本文針對(duì)電力變壓器的電磁設(shè)計(jì)過程、優(yōu)化方法、優(yōu)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),以及優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)中采用的技術(shù)和處理方法展開了深入的討論和研究,開發(fā)了一套干式變壓器電磁計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。論文工作主要包括以下幾方面的內(nèi)容: (1)綜述了電力變壓器的結(jié)構(gòu)特征和傳統(tǒng)電磁設(shè)計(jì)的流程,分析了變壓器電磁設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)目標(biāo)、方案組合等重點(diǎn)問題,研究了變壓器的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的選擇和計(jì)算。同時(shí)對(duì)變壓器電磁設(shè)計(jì)計(jì)算的細(xì)節(jié)做了深入分析,理清了變壓器設(shè)計(jì)中各個(gè)步驟、各個(gè)部件之間的相互關(guān)系,成功地將變壓器計(jì)算中的一些核心的計(jì)算過程程序化。 (2)深入研究和分析了目前變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐中所采用的優(yōu)化方法,包括比較成熟的循環(huán)遍歷法和其他還處于研究階段或還有缺陷的方法,對(duì)這些算法的原理、應(yīng)用情況、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較和總結(jié)。 (3)將ODBC(開放數(shù)據(jù)庫(kù)互連)和OLE(對(duì)象鏈接和嵌入)自動(dòng)化技術(shù)引入電力變壓器的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,一改以往的設(shè)計(jì)軟件封閉的弊病,具有出色的可擴(kuò)展性,充分利用了現(xiàn)代操作系統(tǒng)環(huán)境的先進(jìn)功能。以oLE自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算單自動(dòng)生成技術(shù),使變壓器設(shè)計(jì)軟件能夠在更大程度上協(xié)助設(shè)計(jì)人員的工作,將設(shè)計(jì)人員從簡(jiǎn)單勞動(dòng)中解脫出來,使設(shè)計(jì)軟件能夠真正成為全面的變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。 (4)將各種型式的敞開式和環(huán)氧澆注干式變壓器電磁計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)整合到同一系統(tǒng)中,方便了用戶不同的設(shè)計(jì)要求,同時(shí)根據(jù)專家理論設(shè)計(jì)了眾多人工干預(yù)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),令本軟件更具有系統(tǒng)性、實(shí)用性、開放性和個(gè)性。 (5)對(duì)當(dāng)前熱門的非晶合金變壓器進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,并指出非晶合金變壓器的優(yōu)缺點(diǎn),分析了其即將全面使用的趨勢(shì)。同時(shí)對(duì)非晶合金干式變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和探討,給下一步的工作指明了方向。
標(biāo)簽: 干式變壓器 優(yōu)化設(shè)計(jì) 電磁計(jì)算
上傳時(shí)間: 2013-05-28
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由于干式變壓器的優(yōu)良性能以及在特種場(chǎng)合下對(duì)干式變壓器的應(yīng)用需求,當(dāng)前我國(guó)干式變壓器市場(chǎng)空間廣闊,競(jìng)爭(zhēng)激烈。但是目前國(guó)內(nèi)許多干式變壓器生產(chǎn)廠家仍然停留在手工設(shè)計(jì)計(jì)算階段,設(shè)計(jì)的效率低、周期長(zhǎng)、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(fā)實(shí)用性干式變壓器CAD系統(tǒng)為目的,本文對(duì)該集成軟件的系統(tǒng)分析及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 首先,在總結(jié)干式變壓器手工設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,借鑒變壓器的通用優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,結(jié)合干式變壓器的特點(diǎn),建立了干式變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。以鐵芯直徑、窗高、內(nèi)線圈匝數(shù)、外線圈電流密度、內(nèi)線圈電流密度為變量,采用改進(jìn)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行干式變壓器單機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機(jī)制中,解決了傳統(tǒng)遺傳算法過早收斂的問題。其與傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化結(jié)果對(duì)比表明:新的算法收斂性較好,優(yōu)化效果較明顯,算法是成功的。并根據(jù)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(guī)格變壓器聯(lián)系起來,得到系列變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型,然后使用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)中小型干式變壓器中套用同一個(gè)機(jī)座的系列優(yōu)化問題進(jìn)行了探討,并在此基礎(chǔ)上建立了干式變壓器系列優(yōu)化的軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。 其次,在軟件設(shè)計(jì)方面選用C++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,采用Visual Basic進(jìn)行界面編寫,且運(yùn)用ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)了VB與AutoCAD軟件的連接。該設(shè)計(jì)不但能夠?qū)Ω墒阶儔浩鬟M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并且添加了CAD制圖功能。本文對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐的干式變壓器CAD系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究,詳細(xì)探討了該集成軟件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 最后,在各項(xiàng)性能指標(biāo)都滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,以SC9-50/10型號(hào)和SCB9-1250/10型號(hào)的干式變壓器為例進(jìn)行單機(jī)優(yōu)化,變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪;以系列號(hào)SC9-50/10四個(gè)規(guī)格變壓器為例進(jìn)行系列優(yōu)化,分別按照不同的權(quán)重來進(jìn)行系列優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化方案1時(shí),總成本下降了3.26﹪;優(yōu)化方案2時(shí),總成本下降了3.1﹪??梢姡_(dá)到了預(yù)期效果,干式變壓器成本有效降低。
標(biāo)簽: CAD 干式變壓器 優(yōu)化設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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電纜偏心嚴(yán)重影響電纜的質(zhì)量,因此在電纜生產(chǎn)時(shí)必須要進(jìn)行偏心檢測(cè)。該文針對(duì)目前我國(guó)電纜偏心檢測(cè)技術(shù)落后的現(xiàn)狀,提出采用電渦流檢測(cè)方法來研制可以對(duì)電纜進(jìn)行在線實(shí)時(shí)偏心檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng),并對(duì)此項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究。 該文先從偏心傳感器、數(shù)據(jù)采集器和上位機(jī)系統(tǒng)三大部分對(duì)電渦流式電纜偏心檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)。完成了偏心傳感器探頭的設(shè)計(jì)并解決了偏心傳感器振蕩電路的電源供應(yīng)問題和信號(hào)從旋轉(zhuǎn)部件到靜止部件的傳輸問題。以TLC2543A/D轉(zhuǎn)換器和AT89C52單片機(jī)為核心器件設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集器,完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,并通過RS-232串行通訊把采樣數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)。利用VisualBasic語(yǔ)言開發(fā)了軟件系統(tǒng),對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了輸出顯示。 為了提高檢測(cè)系統(tǒng)的精度,系統(tǒng)中采用了模擬濾波器和數(shù)字濾波器。根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的特點(diǎn),分別確定了模擬濾波器和數(shù)字濾波器的性能指標(biāo),設(shè)計(jì)了抗混疊的3階巴特沃思模擬濾波器和5階橢圓型ⅡR低通數(shù)字濾波器,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。在靜態(tài)的電纜偏心檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)濾波器的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。 偏心傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,它的性能至關(guān)重要。該文通過構(gòu)造的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)偏心傳感器的性能進(jìn)行了研究,分析了被測(cè)電纜線芯直徑、檢測(cè)線圈的匝數(shù)和檢測(cè)探頭的尺寸對(duì)偏心傳感器性能的影響。
標(biāo)簽: 電渦流 檢測(cè)技術(shù) 電纜
上傳時(shí)間: 2013-06-19
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變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用發(fā)展十多年來,為保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。但目前也多少存在著二次接線復(fù)雜,自動(dòng)化功能獨(dú)立、堆砌,缺少集成應(yīng)用和協(xié)同操作,數(shù)據(jù)缺乏有效利用等問題。這些問題大多是由變電站整體數(shù)字化水平不高、缺乏能夠完備實(shí)現(xiàn)信息標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備之間互操作的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)造成的。 電力工業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)化改革的深入對(duì)供電質(zhì)量和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求不斷提高,作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端,變電站數(shù)字化、信息化的要求越發(fā)迫切,數(shù)字化變電站成為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。電子式電流/電壓互感器、智能開關(guān)等智能化一次設(shè)備的誕生使建設(shè)數(shù)字化變電站成為可能,高速、可靠和開放的通信網(wǎng)絡(luò)以及完備的通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)的保障,特別是最新頒布的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)-IEC 61850為建設(shè)數(shù)字化變電站提供了全面規(guī)范。本文以IEC 61850和基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象,結(jié)合新架構(gòu)的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)研制的具體實(shí)踐,展開專門研究,主要內(nèi)容包括: ◇ IEC 61850的理論分析①揭示了IEC 61850與數(shù)字化變電站的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。 ②總結(jié)了IEC 61850的內(nèi)涵,通過分析說明IEC 61850不再是簡(jiǎn)單的通信協(xié)議,更多意味的是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能建模方法。 ③歸納了IEC 61850的主要技術(shù)特征,包括功能分層的變電站、面向?qū)ο蟮男畔⒛P?、功能與通信的解耦、變電站配置語(yǔ)言和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述等。 ④從“類”的角度入手分析了IEC 61850信息模型,指出信息模型具備了類的共性和特性。以合并單元為例,對(duì)信息模型的屬性和服務(wù)進(jìn)行了具體分析。 ◇ IEC 61850的應(yīng)用研究①?gòu)南到y(tǒng)和設(shè)備兩個(gè)層面總結(jié)了實(shí)踐IEC 61850的一般步驟。 ②分析了采樣值傳輸(SVC)和通用變電站事件(GSE)2類重要的通信服務(wù)。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE,時(shí)間及時(shí)間同步等通信模型的特殊通信服務(wù)映射。 ④討論了信息模型實(shí)體的構(gòu)建方法,即如何讓設(shè)備的實(shí)際功能、運(yùn)行機(jī)制和數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確和完備的實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)應(yīng)信息模型的所有細(xì)節(jié)。IEC 61850沒有對(duì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的具體方法作出規(guī)定,這給各廠商在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上留出了足夠的自由發(fā)揮空間。但同時(shí)我們注意到若僅在“形態(tài)”層面上實(shí)踐IEC 61850,而不顧及IEC 61850的內(nèi)涵和應(yīng)用價(jià)值,則可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)IEC 61850的預(yù)定目標(biāo)或使IEC 61850的有益效果大打折扣。出于如此考慮,在提出3種可能的構(gòu)建方案的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析從中選擇出作者認(rèn)為最優(yōu)的方案,并給出了示例。 ◇基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)(CNDS)的研究①在分析以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)存在延時(shí)不確定的問題,總結(jié)了提高以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性能的主要措施,并從中選擇出適用于CNDS的措施。 ②分析了CNDS的特征,特別是與同樣基于以太網(wǎng)的一般局域網(wǎng)的區(qū)別,針對(duì)CNDS在網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性等方面的特殊要求,提出了應(yīng)對(duì)措施和解決方案。 ③提出了過程子網(wǎng)和全站惟一網(wǎng)絡(luò)2種組網(wǎng)方案。通過分析各自的特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)難度,指出過程子網(wǎng)目前較易實(shí)現(xiàn),而全站惟一網(wǎng)絡(luò)將憑借信息高度共享等優(yōu)勢(shì)成為CNDS的最終形態(tài)。闡述了VLAN、由交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余等組網(wǎng)技術(shù)在SAS中的應(yīng)用方法及IED自身通信冗余的實(shí)現(xiàn)方法。 ④歸納了CNDS數(shù)據(jù)流的類型和到達(dá)時(shí)間規(guī)律:建立了簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)流模型為表征數(shù)據(jù)流、研究數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)特征和分析CNDS性能提供了有用工具;分析了TcP協(xié)議及其運(yùn)行機(jī)制,提出了TcP應(yīng)用于CNDS的優(yōu)化方法。 ⑤利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù),建立了EMAC和TCP/IP仿真節(jié)點(diǎn)模型,對(duì)以太網(wǎng)、TCP和交換式以太網(wǎng)的基本特征等進(jìn)行了仿真研究;依據(jù)CNDS實(shí)際承載的功能,建立了過程子網(wǎng)和站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)仿真模型,圍繞網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和端到端延時(shí)等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo),對(duì)不同組網(wǎng)方式和應(yīng)用功能下的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了考察,得出了具有普遍適用性的結(jié)論和建議,為分析解決此類問題提供了通用方法。 ◇可接入CNDS的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)①闡述了一種新架構(gòu)的、能夠無(wú)縫接入CNDS并具有多種運(yùn)行方式的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)的軟硬設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。提出了適用于數(shù)字保護(hù)的RTOS多任務(wù)劃分方法。 ②以饋線保護(hù)測(cè)控裝置為例,建立了平臺(tái)的IEC 61850信息模型。以此為基礎(chǔ),在平臺(tái)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了利用SMV和GOOSE報(bào)文傳輸采樣值和開入/開出信息,即實(shí)現(xiàn)了遵循IEC 61850的過程層通信,為平臺(tái)接入IEC 61850系統(tǒng)和數(shù)字化變電站做好了準(zhǔn)備。 ③進(jìn)行了保護(hù)測(cè)量功能和過程層通信試驗(yàn),驗(yàn)證了平臺(tái)的可用性和過程層通信的可靠性,為類似設(shè)計(jì)方法在間隔層IED上的應(yīng)用提供了可信依據(jù)。
上傳時(shí)間: 2013-05-28
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高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高,在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),其主要問題在于:(1)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué);(2)轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長(zhǎng)度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗;通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng),進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括: 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長(zhǎng)度對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比,利用傅里葉變換,得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量,然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗,通過有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明:3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量,該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長(zhǎng)度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響,在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明:隨著槽開口的增加或者氣隙長(zhǎng)度的減小,轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮,2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量,其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步,在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗,是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響,分析表明:永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān),對(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī),當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí),永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗;反之,永磁體分塊會(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度,在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)的屏蔽作用,在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明:盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗,但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性,其產(chǎn)生的渦流磁場(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)的諧波分量,使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降,整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響,研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小,當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí),轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸,設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī),通過研究表明:電感越大,電流變化越平緩,電流的諧波分量越低,轉(zhuǎn)子渦流損耗越小,因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)性能的影響,結(jié)果表明:平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子:?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析,實(shí)驗(yàn)研究表明:由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理,單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40,000rpm以上時(shí),保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦,破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡,導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗,而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100,000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng),進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗的影響,研究表明:銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗,使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2;斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量,使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計(jì)算繞組反電勢(shì)系數(shù)的方法,得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升,有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽: 無(wú)刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間: 2013-05-18
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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)通過在能量變換電路中增加一個(gè)比較器電路被提取出來。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?;ジ衅鞲邏簜?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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電流互感器是電力系統(tǒng)中最重要的高壓設(shè)備之一。它被廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、電力系統(tǒng)分析之中,關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全性與可靠性。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量和數(shù)字化方向的發(fā)展,傳統(tǒng)的電磁式電流互感器很難滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的進(jìn)一步要求。因此,研究基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)及數(shù)字處理技術(shù)的以電子式電流互感器(ECT)為代表的、新型的高精度電流互感器成了大勢(shì)所趨。在電子式電流互感器的應(yīng)用研究中,ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外電子式電流互感器發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行了描述,并對(duì)已有的電子式電流互感器的高壓側(cè)供能方式進(jìn)行了總結(jié)。論文根據(jù)本課題組所研究的電子式電流互感器的特點(diǎn),對(duì)電子式電流互感器的高壓側(cè)供能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,提出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。 本文首先設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于高壓電子式電流互感器的數(shù)字化激光電源,包括大功率激光器的驅(qū)動(dòng)電路、基于16位低功耗單片機(jī)MSP430的過流保護(hù)電路和恒溫控制電路、輸入電路、顯示電路、以及高壓側(cè)變換電路。其供能部分由低電位側(cè)的大功率激光光源產(chǎn)生激光輸出,經(jīng)光纖將激光能量傳輸?shù)竭_(dá)高電位側(cè)的光電池,再由光電池進(jìn)行光功率到電功率的光電變換后,形成滿足光電電流互感器傳感頭部分所需的電壓輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該電源可以提供穩(wěn)定的6V電壓,其功率不少于300mW。 本文又設(shè)計(jì)了了一種應(yīng)用于高壓側(cè)電子裝置中的CT電源方案:通過一個(gè)特制的電流互感器(CT),直接從高壓側(cè)一次母線電流獲取電能,憑借在CT和整流橋之間串聯(lián)的一個(gè)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。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該電源能輸出穩(wěn)定的5V直流電壓,紋波不超過25mV。 最后,本文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)問題,延長(zhǎng)了激光器的使用壽命。
上傳時(shí)間: 2013-06-05
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基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究
上傳時(shí)間: 2013-07-08
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在電力系統(tǒng)容量日益擴(kuò)大和電網(wǎng)電壓運(yùn)行等級(jí)不斷提高的潮流下,傳統(tǒng)電磁式互感器在運(yùn)行中暴露出越來越多的弊端,難以滿足電力系統(tǒng)向自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化的發(fā)展需求,電子式互感器取代傳統(tǒng)電磁式互感器已經(jīng)成為一種必然的趨勢(shì),并成為人們研究的熱點(diǎn)。本文圍繞電子式電流互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。 Rogowski線圈是電流傳感元件,本文總紿了Rogowski線圈的基本原理,其中包括線圈的等效電路和相量圖,線圈的電磁參數(shù)計(jì)算。在理論研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件,文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結(jié)構(gòu),針對(duì)其自身結(jié)構(gòu)缺陷和工作環(huán)境的電磁干擾,提出具有針對(duì)性的電磁兼容設(shè)計(jì)方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩(wěn)定性的重要因素之一。模擬積分器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、輸入動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn);數(shù)字積分器具有性能穩(wěn)定,精度高等優(yōu)點(diǎn)。后者的優(yōu)勢(shì)使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實(shí)用化研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。本文設(shè)計(jì)了一套數(shù)字積分器設(shè)計(jì)的方法,其中包括了積分算法的選擇,積分輸入采樣率和分辨率的確定,數(shù)字積分器的通用結(jié)構(gòu),積分初值的選擇方法等。 為了保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定,文章中的系統(tǒng)只采用激光供電模式,降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功耗就成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。文章中介紹了一些實(shí)用的低功耗處理方法,分析了激光器的特性,光電池的特性和光電轉(zhuǎn)換器件的特性,并根據(jù)這些器件的特性,改進(jìn)了數(shù)據(jù)發(fā)送激光器的驅(qū)動(dòng)電路,大幅度降低了系統(tǒng)的功耗,保證了系統(tǒng)在較低供電功率條件下的正常運(yùn)行。 論文最后對(duì)全文工作進(jìn)行總結(jié),提出進(jìn)一步需要解決的問題。
標(biāo)簽: 電子式互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-07-10
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近年來,光伏發(fā)電技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,太陽(yáng)能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能大規(guī)模利用的必然趨勢(shì)。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)過程,然后對(duì)光伏陣列的最大功能點(diǎn)跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互子系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了1套額定功率為3KW的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器,采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對(duì)整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)過程和電路原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率,光伏陣列都要求工作在最大功率點(diǎn)處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法,給出了整個(gè)算法在DSP中的實(shí)現(xiàn)過程。 并網(wǎng)逆變器輸出級(jí)的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級(jí)的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型,深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對(duì)輸出電流的影響,提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字PI控制,并給出了其在DSP中的實(shí)現(xiàn)過程。 為完成對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置,設(shè)計(jì)了人機(jī)交互子系統(tǒng),該系統(tǒng)是一個(gè)小型嵌入式系統(tǒng),用MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程。 最后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
標(biāo)簽: 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時(shí)間: 2013-05-26
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