)數(shù)值分析成為可能。

　　一個成功的可視化分析系統(tǒng)通常有以下幾下特征：可視化的參數(shù)定義和輸入。

　　確定存儲形式和進(jìn)行設(shè)計信息的管理，以便于信息的檢索和存取。

　　根據(jù)產(chǎn)品模型的屬性及參數(shù)，進(jìn)行有關(guān)的分析和應(yīng)用。

　　可視化的計算結(jié)果輸出。對于低壓斷路器來說，就是使滅弧室內(nèi)電弧的開斷過程在計算機(jī)屏幕上顯示出來，設(shè)計身可以觀察到電弧在滅弧室內(nèi)的運動情況，以及溫度、流場等分布和變化情況。

　　由于可通過交互的改變參數(shù)來觀察計算結(jié)果的全貌及其變化，它可以大大加快數(shù)據(jù)的處理速度，使龐大的數(shù)據(jù)得到有效的利用；可以將不能或不易觀察到的工程現(xiàn)象，變?yōu)槭谷藗兡馨l(fā)現(xiàn)并理解被設(shè)計和研究對象所產(chǎn)生的物理機(jī)理，從而提出改進(jìn)設(shè)計的具體措施；可以實現(xiàn)對計算過程的引導(dǎo)和控制，通過圖形交互手段可方便快速的改變設(shè)計和計國家自然科學(xué)基金資助項目。

　　算的原始數(shù)據(jù)和條件，并通過三維圖形或動畫來顯示和觀察改變原始數(shù)據(jù)對設(shè)計和研究對象基本特性的影響，來達(dá)到對象優(yōu)化設(shè)計的目的。

　　目前國際上大部分機(jī)電產(chǎn)品、計算機(jī)輔助設(shè)計軟件包集中在機(jī)構(gòu)的分析上，對于開斷特性的數(shù)學(xué)分析還很少。根據(jù)磁流體動力學(xué)來進(jìn)行分析的大部分也只限于高壓電器。由于低壓開關(guān)電弧在自由空間受磁場驅(qū)動而運動，計算條件比高壓電器中的噴口電弧復(fù)雜的多，而在低壓斷路器的設(shè)計中又非常需要數(shù)學(xué)分析，從而脫離樣機(jī)制作和大量試驗的開發(fā)方式，因此低壓斷路器開斷特性可視化分析系統(tǒng)對在低壓電器領(lǐng)域內(nèi)的研究工作具有重要意義。

　　2動態(tài)電弧數(shù)學(xué)模型電弧屬于低溫等離子體，在研究它的宏觀運動時，常常可以將它視為流體進(jìn)行處理。但與簡單流體不同的是，這種流體是由導(dǎo)電的粒子組成，在運動中與磁場相互發(fā)生復(fù)雜作用，因此對于它的物理過程要用磁流體動力學(xué)來描述。電弧的整個能量過低壓斷路器中的開斷電弧滿足下列方程。

　　質(zhì)量連續(xù)性方程動量守恒方程能量方程到磁場對它的作用力，與流體運動的方向相反，阻止流體的運動低壓斷路器可視化開斷特性分析系統(tǒng)的實現(xiàn)可視化分析系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用Windws95，因為這種系統(tǒng)的通用性強(qiáng)，操作方便，具有較好的語目編程環(huán)境。編程語言采用在Windows95平臺上使用的VisualC++語言，它能滿足分析系統(tǒng)對運算效率的要求。

　　系統(tǒng)由幾個模塊總體組成，結(jié)構(gòu)如所示。時間，s-熱傳導(dǎo)系數(shù)-熱源項-溫度-周圍溫度在計算時將斷路器作為整個區(qū)域，根據(jù)限流斷路器內(nèi)的溫度分布（包括電弧區(qū)域），計算電流的分布，作為尤合場的熱源。電阻小的區(qū)域，所分配的電流大，產(chǎn)生的熱量也較大，溫度上升的快。在每一層每個單元的電流密度是其中，G是電導(dǎo)，也就是說，對于在整個限流斷路器的區(qū)域中的電流分布，是根據(jù)溫度分布不均導(dǎo)致的電阻分布而決定的。

　　電弧溫度非常高，除了傳導(dǎo)、對流，還有部分能量變化通過輻射的方式。對于電弧中的輻射，由于電弧是低溫等離子體，可以視為處于熱平衡和局部熱平衡狀態(tài)，因此可以直接用輻射公式來計算。

　　電弧輻射所發(fā)射出的能量是-輻射率-玻爾茲曼輻射常數(shù)磁場中的電弧等離子體受到磁場力的驅(qū)動電弧等離子體在磁場中運動時，必然存在導(dǎo)電流體與電磁場之間的相互作用。由于導(dǎo)電流體相對于磁場的運動，按照法拉第電磁感應(yīng)定律，在流體中必然產(chǎn)生一個感應(yīng)電場，由此產(chǎn)生感應(yīng)電流，受所研制的系統(tǒng)力求滿足如下功能要求：方便的參數(shù)輸人。由于在設(shè)計中要對斷路器的不同參數(shù)進(jìn)行性能對比，因此必須是交互式的參數(shù)輸入。包括電路參數(shù)、斷路器的尺寸等等。這樣便于通過交互的改變參數(shù)來觀察計算結(jié)果的全貌及其變化。實現(xiàn)對計算過程的引導(dǎo)和控制，通過圖形交互手段可方便快速的改變設(shè)計和計算的原始數(shù)據(jù)和條件，從而提出改進(jìn)設(shè)計的具體措施，來達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。在系統(tǒng)中可以改變預(yù)期短路電流、斷路器部分結(jié)構(gòu)等參數(shù)。

　　由于建立一個CAD系統(tǒng)有大量設(shè)計數(shù)據(jù)需要處理，采用數(shù)據(jù)文件的方法存在較多問題。而數(shù)據(jù)庫是一個通用的、綜合性的數(shù)據(jù)集合，它按照信息的自然聯(lián)系來構(gòu)造數(shù)據(jù)，即將數(shù)據(jù)與實體間的描述都存入數(shù)據(jù)庫，因此在數(shù)據(jù)的存取上采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在VisualC++的MFC中提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，利用CDAO類可以進(jìn)行強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操作。DAO數(shù)據(jù)庫類與MFC中基于開放式數(shù)據(jù)庫互連（ODBC）的數(shù)據(jù)類不同。MFC中基于DAO的數(shù)據(jù)類比基于ODBC的數(shù)據(jù)類功能更強(qiáng)大。基于DA0的數(shù)據(jù)類通過Microsoftetdatabaseengine來取得數(shù)據(jù)。它支持?jǐn)?shù)據(jù)定義語言（DDL）的操作，比如創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中加入新的表或在表中定義新的域。

　　對磁流體動力學(xué)方程的求解采用有限差分二法和內(nèi)節(jié)點法。節(jié)點位于子區(qū)域的中心，這時子區(qū)域就是控制容積，劃分子區(qū)域的曲線簇就是控制體的界面線。由于采用全隱格式，每個時層上的各節(jié)點之值必須同時求解，為了提高計算的效率，采用了ADI（交替方向隱式）方法。這種方法最先是由Peacemar-Rachford提出，后來又經(jīng)Brian和Douglas進(jìn)行了改進(jìn)。它的主要思想是在每一個方向都以AVn時間間隔用隱式求解，71次連續(xù)的求解就完成一個時層的推進(jìn)。這樣將一個維的問題合理的簡化為n個一維問題的求解。而對每一個一維問題的求解，則采用了TDMA（三對角陣算法）。

　　在計算中采用交錯網(wǎng)格，就是將速度與壓力及其他所有標(biāo)題及物性參數(shù)分別存儲在不同網(wǎng)格上的網(wǎng)格系統(tǒng)。以速度為例，速度u分別存儲在壓力控制容積的東西界面上，速度分別存儲在壓力控制容積的南北界面上。這樣就有效的除去鋸齒狀的誤差。

　　可視化的計算結(jié)果輸出。針對低壓斷路器來說，就是使滅弧室內(nèi)電弧的開斷過程在計算機(jī)屏幕上顯示出來，設(shè)計者可以觀察到電弧在滅弧室內(nèi)的運動情況。特別是要定量的了解和掌握滅弧室內(nèi)如電弧溫度、離子濃度、氣體壓力、氣流速度等物理參數(shù)變化。針對所需要顯示的不同結(jié)果，采用不同的視窗。

　　一個計算實例如所示。模擬的斷路器模型在一個LC單頻振蕩回路中進(jìn)行計算。計算中以斷路器的兩端封閉為邊界條件，取斷路器整個滅弧室橫截面為計算區(qū)域。LC電路的預(yù)期電流是3000A，頻率是50Hz.計算用斷路器結(jié)構(gòu)參數(shù)與，電弧電壓逐漸上升，當(dāng)電弧進(jìn)人柵片時，電壓迅速上升到一個較高的值，電流得到限制，然后出現(xiàn)了背后擊穿，電弧電壓跌落。從模擬計算所得到的背后擊穿與，采用了三維圖形技術(shù)，在WindWS95平臺下自行研制的三維圖形環(huán)境下實現(xiàn)。

　　4結(jié)論可視化仿真技術(shù)是綜合計算機(jī)圖象學(xué)、圖象處理、計算機(jī)輔助設(shè)計、人機(jī)k互的一個嶄新的技術(shù)領(lǐng)域。將仿真算法和三維可視化技術(shù)結(jié)合起來，用VisualC++實現(xiàn)了Windows95平臺上的低壓斷路器開斷特性可視化分析系統(tǒng)。應(yīng)用于低壓電器設(shè)計分析，可以大幅度提高低壓斷路器的設(shè)計水平，促進(jìn)我國低壓電器的發(fā)展。

　　一種新型軟開關(guān)逆變器的參數(shù)設(shè)計研究襲春英蕭胤姜志強(qiáng)王慧貞嚴(yán)仰光（南京航空航天大學(xué)210016）直變換、吸收電路和直/交逆變?nèi)糠纸M成。直/直變換部分采用了改進(jìn)的兩路單端正激電路交錯并聯(lián)工作，將輸入直流電壓t/；變換成篼頻直流脈沖電壓f/b.直/交逆變采用全橋結(jié)構(gòu)，逆變橋功率器件經(jīng)離散脈沖滯環(huán)控制，在直流脈沖f/b的過零期間進(jìn)行開關(guān)切換，從而實現(xiàn)零電壓開關(guān)。逆變橋輸出的調(diào)制電壓，經(jīng)輸出濾波電感if、電容濾波后，得到低中頻單相交流電。吸收電路由功率管ve和電容ce構(gòu)成，用于吸收逆變橋的回饋能量。