隨著社會生產的發展和人民生活水平的提高,對供電質量的要求也越來越高,電壓是標志電能質量的一個基本技術指標,它與無功功率密切相關。本文闡述了電壓無功綜合控制對于電力系統運行及工農業生產的重大意義;綜述了國內外在這一領域中的研究所取得的成果、面臨的問題和發展的前景。針對目前我國應用最為廣泛、性能價格比最佳的并聯電容與有載調壓變壓器綜合控制裝置的研制開發中所涉及的問題進行了較全面的分析與研究,提出了一種符合當前變電站綜合自動化發展需要的可靠性高、組態靈活、功能齊全的變電站電壓無功綜合控制方案。該方案主控單元選用抗干擾能力強、指令豐富、擴展靈活、通訊聯網能力強的西門子S7-226PLC作為控制核心;參數檢測單元選用可靠性高、具有通訊功能的智能型綜合電量變送器;控制主機通過與參數檢測單元通訊獲得所需參數,同時還可與上位機或其他具有串口的設備通訊。采用的電壓無功控制策略,從系統的實際需要出發,充分考慮了影響電壓無功控制效果的主要因素,控制決策以實時計算數據為參考,控制精度高,并有效避免了無效調節對設備及系統造成的危害;控制軟件根據已經確定的控制算法做出控制決策并能夠完成系統運行方式的自動識別、電容器的循環投切,電容器及分接頭的保護及通訊等功能。文中還闡述了電容器接線形式選擇、串聯電抗及高壓真空開關的選擇依據以及變壓器調檔控制原理。 理論分析和仿真計算均證明了本文中所提出的控制策略的精確性和嚴密性;試驗證明了該設計方案先進、靈活、可靠、功能齊全,符合電力系統自動化對控制裝置的要求。
上傳時間: 2013-06-01
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玻璃磨邊機這項技術國外在上世紀九十年代末期發展起來;但設備價格比較昂貴。而國產機尚處于起步階段。根據玻璃深加工企業的實際需要,本課題設計和完成了這種高精度的玻璃磨邊設備。 本文主要研究了步進電機、變頻器、光電編碼器、可編程控制器和由它們組成的控制系統在玻璃直線磨邊機上的應用。介紹了步進電機、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點。通過PLC、步進電機、變頻器、編碼器組成的控制系統來對玻璃加工進行控制。該系統在控制精度上基本達到了生產的需要。這里采用該系統來代替伺服系統,不僅降低了成本而且也滿足了企業的要求。文中還設計了PLC程序來對其進行控制,而且進行現場調試,達到了預期的目標。其間,還采取一些辦法解決了一些干擾問題,也掌握了實際選型的有關知識。本文還介紹了人機界面的主要設計參數。 本文對玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統的總體設計方案進行了綜合性論述對控制系統進行了功能分析,闡述了系統的性能要求;根據控制系統的性能要求,提出了系統的總體設計方案。為了實現設計方案,本文對位置控制的方法進行分析和研究,給出了玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統的具體實現方案;對變頻器和光電編碼器的原理進行了分析,給出了變頻器與光電編碼器的選型方法。玻璃直線雙邊磨邊機的夾持梁升降系統采用開環控制;工作臺開合控制系統采用變頻調速閉環控制,光電編碼器測量開合位置,反饋給PLC,對開合系統進行慢速開合,以提高定位精度,降低了開發成本。 本文還對采用可編程控制器作為下位機現場控制進行了軟硬件設計。詳細介紹了PLC的軟件設計,包括主程序,初始化程序,開合機構控制系統程序,夾持梁升降控制系統程序,玻璃傳送控制系統程序及上位機與下位機的通信處理方法。
上傳時間: 2013-06-04
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由于干式變壓器的優良性能以及在特種場合下對干式變壓器的應用需求,當前我國干式變壓器市場空間廣闊,競爭激烈。但是目前國內許多干式變壓器生產廠家仍然停留在手工設計計算階段,設計的效率低、周期長、人工成本高。干式變壓器原材料的上漲,也加大了廠家的制作成本。以研究、開發實用性干式變壓器CAD系統為目的,本文對該集成軟件的系統分析及相應的實現技術進行了詳細的研究。 首先,在總結干式變壓器手工設計方法的基礎上,借鑒變壓器的通用優化設計模型,結合干式變壓器的特點,建立了干式變壓器的優化設計模型。以鐵芯直徑、窗高、內線圈匝數、外線圈電流密度、內線圈電流密度為變量,采用改進遺傳算法對其進行干式變壓器單機優化設計。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機制中,解決了傳統遺傳算法過早收斂的問題。其與傳統遺傳算法優化結果對比表明:新的算法收斂性較好,優化效果較明顯,算法是成功的。并根據Appelbaum序貫分解法的基本思想,通過“共同變量”和“非共同變量”將系列中兼容的各規格變壓器聯系起來,得到系列變壓器優化設計的統一數學模型,然后使用改進后的遺傳算法對中小型干式變壓器中套用同一個機座的系列優化問題進行了探討,并在此基礎上建立了干式變壓器系列優化的軟件優化設計流程。 其次,在軟件設計方面選用C++程序設計語言,采用Visual Basic進行界面編寫,且運用ActiveX技術實現了VB與AutoCAD軟件的連接。該設計不但能夠對干式變壓器進行優化設計,并且添加了CAD制圖功能。本文對數據庫支撐的干式變壓器CAD系統進行了系統設計和研究,詳細探討了該集成軟件的實現技術。 最后,在各項性能指標都滿足國家標準要求的情況下,以SC9-50/10型號和SCB9-1250/10型號的干式變壓器為例進行單機優化,變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪;以系列號SC9-50/10四個規格變壓器為例進行系列優化,分別按照不同的權重來進行系列優化設計,優化方案1時,總成本下降了3.26﹪;優化方案2時,總成本下降了3.1﹪。可見,達到了預期效果,干式變壓器成本有效降低。
上傳時間: 2013-07-23
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自上世紀初以來,電力發電、輸配電系統都是三相系統。因此,大多數電機調速系統都是由三相電機與三相變頻器構成的。但是目前三相電機的地位已經受到一定的挑戰,一是在低壓大功率的傳動場合,二是在對系統可靠性要求很高的場合。而多相電機調速系統除了可以用低壓功率器件實現大功率等級外,具有多相冗余結構使調速系統的可靠性得以改善。因此,多相電機調速系統的研究受到日益廣泛的關注。 和常規的三相感應電機相比多相感應電機有著許多優點,例如多相感應電機在一相或多相定子繞組開路和短路時仍然可以起動或繼續運行,轉矩脈動小,轉子損耗小,運行性能好,可以在不提高相電壓的情況下增加電機的容量,比較適合應用于艦艇推進系統等方面。 本文在傳統的三相電機調速系統的基礎上,致力于研究多相電機調速系統,以多相感應電機為主要研究對象,進行了深入的研究,主要包括以下幾個方面: 1、對多相電機調速系統作了較為全面的綜述,介紹了多相電機調速系統的特點和國內外研究現狀。 2、研究了多相感應電機的基本結構。從電機的繞組連接方式入手,對多相感應電機進行了諧波分析,從理論上證明了多相電機相對于三相電機在減小諧波含量方面的優越性,同時探討了多相感應電機的數學模型。 3、在三相感應電機電磁設計程序的基礎上整理推導了多相感應電機的電磁設計程序,并用Visual C++編程語言開發了多相感應電機的電磁設計軟件。 4、對多相感應電機的電磁場進行了詳細的分析,運用電磁場有限元分析軟件Maxwell 2D對本論文中的樣機的瞬態磁場進行分析,分析結果同用VC所編寫的電磁設計程序的計算結果進行比較,驗證了所設計樣機數據的合理性。
上傳時間: 2013-07-30
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隨著電力電子技術、微處理器技術以及新的電機控制技術的發展,交流調速性能日益提高。變頻調速技術的出現使交流調速系統有取代直流調速系統的趨勢。但是國民經濟的快速發展要求交流變頻調速系統具有更高的調速精度、更大的調速范圍和更快的響應速度,一般的通用變頻器已經不能滿足工業應用的需求,而交流電機矢量控制調速系統能夠很好的滿足這個要求。矢量控制(Field Oriented Control),能夠實現交流電機電磁轉矩的快速控制,本文對三相交流異步電機的矢量控制系統進行了研究和分析,以高性能數字信號處理器為硬件平臺設計了基于DSP的三相交流異步電機的矢量控制系統,并分析了逆變器死區效應的產生,實現了逆變器死區的補償。 本文介紹了交流調速及其相關技術的發展,變頻調速的方案以及國內外對矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機在三相靜止坐標系下的數學模型為基礎,通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機在兩相旋轉坐標系下的數學模型,并利用轉子磁場定向的方法,對該模型進行分析,設計了轉子磁鏈觀測器,以實現交流電機電流量的有效解耦,得到定子電流的轉矩分量和勵磁分量。仿照直流電機的控制方法,設計了矢量控制算法的電流與速度雙閉環控制系統。設計了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺,在此基礎上實現了矢量控制算法,論述了電壓空間矢量調制(SVPWM)的原理和方法,并對其進行了改進。最后對逆變器的死區進行了補償。 實驗表明基于轉子磁場定向的矢量控制(FOC)系統,結構簡單,電流解耦方便,動態性能好,精度較高,能夠基本滿足現代交流電機控制系統的轉矩和速度要求。
上傳時間: 2013-05-24
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本課題的研究工作主要圍繞機床用永磁交流伺服電動機設計展開,所做的主要工作包括以下幾個部分: 首先,釹鐵硼永磁材料導電率較高、耐熱性能較差,當電機氣隙磁場諧波含量較大時,永磁體中就會感應出渦流形成渦流損耗導致永磁體發熱。因此,有必要對轉子永磁體內的渦流進行計算和分析。本文分析了永磁同步電動機轉子永磁體內渦流產生的原因,建立渦流的數學模型并推導出永磁體渦流損耗的計算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動機的物理模型進行電磁場求解,結合路的計算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次,運行平穩性是伺服電動機的一項重要的性能指標,而轉矩波動的大小直接影響運行平穩性。本文分析了機床用永磁交流伺服電動機轉矩波動產生的原因,運用轉矩波動計算公式結合ANSOFT有限元軟件,計算比較相同功率、相同極數不同槽數時,電動機的轉矩波動情況。通過比較計算出的轉矩波動百分比的大小,選擇所設計電動機的極槽配合,以提高機床用永磁交流伺服電動機的運行性能。 最后,完成機床用永磁交流伺服電動機基本結構尺寸以及電磁參數的選取,利用有限元軟件,分析計算氣隙長度變化對失步轉矩倍數和永磁體用量的影響,以及永磁體寬度對氣隙磁密波形的影響,以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度,使電動機的性能更優良。在上述研究的基礎上,本文設計了一臺0.9kW,8極36槽的機床用永磁交流伺服電動機樣機,并對其性能進行了測試,測試結果表明,電機的性能指標達到了預期的要求,證明了電機設計過程理論分析計算的正確性。
上傳時間: 2013-06-13
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超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術的研究現狀和發展趨勢,以我國研究技術相對比較成熟并有產業化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩態性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現等方面展開研究。本論具體的研究內容為: 在分析超聲波電機研究歷史和現狀的基礎上,結合國內外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術的發展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅動控制技術的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結構,并從該電機的主要理論基礎--壓電原理、行波合成、接觸模型出發,分析了行波超聲波電機定子質點的運動方程.并結合定轉子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結構,可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎。 對電機的瞬態、穩態特性進行的測試,可以分析驅動頻率、電壓以及相位差等調節量對電機輸出的影響。在此基礎上進一步對行波超聲波電機的調節方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應結論。 通過對實驗數據的總結和歸納,利用系統辨識中的非參數方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內,辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數進行二維或三維擬合,可以得到一個關于行波超聲波電機傳遞函數的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優化控制參數,控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規PI恒轉速控制的控制參數整定及修正方法進行了研究;利用神經元的在線自學習能力,研究和設計單神經元PID-PI轉速控制器,提高控制系統對電機非線性和時變性的適應能力;為了消除在伺服控制中,單一調節量(驅動頻率)情況下,低轉速的跳躍問題,研究和討論了多調節量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證;在位置控制中,利用轉速控制研究的結果,研究和設計了位置--速度雙環(串級)控制器,實現了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統的改進和簡化,設計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器:并將研究成果應用于針對核磁成像設備而設計的行波超聲波電機隨動控制系統中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間: 2013-07-13
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本課題來源于重點航空研究項目——某型飛機電動舵機用雙余度隔槽嵌放式稀土永磁直流無刷電機的研制,進行雙余度無刷直流電機的控制技術及性能研究具有理論意義、工程意義和顯著的社會效益和經濟效益.論文介紹以AT89C51單片機與SG3525脈寬調制控制器為核心的雙余度稀土永磁無刷直流電機試驗器的系統硬件結構,并對PWM調速控制、功率驅動輸出及GAL邏輯綜合等電路進行分析,提出并設計了電流截止負反饋電路實現電機堵轉和起動時的電流限制功能.在控制器軟件需求分析的基礎上,介紹了基于KeilC51的RTXTiny實時多任務操作系統的軟件工程化技術.按照控制設計、編程、測試、試驗等規范,建立了完整的文檔,提高軟件的易讀性、易理解性,以達到軟件的高可靠性和強壯性.無刷直流電機是典型的強電與弱電相結合的系統,并且飛機系統的電磁環境復雜,本文對系統的干擾源、傳播途徑等問題進行了研究,并提出相應的軟、硬抗干擾措施使系統性能達到總體設計要求.
上傳時間: 2013-07-21
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本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數學模型的基礎上,構建了MATLAB環境下控制系統的仿真模型,并對各個仿真模塊進行了分析。設計了無刷直流電機控制系統的硬件電路。該控制系統以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機為核心,功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分,給出了控制系統中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環無刷直流電機調速系統,深入研究了基于串級PI控制的控制策略,給出了參數選擇方法,并進行了仿真分析。根據所設計的硬件電路及采用的控制策略,編制了相應的控制系統軟件。系統軟件由物理層和應用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現模塊,包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應用層程序調用物理層程序模塊,通過一定的算法邏輯,實現整個系統軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統進行了調試。給出了系統運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形,并進行了分析。調試結果表明,該系統穩定可靠,具有良好的調速性能,達到預期的效果。
上傳時間: 2013-07-11
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目前,大多數實用的諧波抑制系統都使用已經很成熟的無源濾波技術,但無源濾波器存在諸如易受系統參數影響、只能消除特定次諧波缺點。所以有源電力濾波器因其動態補償諧波的優越性能已成為一項熱門的研究課題。但是我國的有源電力濾波器技術目前還沒有進入實用階段,多數只是進行理論上的探討研究。 本文的研究目的就是探討一種新的控制算法,設計一套實用的有源電力濾波器系統以補償諧波及無功功率。 本文的主要內容如下: 1.介紹了目前常用的幾種典型的有源電力濾波器系統結構、基本原理及其主要工作特點。 2.在第三章分析了諧波及無功電流的檢測即有源電力濾波器中指令電流運算電路部分。有源電力濾波器利用瞬時無功功率理論來檢測諧波和無功電流會使補償電流產生誤差。本文設計的并聯型有源電力濾波器采用一種新的控制算法來綜合補償非線性負載產生的諧波和無功功率。該方法可有效的區分用戶對于電壓、電流波形畸變的責任,并對其做出相應的獎懲措施。電源電流經過本文設計的有源電力濾波器補償后,其波形與公共連接點的電壓保持一致,根據這一特征,我們就可以區分公共連接點處供電部門和用戶的責任。由于電源電流和電壓波形保持同步變化,所以負載產生的無功功率完全得到了補償。為了減少離散傅立葉變換帶來的時間延遲,提高有源電力濾波器的動態響應速度,采用了同步旋轉坐標系對諧波電壓提前一個采樣周期進行預測。 3.本文提出的有源電力濾波器控制算法非常簡單,用具有高速運算性能和強大控制功能的數字信號處理器(DSP)實現十分容易。 4.對三相電路和單相電路根據實際運行可能出現的情況進行了大量的仿真研究,仿真結果也驗證了本文提出的有源電力濾波器的控制算法是有效可行的。 有關諧波源的研究是諧波問題的基礎,而諧波的補償和抑制是諧波問題研究的核心問題,因此本文的研究工作對于電力系統諧波的分析治理具有重要的理論和現實意義。
上傳時間: 2013-07-23
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