低压断路器广泛应用于民用及工业。但低压断路器的设计长期以来通过样机制作和大量试验来确定设计方案，需要耗费大量人力、物力，并且新产品开发周期太长，不能适应我国电力事业的发展。

　　可视化仿真技术是综合计算机图象学、图象处理、计算机辅助设计、人机交互的一个崭新的技术领域。近年来，由于可视化仿真技术的发展和开关电弧等数学模型研究方面取得的成就，使低压断路器开断特性的计算机数值分析成为可能。

　　一个成功的可视化分析系统通常有以下几下特征：可视化的参数定义和输入。

　　确定存储形式和进行设计信息的管理，以便于信息的检索和存取。

　　根据产品模型的属性及参数，进行有关的分析和应用。

　　可视化的计算结果输出。对于低压断路器来说，就是使灭弧室内电弧的开断过程在计算机屏幕上显示出来，设计身可以观察到电弧在灭弧室内的运动情况，以及温度、流场等分布和变化情况。

　　由于可通过交互的改变参数来观察计算结果的全貌及其变化，它可以大大加快数据的处理速度，使庞大的数据得到有效的利用；可以将不能或不易观察到的工程现象，变为使人们能发现并理解被设计和研究对象所产生的物理机理，从而提出改进设计的具体措施；可以实现对计算过程的引导和控制，通过图形交互手段可方便快速的改变设计和计国家自然科学基金资助项目。

　　算的原始数据和条件，并通过三维图形或动画来显示和观察改变原始数据对设计和研究对象基本特性的影响，来达到对象优化设计的目的。

　　目前国际上大部分机电产品、计算机辅助设计软件包集中在机构的分析上，对于开断特性的数学分析还很少。根据磁流体动力学来进行分析的大部分也只限于高压电器。由于低压开关电弧在自由空间受磁场驱动而运动，计算条件比高压电器中的喷口电弧复杂的多，而在低压断路器的设计中又非常需要数学分析，从而脱离样机制作和大量试验的开发方式，因此低压断路器开断特性可视化分析系统对在低压电器领域内的研究工作具有重要意义。

　　2动态电弧数学模型电弧属于低温等离子体，在研究它的宏观运动时，常常可以将它视为流体进行处理。但与简单流体不同的是，这种流体是由导电的粒子组成，在运动中与磁场相互发生复杂作用，因此对于它的物理过程要用磁流体动力学来描述。电弧的整个能量过低压断路器中的开断电弧满足下列方程。

　　质量连续性方程动量守恒方程能量方程到磁场对它的作用力，与流体运动的方向相反，阻止流体的运动低压断路器可视化开断特性分析系统的实现可视化分析系统的操作系统采用Windws95，因为这种系统的通用性强，操作方便，具有较好的语目编程环境。编程语言采用在Windows95平台上使用的VisualC++语言，它能满足分析系统对运算效率的要求。

　　系统由几个模块总体组成，结构如所示。时间，s-热传导系数-热源项-温度-周围温度在计算时将断路器作为整个区域，根据限流断路器内的温度分布（包括电弧区域），计算电流的分布，作为尤合场的热源。电阻小的区域，所分配的电流大，产生的热量也较大，温度上升的快。在每一层每个单元的电流密度是其中，G是电导，也就是说，对于在整个限流断路器的区域中的电流分布，是根据温度分布不均导致的电阻分布而决定的。

　　电弧温度非常高，除了传导、对流，还有部分能量变化通过辐射的方式。对于电弧中的辐射，由于电弧是低温等离子体，可以视为处于热平衡和局部热平衡状态，因此可以直接用辐射公式来计算。

　　电弧辐射所发射出的能量是-辐射率-玻尔兹曼辐射常数磁场中的电弧等离子体受到磁场力的驱动电弧等离子体在磁场中运动时，必然存在导电流体与电磁场之间的相互作用。由于导电流体相对于磁场的运动，按照法拉第电磁感应定律，在流体中必然产生一个感应电场，由此产生感应电流，受所研制的系统力求满足如下功能要求：方便的参数输人。由于在设计中要对断路器的不同参数进行性能对比，因此必须是交互式的参数输入。包括电路参数、断路器的尺寸等等。这样便于通过交互的改变参数来观察计算结果的全貌及其变化。实现对计算过程的引导和控制，通过图形交互手段可方便快速的改变设计和计算的原始数据和条件，从而提出改进设计的具体措施，来达到优化设计的目的。在系统中可以改变预期短路电流、断路器部分结构等参数。

　　由于建立一个CAD系统有大量设计数据需要处理，采用数据文件的方法存在较多问题。而数据库是一个通用的、综合性的数据集合，它按照信息的自然联系来构造数据，即将数据与实体间的描述都存入数据库，因此在数据的存取上采用数据库技术。在VisualC++的MFC中提供了强大的数据库功能，利用CDAO类可以进行强大的数据操作。DAO数据库类与MFC中基于开放式数据库互连（ODBC）的数据类不同。MFC中基于DAO的数据类比基于ODBC的数据类功能更强大。基于DA0的数据类通过Microsoftetdatabaseengine来取得数据。它支持数据定义语言（DDL）的操作，比如创建数据库，在数据库中加入新的表或在表中定义新的域。

　　对磁流体动力学方程的求解采用有限差分二法和内节点法。节点位于子区域的中心，这时子区域就是控制容积，划分子区域的曲线簇就是控制体的界面线。由于采用全隐格式，每个时层上的各节点之值必须同时求解，为了提高计算的效率，采用了ADI（交替方向隐式）方法。这种方法最先是由Peacemar-Rachford提出，后来又经Brian和Douglas进行了改进。它的主要思想是在每一个方向都以AVn时间间隔用隐式求解，71次连续的求解就完成一个时层的推进。这样将一个维的问题合理的简化为n个一维问题的求解。而对每一个一维问题的求解，则采用了TDMA（三对角阵算法）。

　　在计算中采用交错网格，就是将速度与压力及其他所有标题及物性参数分别存储在不同网格上的网格系统。以速度为例，速度u分别存储在压力控制容积的东西界面上，速度分别存储在压力控制容积的南北界面上。这样就有效的除去锯齿状的误差。

　　可视化的计算结果输出。针对低压断路器来说，就是使灭弧室内电弧的开断过程在计算机屏幕上显示出来，设计者可以观察到电弧在灭弧室内的运动情况。特别是要定量的了解和掌握灭弧室内如电弧温度、离子浓度、气体压力、气流速度等物理参数变化。针对所需要显示的不同结果，采用不同的视窗。

　　一个计算实例如所示。模拟的断路器模型在一个LC单频振荡回路中进行计算。计算中以断路器的两端封闭为边界条件，取断路器整个灭弧室横截面为计算区域。LC电路的预期电流是3000A，频率是50Hz.计算用断路器结构参数与，电弧电压逐渐上升，当电弧进人栅片时，电压迅速上升到一个较高的值，电流得到限制，然后出现了背后击穿，电弧电压跌落。从模拟计算所得到的背后击穿与，采用了三维图形技术，在WindWS95平台下自行研制的三维图形环境下实现。

　　4结论可视化仿真技术是综合计算机图象学、图象处理、计算机辅助设计、人机k互的一个崭新的技术领域。将仿真算法和三维可视化技术结合起来，用VisualC++实现了Windows95平台上的低压断路器开断特性可视化分析系统。应用于低压电器设计分析，可以大幅度提高低压断路器的设计水平，促进我国低压电器的发展。

　　一种新型软开关逆变器的参数设计研究袭春英萧胤姜志强王慧贞严仰光（南京航空航天大学210016）直变换、吸收电路和直/交逆变三部分组成。直/直变换部分采用了改进的两路单端正激电路交错并联工作，将输入直流电压t/；变换成篼频直流脉冲电压f/b.直/交逆变采用全桥结构，逆变桥功率器件经离散脉冲滞环控制，在直流脉冲f/b的过零期间进行开关切换，从而实现零电压开关。逆变桥输出的调制电压，经输出滤波电感if、电容滤波后，得到低中频单相交流电。吸收电路由功率管ve和电容ce构成，用于吸收逆变桥的回馈能量。