電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器相比，在帶寬、絕緣和成本等方面具有優(yōu)勢(shì)，因而代表了高電壓等級(jí)電力系統(tǒng)中電流和電壓測(cè)量的一種極具吸引力的發(fā)展方向。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電力市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的形成，電子式互感器成為人們研究的熱點(diǎn)；越來(lái)越多的新技術(shù)被引入到電子式互感器設(shè)計(jì)中，以提高其工作可靠性，降低運(yùn)行總成本，減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力。本文圍繞電子式互感器實(shí)用化中的關(guān)鍵技術(shù)而展開(kāi)理論與實(shí)驗(yàn)研究，具體包括新型傳感器、雙傳感器的數(shù)據(jù)融合算法、數(shù)字接口、組合式電源、低功耗技術(shù)和自監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)等。 目前電子式電流互感器(ECT)大多數(shù)采用單傳感器開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的精度和可靠性的要求都很高，嚴(yán)重制約了ECT整體性能的提高，影響其實(shí)用化。本文介紹了新型傳感器～鐵心線圈式低功率電流傳感器(LPET)和印刷電路板(PCB)空心線圈及其數(shù)字積分器，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)的新型電流傳感器。該結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)的特點(diǎn)，結(jié)合了這兩種互感器的優(yōu)點(diǎn)，采用數(shù)據(jù)融合算法來(lái)處理兩路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量和提高系統(tǒng)可靠性，并探索出辨別LPET飽和的新方法。試驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，這種新型電流傳感器可以覆蓋較大的電流測(cè)量范圍，達(dá)到IEC 60044-8標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于測(cè)量(幅值誤差)、保護(hù)(復(fù)合誤差)和暫態(tài)響應(yīng)(峰值)的準(zhǔn)確度要求，能夠作為多用途電流傳感器使用。 在電子式電壓互感器方面，基于精密電阻分壓器的新型傳感器在原理、結(jié)構(gòu)和輸出信號(hào)等方面與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同，本文設(shè)計(jì)了一種可替代10kV電磁式電壓互感器的精密電阻分壓器。通過(guò)試驗(yàn)研究與計(jì)算分析，得出其性能主要受電阻特性和雜散電容的影響，并給出了減小其誤差的方法。測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的10kV精密電阻分壓器的準(zhǔn)確度滿足IEC 60044-7標(biāo)準(zhǔn)要求，可達(dá)0.2級(jí)。 電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)之一是內(nèi)部的數(shù)字化以及其標(biāo)準(zhǔn)化接口，本文以10kV組合型電子式互感器為對(duì)象設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化的數(shù)字系統(tǒng)。以精密電阻分壓器作為電壓傳感器，電流傳感器則采用基于數(shù)據(jù)融合算法的LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內(nèi)部同步問(wèn)題，進(jìn)而依照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了組合型電子式互感器的100M以太網(wǎng)接口。 電子式電流互感器在高電壓等級(jí)的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問(wèn)題是關(guān)鍵技術(shù)之一。論文首先分析了兩種電源方案：取電CT電源和激光電源。取電CT電源通過(guò)一個(gè)特制的電流互感器(取電CT)，直接從高壓側(cè)母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了取電CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護(hù)后續(xù)電路的作用。激光電源方案以先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器、半導(dǎo)體激光二極管和光纖為基礎(chǔ)，單獨(dú)一根上行光纖同時(shí)完成供能和控制信號(hào)的傳輸，在不影響光供能穩(wěn)定性的情況下，數(shù)據(jù)通信完成在短暫的供能間隔中。在高電位端控制信號(hào)通過(guò)在能量變換電路中增加一個(gè)比較器電路被提取出來(lái)。本文還提出了一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計(jì)了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問(wèn)題，延長(zhǎng)了激光器的使用壽命。作為綜合應(yīng)用實(shí)例，設(shè)計(jì)并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術(shù)的高壓電子式電流互感器。互感器高壓側(cè)的一次轉(zhuǎn)換器能夠提供兩路傳感器數(shù)據(jù)通道，并且具有溫度補(bǔ)償和采集通道的自校正功能，在更寬溫度、更大電流范圍內(nèi)保證了極高的測(cè)量精度：互感器低電位端的二次轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字和模擬接口，可以接收數(shù)據(jù)并發(fā)送命令來(lái)控制一次轉(zhuǎn)換器，包括同步和校正命令在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)可以通過(guò)同一根供能光纖傳送到一次轉(zhuǎn)換器。該互感器具有在線監(jiān)測(cè)功能，這種預(yù)防性維護(hù)和自檢測(cè)功能夠提示維護(hù)或提出警告，提高了可靠性。系統(tǒng)測(cè)試表明：具有低功耗光纖發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路的一次轉(zhuǎn)換器平均功耗在40mw以下：上行光纖中通信波特率可以達(dá)到200kb/s，下行光纖中更是高達(dá)2Mb/s；系統(tǒng)準(zhǔn)確度同時(shí)滿足IEC6044-8標(biāo)準(zhǔn)對(duì)0.2S級(jí)測(cè)量和5TPE級(jí)保護(hù)電子式互感器的要求。
標(biāo)簽： 電子式互感器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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交流電機(jī)，特別是異步籠型電機(jī)，因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，價(jià)格便宜等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，其調(diào)速方法同趨成熟，而交流調(diào)速的最理想方法還是變頻調(diào)速。隨著工業(yè)需求的快速增長(zhǎng)，高壓大功率成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，但是在中高壓大功率調(diào)速領(lǐng)域，大都采用電動(dòng)機(jī)定速運(yùn)行。 直到20世界末采用全控型電力電子器件的高壓大功率交流變頻調(diào)速產(chǎn)品誕生，大功率傳動(dòng)領(lǐng)域巨大節(jié)能需求得到釋放。多電平功率變換技術(shù)可以使耐壓值較低的全控型電力電子器件可靠應(yīng)用于高壓大功率領(lǐng)域，并有效減少PWM控制產(chǎn)生的高次諧波。當(dāng)前，級(jí)聯(lián)式多電平功率變換電路在高壓電機(jī)調(diào)速和電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域已獲得實(shí)際應(yīng)用。 本課題以10kV，250kW高壓變頻器為背景，主要研究級(jí)聯(lián)式多電平高壓變頻器在異步電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。在對(duì)高壓變頻器工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的同時(shí)，對(duì)主電路進(jìn)行諧波改善分析。高壓變頻器很難做成通用變頻器，所以最好設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的高壓變頻電機(jī)。通過(guò)對(duì)這種新型電機(jī)設(shè)計(jì)的研究，更好地發(fā)揮了變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在本課題中，還采用了MATLAB7.0/Simulink6.0仿真軟件，對(duì)功率單元移相多重化進(jìn)行了仿真，為進(jìn)一步的研究做準(zhǔn)備。 依照本課題的研究，最終目的是為高壓變頻器在異步電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用作結(jié)構(gòu)優(yōu)化，器件搭配的指導(dǎo)，并在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)調(diào)試和仿真提供不斷改善的最佳方案。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開(kāi)始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來(lái)越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問(wèn)題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過(guò)參數(shù)辨識(shí)來(lái)提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開(kāi)發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開(kāi)深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過(guò)參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過(guò)改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開(kāi)發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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隨著能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，新能源的開(kāi)發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切，而新型儲(chǔ)能元件—超級(jí)電容器的應(yīng)用為能量回收開(kāi)辟了一條新的道路。 作為新型儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器擁有其它儲(chǔ)能器件無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長(zhǎng)。但由于其額定電壓很低，一般為1V～3V，因此使用時(shí)需多節(jié)串聯(lián)以達(dá)到實(shí)用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導(dǎo)致單體電壓不平衡。長(zhǎng)此以往，勢(shì)必嚴(yán)重影響超級(jí)電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手，詳細(xì)闡述了其各種特性，分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路，確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級(jí)電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運(yùn)用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想，在飛渡電容與超級(jí)電容器之間加入DC/DC變換器，對(duì)超級(jí)電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對(duì)超級(jí)電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問(wèn)題，本文采用了新型開(kāi)關(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實(shí)現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法，該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級(jí)電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對(duì)低于平均電壓值的超級(jí)電容器充電非常方便。此方法以較低成本實(shí)現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過(guò)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過(guò)能量?jī)?nèi)部轉(zhuǎn)移來(lái)完成電壓均衡，達(dá)到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級(jí)電容組的電壓均衡。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡(jiǎn)單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來(lái)源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場(chǎng)仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)MEMS的開(kāi)發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對(duì)所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對(duì)靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場(chǎng)進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對(duì)微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對(duì)其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對(duì)梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對(duì)獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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低壓電器電弧運(yùn)動(dòng)過(guò)程三維成像理論及運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究在國(guó)內(nèi)外取得了一定的進(jìn)展，但作為一種新型電弧研究方法，特別是對(duì)電弧運(yùn)動(dòng)可視化方面的研究尚處于起步階段，其技術(shù)涉及到電器學(xué)、數(shù)值計(jì)算、圖像處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，加之電弧復(fù)雜的非線性特性及其瞬時(shí)特性，導(dǎo)致測(cè)量研究的困難，在電弧機(jī)理、性能分析和模型設(shè)計(jì)等方面都還不夠成熟、完善。所以，在電弧模型理論研究、電器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元分析、電器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電弧動(dòng)態(tài)特性研究等方面，存在大量的工作要做。對(duì)這些問(wèn)題的深入研究，可以更好地認(rèn)識(shí)電器觸頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中極其復(fù)雜的電、熱、磁、機(jī)械等一系列現(xiàn)象。 為了從不同角度觀察分析電弧在滅弧室中的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，本文在研究開(kāi)關(guān)電器電弧圖像增強(qiáng)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程三維可視化的基礎(chǔ)上，分析電弧形成機(jī)理、電弧特性和運(yùn)動(dòng)形態(tài)的基本理論，進(jìn)一步考慮其模型特性和電弧等離子體磁壓縮效應(yīng)，建立其運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。電弧圖像需要的處理主要有：圖像數(shù)字化、圖像平滑、圖像分割、圖像邊緣檢測(cè)、圖像增強(qiáng)。本文提出一種基于小波變換的圖像增強(qiáng)和直方圖的圖像增強(qiáng)算法，在保留電弧弧柱強(qiáng)特征的同時(shí)，突出顯示電器動(dòng)觸頭圖像特征使增強(qiáng)后的電弧圖像適合人類的視覺(jué)特征，為電弧動(dòng)態(tài)過(guò)程分析和電弧可視化模型的構(gòu)建提供有效的分析基礎(chǔ)，并取得良好的電弧圖像增強(qiáng)效果。本文構(gòu)造了基于比色測(cè)溫原理的電弧輻射拾取、圖像采集、同步控制、數(shù)據(jù)處理等硬件裝置，對(duì)試驗(yàn)采集裝置進(jìn)行了標(biāo)定；將醫(yī)學(xué)上成功應(yīng)用的計(jì)算機(jī)層析成像理論，應(yīng)用于對(duì)電弧進(jìn)行三維溫度場(chǎng)重建的研究，構(gòu)造可單面陣CCD采集三組六路投影輻射強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)對(duì)觸頭邊緣檢測(cè)的手段精確定位于不同光路中電弧的位置，對(duì)輻射拾取光路進(jìn)行校準(zhǔn)，編制了系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)電弧三維溫度場(chǎng)的重建。研究數(shù)學(xué)模擬計(jì)算方法，提出了適合低壓電器電弧數(shù)學(xué)模型計(jì)算的方法。用計(jì)算機(jī)求解獲得以前依靠實(shí)驗(yàn)才能獲得的開(kāi)斷波形及運(yùn)動(dòng)過(guò)程，將理論分析、試驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)仿真有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加科學(xué)和準(zhǔn)確，可以大大減少設(shè)計(jì)周期，減少試驗(yàn)的盲目性和費(fèi)用，有利于提高電器產(chǎn)品的技術(shù)性能，對(duì)于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，優(yōu)化滅弧室設(shè)計(jì)及模擬實(shí)驗(yàn)，具有十分重要的意義。
標(biāo)簽： 低壓電器 仿真研究 開(kāi)關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代軋鋼機(jī)的機(jī)組容量日益增大，其有功、無(wú)功負(fù)荷變動(dòng)異常劇烈。由于大部分設(shè)備供電多半采用晶閘管整流裝置，使電網(wǎng)中諧波增大，功率因數(shù)降低，出現(xiàn)較大的電壓波動(dòng)。因此研究軋鋼廠供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容—無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制，對(duì)提高企業(yè)供電可靠性、降低損耗、提高用電設(shè)備出力等具有重要意義。由于通用的電力分析軟件不具備設(shè)計(jì)功能，因此有必要開(kāi)發(fā)一套無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)和電能質(zhì)量分析的專業(yè)軟件。 該文詳細(xì)分析了軋鋼供電系統(tǒng)各個(gè)諧波源產(chǎn)生的諧波特點(diǎn)和功率因數(shù)特點(diǎn)，研究了廣泛應(yīng)用于軋鋼供電系統(tǒng)的TCR+FC型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。以此為理論基礎(chǔ)，從軟件工程的角度，開(kāi)發(fā)了一套動(dòng)態(tài)補(bǔ)償仿真軟件，其中包括人機(jī)交互界面、電力模型和運(yùn)算模型等。人機(jī)交互界面是用戶與軟件的接口，而電力模型和運(yùn)算模型是內(nèi)置在軟件內(nèi)，對(duì)用戶不可見(jiàn)。用戶在界面上輸入系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)界面調(diào)用運(yùn)算模型可以自動(dòng)地設(shè)計(jì)TCR+FC型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的各濾波支路和TCR支路的電路參數(shù)，除此之外，通過(guò)界面調(diào)用電力模型，用戶可以從界面上讀取該系統(tǒng)補(bǔ)償前后的電能質(zhì)量。 因此，該軟件既是一個(gè)設(shè)計(jì)軟件，又是分析軟件，不僅能設(shè)計(jì)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的各支路具體電路參數(shù)，為實(shí)際軋鋼系統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)提供理論參考，還能對(duì)系統(tǒng)投入SVC前后的電能質(zhì)量的變化做出詳細(xì)的對(duì)比分析。 最后，以科學(xué)研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的PSCAD/EMTDC軟件為測(cè)試工具，在其中建立相應(yīng)的電力模型。通過(guò)比較在兩個(gè)軟件中仿真得到的軋鋼機(jī)負(fù)載曲線、電壓電流波形、電壓波動(dòng)、諧波、功率因數(shù)等，證實(shí)了該動(dòng)態(tài)軟件的正確性。
標(biāo)簽： 供電系統(tǒng) 仿真 諧波抑制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動(dòng)源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來(lái)越高的要求。永磁同步電機(jī)( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，正得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開(kāi)研究。 根據(jù)永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)dq數(shù)學(xué)模型，從實(shí)現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā)，對(duì)永磁同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進(jìn)行了比較分析。針對(duì)本伺服系統(tǒng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用了具有線性控制轉(zhuǎn)矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的id=0的矢量控制策略，同時(shí)還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺(tái)對(duì)所選控制方案進(jìn)行了仿真研究。 對(duì)控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析了針對(duì)16位定點(diǎn)DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建立了電機(jī)的標(biāo)幺值模型，解決了變量的定標(biāo)問(wèn)題。并介紹了電機(jī)控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。 為實(shí)現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩，本文還對(duì)電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應(yīng)”引入的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析，分析表明了在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應(yīng)”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系，并應(yīng)用一種實(shí)用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上做了大量的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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我國(guó)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無(wú)功容量不足，快速響應(yīng)的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備更少。沖擊性負(fù)荷更會(huì)使得電網(wǎng)無(wú)功功率不平衡，將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動(dòng)、善變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置響應(yīng)速度快，可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，抑制系統(tǒng)電壓波動(dòng)和閃變，因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機(jī)等的負(fù)荷無(wú)功補(bǔ)償上得到廣泛應(yīng)用。中小用戶由于成本高較少使用，但中小用戶無(wú)功補(bǔ)償容量及市場(chǎng)巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置很有必要。基于此目的，本文研制一臺(tái)10kV FC+TCR型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，并以此為研究對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)理論研究工作。 本文根據(jù)負(fù)荷無(wú)功功率的變化情況，計(jì)算了靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的主電路參數(shù)，設(shè)計(jì)配備了高電位取能觸發(fā)板和BOD過(guò)電壓保護(hù)板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件，設(shè)計(jì)信號(hào)接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構(gòu)成最基本的靜止無(wú)功補(bǔ)償控制器。 基于瞬時(shí)無(wú)功補(bǔ)償理論和不平衡負(fù)荷的平衡化原理（Steinmetz原理），建立補(bǔ)償電納計(jì)算模型，通過(guò)電壓電流瞬時(shí)值采樣計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)乃矔r(shí)無(wú)功功率和電納，根據(jù)補(bǔ)償電納通過(guò)查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應(yīng)用到靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置樣機(jī)中。仿真結(jié)果表明，算法是快速有效和準(zhǔn)確的，主電路的參數(shù)是合理的，具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 10 kV 無(wú)功補(bǔ)償
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能受到了廣泛應(yīng)用。采用SVPWM逆變器的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速參考值變化或者負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的動(dòng)態(tài)情況下，參考電壓矢量可能會(huì)超出基本空間矢量構(gòu)成的正六邊形，此時(shí)便出現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)調(diào)制，需要用過(guò)調(diào)制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內(nèi)。不同的過(guò)調(diào)制策略會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)不同的動(dòng)態(tài)性能，本文在對(duì)過(guò)調(diào)制策略進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，針對(duì)三種過(guò)調(diào)制策略對(duì)交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響進(jìn)行了研究，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)方程為基礎(chǔ)，按照轉(zhuǎn)子磁鏈定向，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，完成了勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦，并構(gòu)建了基于SVPWM的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型。在矢量控制中，電流控制對(duì)系統(tǒng)性能具有重要影響。為了改善系統(tǒng)性能，所設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)采用了同步電流控制，并對(duì)反電勢(shì)進(jìn)行了前饋補(bǔ)償。 @@ 在分析了現(xiàn)有的三種過(guò)調(diào)制策略之后，對(duì)過(guò)調(diào)制策略進(jìn)行了完善，并構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的過(guò)調(diào)制仿真模型。過(guò)調(diào)制中，當(dāng)原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個(gè)扇區(qū)交界附近時(shí)，過(guò)調(diào)制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會(huì)超出正六邊形邊界，過(guò)調(diào)制算法不再適用于此區(qū)域。針對(duì)以上不足，本文對(duì)過(guò)調(diào)制策略2和3進(jìn)行了完善，使過(guò)調(diào)制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過(guò)調(diào)制策略對(duì)轉(zhuǎn)速參考值變化和負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)在加速與加載的條件下，過(guò)調(diào)制策略2的動(dòng)態(tài)性能好于過(guò)調(diào)制策略1，而過(guò)調(diào)制策略3的動(dòng)態(tài)性能最佳，具有最小的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，暫態(tài)性能優(yōu)良；在減載的條件下，過(guò)調(diào)制策略1和2能夠很快的進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但是過(guò)調(diào)制策略3卻出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，說(shuō)明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過(guò)調(diào)制策略導(dǎo)致不同動(dòng)態(tài)性能的內(nèi)在機(jī)理，通過(guò)對(duì)三種過(guò)調(diào)制策略中電壓矢量的幅值和相位進(jìn)行分析，理論上解釋了出現(xiàn)不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的原因。出現(xiàn)過(guò)調(diào)制時(shí)，過(guò)調(diào)制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過(guò)調(diào)制策略1中新電壓矢量的幅值，所以動(dòng)態(tài)性能更好。在加速和加 載條件下，過(guò)調(diào)制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過(guò)調(diào)制策略1和2中新電壓矢量的相位，因此可以獲得更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，暫態(tài)性能更佳。但是在減載條件下，過(guò)調(diào)制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關(guān)系處于無(wú)規(guī)律的超前滯后狀態(tài)，導(dǎo)致過(guò)調(diào)制策略3出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，說(shuō)明此過(guò)調(diào)制策略有其不足之處，有待于改進(jìn)。@@關(guān)鍵詞：SVPWM；矢量控制；過(guò)調(diào)制；動(dòng)態(tài)性能
標(biāo)簽： SVPWM 逆變器 過(guò)調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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