传统污水系统采用继电器调节控制,容易漂移,且不能智能化,无法保证泵站及时可靠运行。而以单片机为基础的微型控制机抗干扰能力差,工作期间调整点不稳定,系统容易死机,需要经常到现场服务调节,无法及时准确掌握污水泵站的运行状态。采用可编程控制器控制,系统运行可靠,基本可以做到免维护调整。 本文针对污水泵站的性能要求和PLC的技术特点,研究了基于DCS测控系统的控制与管理。该系统是以SIEMENS公司的S7-200系列小型PLC作远程终端,以工业PC机作上位机的主从式一点对多点监控网络。工业PC机安装在污水处理厂的中央控制室,既是泵站PLC的上位机,又是处理厂微机局域网的一个工作站,通过自定义无线通讯模块与各泵站实现数据通信,并通过时间和事件触发,计算出最佳的平衡水量和各泵站调度水量。下位机PLC安装在泵站,根据上位机的指令控制泵站的水泵和阀门,组成本地数据采集系统。根据给定的调度水量,调整开启的水泵台数和工作时间,达到调度水量的目的。 污水泵站管理系统中泵站地理位置分散,处理厂集中进行数据处理、监视。这一特点与DCS系统功能相吻合。从这一意义上来讲,集散控制系统能较好地适应本系统,同时还可以满足在中心控制室集中显示、打印、控制各系统的运行状态和参数的要求。系统统一设计,使其功能合理分配到各子系统中。避免了功能重复及各系统间的不兼容,这样使得系统维护方便,减少了备品备件。给整个泵站运行管理带来了方便,提高了运行效率,同时也提高了管理效率,减少了泵站现场管理人员,降低了人力资源成本,也大大降低了因为人工管理造成的疏漏,提高了系统的可靠性。
上传时间: 2013-08-05
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随国民经济的飞速发展,用电量的日益增加,电网的经济运行已是一个不可忽视的问题。因此,如何降低网损,提高电力系统的输电效率,保证电力系统的经济运行是电力系统面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。 电力系统在运行过程中,由于感性负载的存在,使电网无功功率大量增加。另外,近些年来,国民经济各部门大力推广使用各种新型的电力电子整流装置,他们在减少能量耗损的同时,也带来了功率因数下降、电压波动、闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题。其最终结果都是使配电设备的使用效能得不到充分发挥,设备的附加功耗增加。因此,进行有效的无功功率补偿,提高功率因数是电网及电力系统安全经济运行的重要保证。毫无疑问,无功功率补偿的研究势在必行。 我国与世界上发达国家相比,无论从电网功率因数还是补偿深度来看,都有较大差距,因此在我国大力推广无功补偿技术尤为迫切。 对于实际应用的MCR,要求能够自动控制。本文采用以单片机为核心的控制器方案,包括检测电路、控制电路、触发电路、键盘显示电路和通信电路等。检测电路用于检测变压器二次侧的电压和电流并获耿同步信号;控制电路根据相应的控制策略,对检测信号和给定输入量进行计算,给出控制信号;触发电路根据控制信号输出的控制信号产生相应触发角的晶闸管触发脉冲;键盘可用来输入各种控制指令,显示电路可以直观的输出系统的各种状态;通信电路提供与控制站的数据交换,以便实现电力系统的集中控制。 文中对补偿器模型进行了实验验证,实验结果与文中分析一致,说明了本文补偿理论的正确性和可行性。
上传时间: 2013-06-22
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随着电力电子技术、微处理器技术以及新的电机控制技术的发展,交流调速性能日益提高。变频调速技术的出现使交流调速系统有取代直流调速系统的趋势。但是国民经济的快速发展要求交流变频调速系统具有更高的调速精度、更大的调速范围和更快的响应速度,一般的通用变频器已经不能满足工业应用的需求,而交流电机矢量控制调速系统能够很好的满足这个要求。矢量控制(Field Oriented Control),能够实现交流电机电磁转矩的快速控制,本文对三相交流异步电机的矢量控制系统进行了研究和分析,以高性能数字信号处理器为硬件平台设计了基于DSP的三相交流异步电机的矢量控制系统,并分析了逆变器死区效应的产生,实现了逆变器死区的补偿。 本文介绍了交流调速及其相关技术的发展,变频调速的方案以及国内外对矢量控制的研究状况。以三相交流异步电机在三相静止坐标系下的数学模型为基础,通过Clarke变换和Parke变换得到三相交流异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型,并利用转子磁场定向的方法,对该模型进行分析,设计了转子磁链观测器,以实现交流电机电流量的有效解耦,得到定子电流的转矩分量和励磁分量。仿照直流电机的控制方法,设计了矢量控制算法的电流与速度双闭环控制系统。设计了以TMS320LF2407A为主控制器的硬件平台,在此基础上实现了矢量控制算法,论述了电压空间矢量调制(SVPWM)的原理和方法,并对其进行了改进。最后对逆变器的死区进行了补偿。 实验表明基于转子磁场定向的矢量控制(FOC)系统,结构简单,电流解耦方便,动态性能好,精度较高,能够基本满足现代交流电机控制系统的转矩和速度要求。
上传时间: 2013-05-24
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异步起动永磁同步电动机有别于调速永磁同步电动机,转子上设有起动绕组,具有在某一频率和电压下的自行起动能力,同传统的三相感应电动机相比,具有在宽负载范围内效率高、功率因数高的优点,符合国家“节能环保”的指导方向,有广泛的应用前景。 这种电机自问世以来,就受到普遍关注与重视,经过二十几年的研究与发展,三相异步起动永磁同步电动机的设计技术逐渐成熟,并且已经开始被用于某些工业场合,但由于转子磁路结构相对复杂,电动机的优化设计方法尚不完善,因而一直以来未得到大范围内的推广和应用。 本课题以此为切入点,以小功率三相异步起动永磁同步电动机的批量生产为目标,本着转子结构尽可能简单、加工工艺尽可能简化、同时电机性能尽可能提高的原则,对异步起动永磁同步电动机的优化设计方法进行研究。在研究过程中,作者应用Maxwell、Magneforce和Magnet等电机设计仿真软件,系统分析了永磁体的嵌放深度、定转子的齿槽配合、以及定转子的磁路饱和等问题对电机性能的影响,最终设计并制成一台容量为1.1kW的四极径向磁路式异步起动永磁同步电动机,样机的性能测试实验结果与仿真所得结果吻合,成本预算与各方面性能指标均满足设计需求。 在样机制成后,作者进一步对样机的设计进行了优化,实验结果证明所设计异步起动永磁同步电动机完全可以替代同规格的1.1kW,Y90S-4感应电动机。
上传时间: 2013-07-31
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随着焊接技术、控制技术以及计算机信息技术的发展,对于数字化焊机系统的研究已经成为热点,本文开展了对数字化IGBT逆变焊机控制系统的研究工作,设计了数字化逆变焊机的主电路和控制系统的硬件部分。 本文首先介绍了“数字化焊机”的概念,分析了数字化焊机较传统的焊机的优势,然后结合当前数字化焊机的国内外发展形势,针对数字信号处理技术的特点,阐明了进行本课题研究的必要性和研究内容。文章随后列出了整个数字化逆变焊机的设计思路和方案,简要介绍了数字信号处理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特点,较为详细地解释了以DSP为核心的控制系统设计过程。根据弧焊电源控制的要求,选择了控制器的DSP型号。 逆变焊机的主电路采用输出功率较大的IGBT全桥式逆变结构(逆变频率20KHz),由输入整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输出整流电路和输出直流电抗器组成。文中简略介绍了主电路的设计要点及元件的选型和参数的计算,并对所设计的主电路进行了Matlab计算机仿真研究。 在控制系统的设计中,采用TI(美国德州仪器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作为CPU,由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特点,为弧焊逆变器控制系统真正实现数字化提供了条件。在DSP最小系统、电压电流采样调理模块、保护模块、键盘与显示模块等主要模块的作用下对整个焊接电源进行了实时的闭环控制与焊接过程的实时监控。控制电路采用脉宽调制方式(PWM)进行输出控制,即:控制IGBT的导通时间来实现焊机输出功率与输出特性的控制。设计了专门的“分频电路”,DSP输出的控制脉冲经过“分频电路”分成两路后,再经IGBT专用驱动模块M57959L,进行功率放大后,触发IGBT。DSP对输出电流和电弧电压进行实时采样,采用离散的PI控制算法计算后,输出相应的控制量来实时调节IGBT驱动脉冲的脉宽,进而调制输出电流,达到控制焊机输出的目的。 经过实验,得到了相应的输出电压电流波形、PWM波形和IGBT门极驱动的实验波形,该控制系统基本符合逆变焊机的工作要求。 最后,在对本文做简要总结的基础上,对于本逆变焊机的进一步完善工作提出了建议,为数字化焊机控制系统今后更加深入的研究奠定了良好的基础。
上传时间: 2013-08-01
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带整流负载的同步发电机在一些需要高品质直流电源的场所,如舰船电力推进、邮电通讯、飞机等电源系统得到了广泛应用,并且受到了许多学者的关注,其研究领域主要涉及数字仿真、数学模型、稳态分析以及运行稳定性等方面。 本文对MATLAB/Simulink中的电机模型进行了深入的研究。针对MATTAB中电机仿真模型的不足和本文研究的需要,提出了同步发电机定、转子分解的状态方程,利用MATLAB工具箱建立了新的同步电机仿真模型并进行了封装,为进行带整流桥负载同步电机系统的分析与研究打下了很好的基础。 对带整流桥负载同步发电机整流系统稳态运行特性进行了分析,采用定、转子分解模型建立了整流系统仿真模型。证明了在假定转子磁链守恒,即忽略转子电阻影响的条件下,定、转子分解模型很容易转变为带三相对称非线性负载的同步电机稳态分析模型。介绍了根据这一模型推导出的解析计算公式,给出了计算方法和步骤,并编写了计算程序,便于工程上直接使用。与仿真结果的对比验证了该解析计算的正确性。同时,仿真证实了忽略转子电阻影响会给计算结果带来一定的误差,但是,在转子电阻正常值范围内,忽略其影响是允许的。 对带有反电动势负载的同步发电机整流系统的稳定性进行了仿真研究,将系统中的各个参数对系统稳定性的影响进行了仿真。为了解决稳定性仿真计算量大、计算时间长的问题,利用同步电机换相计算的稳态公式,对同步电机分解模型的定子部分和整流桥部分进行了简化处理,得到了同步发电机整流系统稳定性分析简化模型。通过两种模型的仿真计算,证实了该简化模型与非简化模型的仿真结果相当一致。这样既解决了带有反电动势负载的同步发电机整流系统的稳定性仿真计算的计算速度问题,也证明了换相过程及其产生的谐波对系统的稳定性没有影响。
上传时间: 2013-06-19
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随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置被广泛应用到各个领域,其中相当一部分负荷具有非线性或具有时变特性,使电网中暂态冲击、无功功率、高次谐波及三相不平衡问题日趋严重,给电网的供电质量造成严重的污染和损耗.因此,对电力系统进行谐波抑制和无功补偿,提高电网供电质量变得十分重要.电力有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)与无源滤波器相比,APF具有高度可控制和快速响应特性,并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率和谐波功率,其特性不受系统影响,无谐波放大威胁.并联型电力有源滤波器(Shunt Active Power Filter,简称SAPF)更是得到了广泛的应用. 近年来,自适应算法中的递推最小二乘法(简称RLS)应用越来越广泛,该算法简单,收敛速度快.应用基于RLS自适应算法的滤波器(简称RLS滤波器),可以快速有效的滤除杂波,同时自动调整滤波器参数,不断改进滤波性能,最终得到所需的信号. 本文研究了基于平均功率和RLS自适应算法的并联型有源滤波器.它的参考电流是一个同电网相电压同相位的三相平衡的有功电流,它包含两个分量:一个是由实测的三相负载瞬时功率计算得到的,基于平均功率算法的电网应该为负载各相提供的有功电流瞬时参考值;另一个是为了维持有源滤波器中逆变器的直流母线电压基本恒定,主要通过RLS滤波器计算得出的电网各相应该提供的有功电流瞬时参考值.两个分量的计算共同构成了该有源滤波器参考电流的计算.补偿电流指令值与实际补偿电流比较生成控制逆变桥工作的PWM脉冲,生成补偿电流,达到补偿负载无功和抑制谐波的目的. 应用RLS滤波器得到维持直流母线电压恒定的直流侧有功系数A<,dc>,克服了传统PI控制中参数难以得到且由于参数过于敏感而导致补偿后电流纹波太大的问题.使得当稳态时SAPF自身的功率损耗和暂态负载变化时因为直流侧电容提供电网和负载之间的有功功率差而引起的电压的波动迅速反馈到指令电流的计算中.RLS算法收敛快,SAPF实时性大大提高.基于该方法的SAPF结构简单,无需锁相器. 根据本文的算法应用MATAB建立了仿真系统,仿真结果表明基于该算法的SAPF的可行性和实时性.
上传时间: 2013-04-24
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电压源型PWM逆变器在当前的工业控制中应用越来越广泛,在其应用领域中,交流电动机的运动控制是其很重要的组成部分。在PWM逆变器的控制过程中,设置死区是为了避免逆变器的同一桥臂的两个功率开关器件发生直通短路。尽管死区时间很短,然而当开关频率很高或输出电压很低时,死区将使逆变器输出电压波形发生很大畸变,进而导致电动机的电流发生畸变,电机附加损耗增加,转矩脉动加大,最终导致系统的控制性能降低,甚至可能导致系统不稳定。为此,需要对逆变器的死区进行补偿。本文针对连续空间矢量调制提出了一种改进的减小零电流钳位和寄生电容影响的死区效应补偿方法;针对断续空间矢量调制提出了通过改变空间矢量作用时间,来改变驱动信号脉冲宽度的补偿方法,并对这两种方法进行了理论分析和仿真研究。 本文首先详细分析了死区时间对逆变器输出电压和电流的影响,以及功率开关器件寄生电容对输出电压的影响。其次对已提出的减小零电流钳位和寄生电容影响的死区效应补偿方法进行了理论分析,该方法先计算出补偿电压,再对由零电流钳位现象引起的补偿电压极性错误进行校正,极性校正的参考量为d轴补偿电压的幅值,然而补偿电压的大小随电流的变化而变化,因此该方法存在电压极性校正时参考量为变化量的缺点,而且该方法只适用于id=0的控制方式,适用性较差。针对这些问题,本文提出了改进的减小零电流钳位和寄生电容影响的补偿方法,改进后的方法是先对由零电流钳位现象引起的电流极性错误进行校正,然后再计算补偿电压的大小,电流极性校正时的参考量为三相电流极性函数转化到γ-坐标系的函数sγ的幅值,sγ的幅值与补偿电压大小无关为恒定值,而且适用于任何控制方式,适应性强。再次把改进的减小零电流钳位和寄生电容影响的死区效应补偿方法应用到PMSM矢量控制系统中,采用MATLAB和Pspice两种方法进行了仿真研究,仿真结果验证了补偿方法的有效性。对两种仿真结果的对比分析,表明PSpice模型能更好的模拟逆变器的非线性特性。 最后,文章分析了连续空间矢量调制和断续空间矢量调制的输出波形的区别和死区对两种波形影响的不同。针对DSP芯片TMS320LF2407A硬件产生的断续SVPWM波,提出了根据电压矢量和电流矢量的相位关系,通过改变空间矢量作用时间,来改变驱动信号脉冲宽度,对其进行死区补偿的方法。给出了基本空间矢量作用时间调整的实现方法,并建立了MATLAB仿真模型,进行仿真研究,仿真结果验证了补偿方法的正确性和有效性。
上传时间: 2013-06-04
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继电保护装置是保证电力系统安全稳定运行的重要装置之一,近几年来,随着变电站综合自动化技术的发展及其在全国变电站的推广,研究和开发集保护、测量、控制和通讯于一体的微机测控保护装置已成为各国电力部门的普遍要求。 本文首先对研究丌发的35kV线路微机测控保护装置的软硬件做了简述,介绍了本装置所采用的保护算法,并给出了保护的流程图和逻辑框图。随后介绍了我国变电站自动化通信系统中正在应用的几种常用电力远动规约,详细介绍了目前使用比较广泛的继电保护通信规约IEC 60870-5-103,对规约的应用层功能、链路传输规则、103规约三层参考模型及通讯帧格式进行了详细的分析,并给出了103规约在35kV线路微机测控保护装置上的实现,上位机软件基于Visual C++6.0编程,采用SQLServer作为数据库服务器软件。 最后,本文对装置进行了专业测试,测试结果表明,本装置能实现基本的保护功能以及实现遥控、遥信、遥测等通信功能,与传统微机保护装置相对比本装置具有测量精度高、动作迅速可靠、可以进行远程通信等优点。
上传时间: 2013-04-24
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随着电力系统自动化水平的提高以及新的变电站通信标准IEC61850的正式颁布,研究新型数字保护装置已经变的刻不容缓。本论文围绕设计和研制一套能符合IEC61850标准下变电站应用的新型数字保护装置这一课题,主要研究以太网通信在数字保护中应用的可行性并参与设计基于双网冗余的高速以太网通信网络的网络化数字保护平台,在基于网络化数字保护平台上移植嵌入式操作系统Vxworks,讨论基于VxWorks的微机保护任务的划分并详细介绍了实现馈线保护的功能和试验测试结果。 论文开始概述了目前国内外数字继电保护产品技术的发展现状并简单分析了变电站自动化通信网络和系统标准IEC61850,对未来保护装置发展趋势进行了展望,明确了微机继电保护装置网络化、平台化、标准化的发展方向。本课题组研制的网络化数字保护装置则充分的考虑了IEC61850标准分层的意义和未来变电站自动化系统发展的必然趋势,其研究对变电站改造和建设符合lEC61850标准的变电站自动化系统有重要意义。 论文首先分析数字式继电保护装置硬件平台的发展过程,介绍了基于以太网通信技术的通用网络化数字保护硬件平台设计构想,并说明了全网络化数字保护平台的优点。全网络化数字保护平台采用模件化设计,整个装置具体功能模件包括交流变换模件、数据采集模件、数据计算和逻辑处理模件、开入开出模件、以太网Hub模件、电源模件以及人机接口模件。 其次,概述以太网通信技术的发展和技术特点,并分析以太网通信技术应用于变电站自动化系统的可行性。根据提高以太网通信实时性的研究现状,介绍双网冗余高速以太网通信方案的实现,特别详细阐述了基于以太网控制芯片LAN91Clll的以太网通信接口的设计,给出LAN91C111的初始化、以太网通信发送模块以及以太网通信中断接受模块的流程。 再次,分析了在继电保护产品软件系统中应用前后台系统和嵌入式实时操作系统的区别,阐明在继电保护硬件平台上应用嵌入式实时操作系统VxWorks的优势。并重点阐述在嵌入式处理器AT91RM9200上移植VxWorks实时操作系统的过程。 论文分析了数字继电保护软件任务划分的基本原则,合理划分数字保护的任务和任务优先级,并通过调试工具WindView验证任务调度的正确性。详细的介绍网络化数字保护平台上实现馈线保护的具体功能和保护逻辑,最后通过试验测试,证明装置各项性能优越。 最后,对本论文所开展的工作作了总结,并对进一步研究的方向进行了展望。
上传时间: 2013-04-24
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