本文利用Maxwell 3D軟件對(duì)交流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發(fā)的專門用于三維電磁場(chǎng)仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)為例，對(duì)不同激勵(lì)下交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性進(jìn)行分析；編寫電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真程序，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，并進(jìn)一步分析其動(dòng)態(tài)特性；同時(shí)對(duì)電磁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)交流接觸器特性的影響進(jìn)行了分析。主要為以下幾個(gè)方面: 首先，利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元模型，對(duì)模型進(jìn)行有限元分析，計(jì)算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力，仿真電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性。繪制出交流接觸器的靜態(tài)電磁場(chǎng)分布及吸力特性。 其次，用Visual C++編程語言編制程序，仿真交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程。 再次，對(duì)交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)分析。得出CJ20-25型交流接觸器動(dòng)態(tài)電流、吸力特性，并對(duì)動(dòng)鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動(dòng)態(tài)吸力與反力特性的匹配、總動(dòng)能和碰撞損失能量與合閘相角的關(guān)系特性進(jìn)行了具體分析。同時(shí)，將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動(dòng)態(tài)特性作了比較。 最后，利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)靜態(tài)吸力、動(dòng)態(tài)特性的影響。 經(jīng)過以上各方面的分析可知：采用Maxwell 3D軟件的強(qiáng)大的電磁場(chǎng)有限元分析功能進(jìn)行電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性的分析與仿真，模擬真實(shí)的工作環(huán)境，可以在樣機(jī)制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少樣機(jī)制作，降低試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標(biāo)，具有實(shí)際意義。
標(biāo)簽： 交流接觸器 電磁 機(jī)構(gòu)
上傳時(shí)間： 2013-07-15
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勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，對(duì)同步發(fā)電機(jī)乃至電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要影響。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜，對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性提出了更高的要求。本文根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，研究開發(fā)了以TMS320F2812芯片為控制核心的同步發(fā)電機(jī)DSP勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 本文首先介紹了數(shù)字勵(lì)磁的發(fā)展歷程、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，然后介紹了同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)，提出了基于數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320F2812 控制的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案。 在詳細(xì)解釋功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基礎(chǔ)上，提出了勵(lì)磁系統(tǒng)的主要硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)方法；完成了IGBT勵(lì)磁裝置主回路和 IGBT 保護(hù)及驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)；進(jìn)行調(diào)節(jié)器硬件設(shè)計(jì)，給出了硬件原理圖和軟件流程圖；利用TMS320F2812芯片強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)和高速的實(shí)時(shí)處理能力，用單片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了交流采樣、變速積分 PID控制算法、PWM功率調(diào)節(jié)和系統(tǒng)保護(hù)等功能。TMS320F2812芯片的引入，大大簡化了勵(lì)磁控制器的硬件結(jié)構(gòu)，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 最后，為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的有效性和控制效果，采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)了勵(lì)磁控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的仿真模型。仿真結(jié)果表明，采用 TMS320F2812的同步發(fā)電機(jī)IGBT勵(lì)磁系統(tǒng)具有響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)靈敏、控制性能優(yōu)良等特點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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勵(lì)磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響電機(jī)及電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。 基于此，利用仿真的方式對(duì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究并給出了相關(guān)結(jié)論，同時(shí)提出了一些新的控制算法，并建立了一個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)。 首先，從同步電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)的模型入手，根據(jù)研究需要修改了同步電機(jī)的仿真模型，詳細(xì)地介紹了檢測(cè)單元、控制單元和勵(lì)磁系統(tǒng)主回路模型，在總結(jié)普通PID調(diào)節(jié)方式不足的基礎(chǔ)上提出了一種性能優(yōu)越的非線性PID控制方式。 其次，分別在有刷和無刷勵(lì)磁系統(tǒng)下，對(duì)普通PID、非線性PID和模糊自適應(yīng)PID三種控制方式在階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的情況下進(jìn)行仿真，對(duì)輸出的機(jī)端電壓進(jìn)行分析并得出相關(guān)結(jié)論。 除了對(duì)通用的勵(lì)磁控制算法進(jìn)行仿真分析外，提出了一種基于同步電機(jī)本身的勵(lì)磁控制算法，這種控制方式是對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行閉環(huán)控制，并輔以非線性的PID控制進(jìn)行進(jìn)行精度調(diào)節(jié)。針對(duì)這種方式，提出了兩種實(shí)現(xiàn)方案。同樣在有刷和無刷勵(lì)磁系統(tǒng)下進(jìn)行階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的仿真分析研究。仿真測(cè)試表明，這種控制算法在控制的快速性和穩(wěn)定性方面優(yōu)于通用的控制方式。 最后，鑒于勵(lì)磁控制系統(tǒng)仿真的重復(fù)性及操作的繁瑣性，建立了一種基于MATLAB GUI的勵(lì)磁控制仿真平臺(tái)，借助此平臺(tái)對(duì)SIMULINK模型操作，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的設(shè)置與修改、模型的查看和修正、仿真的顯示及相關(guān)的輔助操作等等，可以極大地簡化仿真的操作過程，提高仿真的效率。另外，此平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)也為其它系統(tǒng)類型仿真界面的建立提供了重要的參考。
標(biāo)簽： 同步發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁控制 仿真研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電力系統(tǒng)頻率性能是電力系統(tǒng)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定對(duì)用戶端和發(fā)電端設(shè)備具有重要意義。正常運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在.50±0.2Hz范圍內(nèi)，電網(wǎng)頻率若超出該范圍將對(duì)用戶端和發(fā)電端設(shè)備產(chǎn)生不利影響，例如使異步電動(dòng)機(jī)超過或低于額定轉(zhuǎn)速，從而對(duì)設(shè)備或產(chǎn)品造成不利影響。 先前，由于采用相對(duì)落后的A標(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)絡(luò)線控制模式，為了遵守A標(biāo)準(zhǔn)而避免功率反調(diào)和控制無意交換電量避免被罰款，各控制區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域內(nèi)發(fā)電廠的一次調(diào)節(jié)性能不很關(guān)注，也沒有相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定，甚至出于自身利益的考慮允許發(fā)電廠將其一次調(diào)節(jié)功能予以閉鎖。 CPS標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，聯(lián)絡(luò)線控制模式采用先進(jìn)的TBC模式，一次調(diào)節(jié)性能成為影響各控制區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)好壞的因素之一。各控制區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域內(nèi)電廠一次調(diào)節(jié)能力開始關(guān)注，其調(diào)節(jié)性能的評(píng)價(jià)研究成為熱點(diǎn)。 前期工作提出了一種新的評(píng)價(jià)指標(biāo)。該指標(biāo)依據(jù)電網(wǎng)頻率和電廠功率這兩個(gè)隨機(jī)變量之間的相關(guān)系數(shù)來定量分析調(diào)節(jié)是否對(duì)頻率的恢復(fù)有利。這個(gè)新的考核指標(biāo)有如下的特點(diǎn)：第一，這是一種基于概率的用長期的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)累計(jì)反映機(jī)組一次調(diào)頻能力的指標(biāo)；第二，它能正確反映發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻投切狀態(tài)及調(diào)節(jié)能力。 通過matlab仿真表明，前期工作所提出的新指標(biāo)對(duì)發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)是有效的，然而前期工作所提出的新指標(biāo)尚有數(shù)個(gè)問題需要解決。本文著重解決其中的均值時(shí)間長度問題和機(jī)組一次功率的獲取問題。其中關(guān)于機(jī)組一次功率的獲取由于機(jī)組在執(zhí)行二次調(diào)節(jié)時(shí)是一二次聯(lián)合動(dòng)作的，而且最終的動(dòng)作執(zhí)行者同為汽輪機(jī)的進(jìn)氣閥門(火電機(jī)組的情況)，故一直是一個(gè)較難解決的問題。本文主要從機(jī)組二次調(diào)解的目標(biāo)曲線出發(fā)，并做出適當(dāng)調(diào)整，得到所需的一次功率。在指標(biāo)的均值時(shí)間長度方面主要是針對(duì)功率和頻率采樣時(shí)間、頻率的傳輸延時(shí)和SCADA系統(tǒng)的壞數(shù)據(jù)這三方面的影響，綜合設(shè)定一個(gè)較為合理的時(shí)間長度。
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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低壓電器電弧運(yùn)動(dòng)過程三維成像理論及運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究在國內(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)過程，本文在研究開關(guān)電器電弧圖像增強(qiáng)及運(yùn)動(dòng)過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特征，為電弧動(dòng)態(tài)過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)才能獲得的開斷波形及運(yùn)動(dòng)過程，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，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。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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)過調(diào)制，需要用過調(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)。不同的過調(diào)制策略會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來不同的動(dòng)態(tài)性能，本文在對(duì)過調(diào)制策略進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，針對(duì)三種過調(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)有的三種過調(diào)制策略之后，對(duì)過調(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)的過調(diào)制仿真模型。過調(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)過調(diào)制策略2和3進(jìn)行了完善，使過調(diào)制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過調(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，過調(diào)制策略2的動(dòng)態(tài)性能好于過調(diào)制策略1，而過調(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)，但是過調(diào)制策略3卻出現(xiàn)問題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長，說明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過調(diào)制策略導(dǎo)致不同動(dòng)態(tài)性能的內(nèi)在機(jī)理，通過對(duì)三種過調(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)過調(diào)制時(shí)，過調(diào)制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過調(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，過調(diào)制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過調(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)系處于無規(guī)律的超前滯后狀態(tài)，導(dǎo)致過調(diào)制策略3出現(xiàn)問題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長，說明此過調(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；過調(diào)制；動(dòng)態(tài)性能
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風(fēng)能受到了世界各國的關(guān)注。隨著風(fēng)機(jī)數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動(dòng)態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對(duì)電機(jī)性能的影響，為電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 首先，在對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本理論進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機(jī)的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機(jī)側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對(duì)電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真；并對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端短路下的運(yùn)行性能進(jìn)行仿真，結(jié)果表明：網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動(dòng)對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；給定的電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對(duì)發(fā)電機(jī)的沖擊。
標(biāo)簽： MATLAB 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 動(dòng)態(tài)仿真
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著對(duì)電能應(yīng)用高效率的要求，基于電力電子技術(shù)的非線性負(fù)載等開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用越來越普遍，這些開關(guān)設(shè)備造成的諧波成分對(duì)電網(wǎng)的污染也越來越嚴(yán)重。這些諧波會(huì)影響其它電氣設(shè)備的正常工作，危及電網(wǎng)安全。電力有源濾波器由于能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項(xiàng)目方案的論證階段，為提高大容量單臺(tái)純有源濾波器的效率和動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網(wǎng)相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)而分析了這種主電路結(jié)構(gòu)在大容量和低開關(guān)頻率場(chǎng)合對(duì)開關(guān)紋波衰減的優(yōu)勢(shì)。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網(wǎng)處理為擾動(dòng)輸入，對(duì)LCL主電路在靜止abc坐標(biāo)系中進(jìn)行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點(diǎn)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。為消除電網(wǎng)這個(gè)外部輸入對(duì)指令電流跟蹤的影響，引入了電壓前饋，并從理論上推導(dǎo)了前饋的具體關(guān)系式。之后引入了觀測(cè)器，并把對(duì)電網(wǎng)輸入的建?？紤]進(jìn)了觀測(cè)器，消除了電網(wǎng)輸入對(duì)狀態(tài)估計(jì)和補(bǔ)償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實(shí)際安裝時(shí)，電網(wǎng)進(jìn)線和變壓器的電感是不確定的，其會(huì)加在LCL的網(wǎng)側(cè)電感上，從而使對(duì)系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產(chǎn)生偏差，因此文章研究了所設(shè)計(jì)的控制器對(duì)LCL網(wǎng)側(cè)電感變化的適應(yīng)性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，對(duì)狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)了重復(fù)控制器。 最后，基于設(shè)計(jì)的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對(duì)1MW不控整流負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏τ性礊V波器系統(tǒng)模型，進(jìn)行了仿真；并對(duì)動(dòng)靜態(tài)性能進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)和理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
上傳用戶：哇哇哇哇哇
IIR數(shù)字濾波器是沖激響應(yīng)為無限長的一類數(shù)字濾波器，是電子、通信及信號(hào)處理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量研究。其中，進(jìn)化算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器雖然取得了一定的效果，但是其也有自身的一些不足；另外，基于粒子群算法以及人工魚群算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)也取得了較好的效果。但這些方法都是將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題，這種方法是將每個(gè)目標(biāo)賦一個(gè)權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標(biāo)相加，把相加的結(jié)果作為目標(biāo)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標(biāo)函數(shù)的最小值，這樣做造成的問題是可能將其中的任何一種滿足目標(biāo)函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實(shí)際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說，單目標(biāo)的方法難以區(qū)分哪一種情況為最優(yōu)解，這樣的尋優(yōu)模型從理論上來說是難以得到最優(yōu)解的。另外，在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解。針對(duì)這些問題，本文在研究傳統(tǒng)遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃算法以及量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將重點(diǎn)研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進(jìn)化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標(biāo)優(yōu)化以及量子多目標(biāo)優(yōu)化。另外，由于在通信系統(tǒng)中IIR數(shù)字濾波器有廣泛應(yīng)用，并且大量采用FPGA實(shí)現(xiàn)，多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗(yàn)證，因此，對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進(jìn)行FPGA仿真驗(yàn)證有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 @@ 論文的主要工作及研究成果具體如下： @@ 1.分析IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)；針對(duì)低通IIR數(shù)字濾波器，采用遺傳算法及量子遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果及分析。 @@ 2.針對(duì)使用進(jìn)化規(guī)劃算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)容易陷入局部極值的問題，研究粒子進(jìn)化規(guī)劃算法，并將其應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該算法將粒子群優(yōu)化算法與進(jìn)化規(guī)劃算法相結(jié)合，繼承了粒子群算法局部搜索能力強(qiáng)和進(jìn)化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將這種新的粒子進(jìn)化規(guī)劃算法應(yīng)用于IIR低通、高通、帶通、帶阻數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯示了較好的效果。 @@ 3.優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，通常將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化問題，這種方法雖然設(shè)計(jì)簡單，但是在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解，不能提供更多的有效解給決策者。針對(duì)常 用基于單目標(biāo)優(yōu)化算法的不足，在分析IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化模型和待優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法將多個(gè)目標(biāo)值直接映射到適應(yīng)度函數(shù)中，通過比較函數(shù)值的占優(yōu)關(guān)系來搜索問題的有效解集，使用這種方法可以求得一組有效解，并且將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化方法得到的唯一解也能被包括在這一組有效解中。@@ 4.將量子遺傳算法應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，在對(duì)同一種濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，使用該方法得到的結(jié)果通帶波動(dòng)更小，過渡帶更窄，阻帶衰減也更大。 @@ 5.針對(duì)IIR數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)問題，在對(duì)IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標(biāo)優(yōu)化方法量子多目標(biāo)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的系數(shù)，然后針對(duì)兩組系數(shù)進(jìn)行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)仿真驗(yàn)證，并對(duì)兩種結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：熊少鋒
移動(dòng)無線信道特性對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)性能具有重要影響，移動(dòng)信道建模和仿真對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的研發(fā)具有重要意義。因此，對(duì)移動(dòng)信道建模與仿真進(jìn)行研究，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文從無線電波的傳播特點(diǎn)出發(fā)，分析了無線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數(shù)，重點(diǎn)分析了移動(dòng)小尺度衰落模型；結(jié)合無線電波傳輸環(huán)境的特點(diǎn)，研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于FPGA的移動(dòng)無線信道仿真器，同時(shí)給予了軟硬件驗(yàn)證。 本文從衰落的數(shù)學(xué)模型角度研究了信道傳輸特性，以及各項(xiàng)參數(shù)對(duì)信道特性的影響。主要做了以下幾個(gè)方面的工作： 1.簡要介紹了無線電通信的發(fā)展史及信道建模與仿真的意義；論述了信道對(duì)無線信號(hào)主要的三類影響：自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落；分析了無線通信傳播環(huán)境，移動(dòng)無線通信信道仿真的基本模型，同時(shí)介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實(shí)現(xiàn)方法。 2.對(duì)移動(dòng)無線信道特性進(jìn)行了Matlab仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)影響信道特性的主要參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了分析仿真。 3.設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的移動(dòng)無線信道仿真器，并對(duì)實(shí)現(xiàn)該仿真器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析。該信道仿真器能夠?qū)崟r(shí)模擬窄帶信號(hào)條件下無線信道的主要特點(diǎn)，如多徑時(shí)延、多普勒頻移、瑞利衰落等，其主要的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該模擬器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)可調(diào)，易于擴(kuò)展，通用性強(qiáng)，可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機(jī)中，以便于性能測(cè)試，也可應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：suxuan110425
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