电力拖动自动控制系统论文

东华大学研究生课程论文封面

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论文作者签名：洪豪

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1 异步电机的矢量控制理论

本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步电机的矢量控制原理【14】。

1.1 异步电机的数学模型

由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，为了便于研究，一般进行如下假设:

（1)三相定子绕组和转子绕组在空间均分布，即在空间互差120o所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波;

(2)各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响;

(3)不考虑频率和温度变化对电阻的影响;

(4)忽略铁耗的影响。

无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如图1.1所示。

图1.1 异步电机的物理模型

图1.1中，定子三相对称绕组轴线A、B, C在空间上固定并且互差120o，转子对称绕组的轴线a、b、 c随转子一起旋转。我们把定子A相绕组的轴线作为空间参考坐标轴，转子a轴和定子A轴间的角度θ作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。

1.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型

1、三相定子绕组的电压平衡方程为

(1-1) 式中以微分算子P代替微分符号

相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程

(1-2)

式中：

,,,,,

A B C a b c

u u u u u u

为定子和转子相电压的瞬时值；,,,,,

A B C a b c

i i i i i i

为定子和转子相电流的瞬时值；

,,,,,

A B C a b c

ψψψψψψ

为定子和转子相磁链的瞬时值；

Li

ψ=,s r R R 为定子和转子电阻。

将定子和转子电压方程写成矩阵形式：

(1-3) 2、磁链方程

由于绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和，因

此，根据图1-1可列出三相异步电机的磁链方程

（1-4）

或者写成： (1-5) 式中L 是6x6电感矩阵，其中对角线上元素是各绕组的自感，其余元素是各

烧组间的互感。与电机绕组交链的磁通主要有两类:一类是只与一相绕组交链而

不穿过气隙的漏磁通;另一类是穿过气隙的互感磁通，称为主磁通。对于各相绕

组，它所交链的磁通是主磁通与漏磁通之和，因此

定子各相自感为

AA

BB CC m ss L L L L L ===+ (1-6) 转子各相自感为：

aa bb cc m sr L L L L L ===+ （1-7） 在假设气息磁通为正线分布的条件下，两相绕组间的互感为：

/2

AB AC BC BA CA CB m L L L L L L L ======- (1-8) /2ab ac bc ba ca cb m L L L L L L L ======- (1-9)

cos Aa Bb Cc aA bB cC m L L L L L L L θ

======-(1-10)

cos(120)

Ab Ba Bc cB Ca aC m L L L L L L L οθ======-+ (1-11) (240)

Ac cA Ba aB Cb bC m L L L L L L L οθ======-+

(1-12)

从以上方程可知，定子绕组和转子绕组之间的互感与转子位置角 有关，它们是变参量，这是系统非线性的一个根源。将方程(1-8)--(1-12)带入式(1-4)，

即可得到磁链方程。

3、电磁转矩方程

由机电能量转换原理，可得到电磁转矩方程

(1-13)

从上式可以看出，电磁转矩是定子电流、转子电流及角θ的函数，是一个多变量，

非线性且强耦合的函数。

4、运动方程

θ

10122122A

B C i i i i i αβ??

??

?????

?

????=-??

?????????

???--???

电机的运动方程为

(/)(/)(/)e l N r n r T T J P d dt D p ωω=++ (1-14)

式中 l T 为负载转矩; J 为转动惯量。

对于恒转矩负载，阻尼系数D=0,则有

（1-15）

1.1.2 坐标变换及变换矩阵

如果将交流电机的物理模型等效地变换成类似直流电机的模式，分析和控制

问题就可以大为简化。上节中得到的异步电机动态数学模型非常复杂，要分析和

求解这些非线性方程显然是非常困难的，即便是做了一些假设，要画出清晰的结

构图也并不容易。采用坐标变换的方法可以使变换后的数学模型容易处理一些，

有利于异步电机的分析和控制。因此，坐标变换是实现矢量控制的关键。由异步

电动机坐标系可以看到，它涉及到了两种坐标变换式:3s/2s 变换和2s/2r 旋转

变换，又称克拉克(Clark)变换和2s/2r 变换即派克(Park)变换。通过坐标变换

的方法，使得变化后的数学模型得到简化。

1. 3/2变换(Clark 变换)

由电机学原理可知，交流电机三相对称的静止绕组A 、B 、C

，通以三相平

衡的正弦电流 A i 、B i 、C i 时，产生的合成磁动势是旋转磁动势

F ，且以同步

转速1ω旋转。两相绕组的轴线分别为α、β ，空间位置相差90ο，构成α、β 两

相静止坐标系(β坐标轴逆时针超前α坐标轴90ο)。在该两相固定绕组 α 、β

中，加时间上相差90ο的两相平衡交流电流 i α、i β时，同样也可以产生与三相定

子合成磁动势相同的空间矢量F ，且同步角频率为 1ω。三相异步电动机的定子

三相绕组和与之等效的两相异步电动机定子绕组α、β ，各相磁势矢量的空间

位置如图1.2所示。

根据变换前后总磁动势不变和变换前后总功率相等的原则，3s/2s 变换用矩

阵可表示为

（1-16）

图1.2 三相静止到两相静止变换

其反变换式如下：

（2-17）

因此，经过3s/2s 变换，可以将三相异步电机模型变换为两相正交的异步电机模

型。 2、旋转变换(Park 变换) 从图1.3中的两相静止坐标系到两相旋转坐标系M, T 的变换称作Park 变换，

简称2s/2r 变换，其中s 表示静止，r 1-3所示，其中，静止坐

标系的两相交流分量和旋转坐标系的两个直流分量产生同样大小的同步旋转磁动势。 图1.3 两相静止到两相旋转变换

r e l n d J T T p dt

ω=+r e l n d J T T p dt ω=+ 根据图1.3的几何关系写成矩阵形式如下

（1-18）

旋转反变换如下：

（1-19）

其中θ为M-T 坐标和静止αβ-的夹角

1.1.3 异步电机在两相坐标系下的数学模型

上面分析得到了异步电机的动态数学模型，为了矢量控制分析，必须把它转

换为M-T 旋转坐标系下的数学模型，因此，必须先将三相静止坐标系下的模型转

换为αβ-两相静止坐标系下的模型。然后，通过旋转变换将异步电机模型转换

到M-T 坐标系中，其结果如下所示。

1、异步电机在两相静止坐标系的数学模型

经过3s/2s 变换，就得到了三相异步电机在两相静止坐标系下的数学模型。

(1) 电压方程

(1-20

（2）磁链方程

（1-21）

（3）电磁转矩方程

()e n m s r s r T p L i i i i βααβ=- （1-22）

（4）运动方程

（1-23）

在 αβ- 坐标系中绕组都落在两根相互垂直的轴上，两组绕组间没有耦合，

矩阵中所有元素均为常系数，消除了异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型中的一个非线性的根源。

1.1.4 异步电机在两相同步旋转坐标系的数学模型

两相旋转坐标系以同步转速旋转，经过3s/2r 变换，就得到了异步电机在任

意两相同步旋转坐标系上的数学模型:

（1) 电压方程

(1-24) 式中：1ω表示定子的同步角频率，s ω表示转差角频率

（2） 磁链方程

（1-25）

（3） 电磁转矩方程

()e n m st rm sm rt T p L i i i i =- （1-26）

（4）运动方程

(1-27)

式(1-24)-(1-27)是矢量控制中重要的方程式，接下来的基于转子磁场定向

的矢量控制都要依据这些方程式。

1.2 异步电机矢量控制

矢量控制(vector control)理论，是在20世纪70年代初由美国学者和德国

学者各自提出的，以后在实践中经过改进，形成了现在普遍采用的矢量控制方法，

矢量控制的基本思想是：按照旋转磁场等效的原则，通过一系列的坐标变换(矢

量变换)，把定子电流分解成互相垂直的励磁分量和转矩分量，在交流调速系统

中，如果能保持励磁分量不变，控制转矩分量，就可以像控制直流电机那样控制

交流电机了。它们的诞生使交流变频调速技术大大的迈进了一步，以后，在实际

中许多学者进行了大量的工作，经过不断的工作，不断的改进，历经30多年的

时间，达到了可与直流调速系统相媲美的程度。

1.2.1 矢量控制的原理

通过前面的分析我们可以发现，异步电机的矢量控制理论【15】【16】，就是以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标系下的定子交流电流A i 、B i 、C i 通过3s/2s 变换，可以等效成两相静止坐标系下的电流i α 、i β，再经过同步旋转变换，把电机定子电流分解成互相垂直的励磁电流 M i 和转矩电流T i 。当观察着站在铁

心上，并与坐标系一起旋转时，交流电机便等效成了直流电机。其中，交流电机

的转子总磁通r ψ就变成了等效的直流电机的磁通，M 绕组相当于直流电机的励磁绕组，M i 相当于励磁电流，T 绕组相当于伪静止绕组，T i 相当于与转矩成正比的电枢电流。以上这些等效关系可以用2.4所示的结构图来表示，图中，A i 、B i 、C i 为三相交流输入，r ω为转速输出。

图1.4 感应电机的坐标变换结构图

经过图1.4所示的变换后，异步电机等效成了直流电机，因此，可以模仿直

流电机的控制方法来实现对异步电机的控制，先求得直流电机的控制量，再经过

相应的坐标反变换，就实现了异步电机的矢量控制。根据等效控制理论，可以构成直接控制r ω、r ψ的矢量控制系统，如图1.5所示。

1971年德国F.Blaschke 提出“感应电机磁场定向的控制原理”，是人们首次

提出矢量控制的概念，以后在实践中经过不断改进，形成了现在普遍采用的矢量

控制系统。矢量控制系统也称为磁场定向控制，即选择电机某一旋转磁场方向作

为特定的同步旋转坐标方向。对于异步电机矢量控制系统的磁场定向通常有三

种，即转子磁场定向，定子磁场定向，气隙磁场定向等，本文采用转子磁场定向

sm i sm i e T 0r rt m st L i L i =+p m

e st r r n L T i L ψ=控制方法。

通过分析发现，如规定M-T 坐标系的M 轴沿着转子磁链r ψ的方向，并称之为

磁化轴，T 轴垂直于r ψ，称之为转矩轴。这样M-T 坐标系就变成了转子磁场定

向坐标系，而 r ψ 是以同步转速旋转的矢量。

因此： rm r ψψ=，0

rt ψ=

由同步坐标系下异步电机的磁链方程可得： （1-28） (1-29)

对于交流异步电机有：0

rm rt u u == ，电压方程可以转化为以下形式

(1-30) 由式(1-27 )-( 1-29 )可推导下式

(1-31)

(1-32)

式中 /r r r L R τ=为转子时间常数。

电磁转矩可以表示为：

(1-33) 式1-30表明，异步电机经过坐标变换，将定子电流解耦分解成 、 两个直流分量，转子磁链r ψ仅由定子电流励磁分量 sm i 产生，与转矩分量st i 无关。r ψ与sm i 之间的传递函数是一阶惯性环节，当励磁分量 突变时，r ψ的变换要

受到励磁惯性的阻扰，这和直流电机励磁绕组的惯性作用是一致的，式子(1-33)中，st i 是定子电流的转矩分量，当sm i 不变时即r ψ恒定时，如果 st i 发生变化，

转矩 立即随之成正比的变化。

因此，M-T 坐标系按转子磁场定向以后，在定子电流的两个分量之间实现了解耦，r ψ唯一由 sm i 决定，st i 则只影响转矩，同直流电机的励磁电流和电枢

电流相对应，这样大大简化了交流变频调速系统的控制问题。

利用((1-27）—（1-33)的公式可将异步电机数学模型描述成图1.6所示的

形式

图1.6 异步电机矢量变换和解耦数学模型

从以上分析可知，要使磁场定向控制具有和直流调速系统一样的动态性能，在调速过程中保持转子磁链r ψ恒定是非常重要的。

根据控制方案中是否进行转子磁链的反馈控制及其观测，磁场定向控制可分

为直接磁场定向控制和间接磁场定向控制(又称转差频率控制)。

图1.7 直接型矢量控制方框图 ASR -转速调节器、ATR -转矩调节器、A

R ψ-磁链调节器 图1.7是一个典型的转速、磁链闭环矢量控制系统，包括速度控制环和磁链

控制环。速度给定与转速反馈进行比较，经过PI 转速调节器，为了提高转速和

磁链的闭环控制系统解耦性能，在转速内环增设了转矩内环控制，在图2.7中，

/s m st r r L i ωτ?=1s r ωωω=+转矩内环之所以有助于解耦，是因为磁链对控制对象的影响相当于一种扰动，转

矩内环可以抑止这个扰动，从而改造了转速子系统，使它少受磁链变化的影响。通过转矩调节器给出了电机负载需要的转矩电流 st i ，磁链控制环给出相应的

磁链给定，在额定转速以下，磁链幅值保持恒定(恒转矩)，额定转速以上给出相

应的弱磁信号(恒功率)，给定磁链与实测或计算的反馈磁链进行比较，再经过磁链PI 调节器，产生相应的定子电流sm i 。定子电流的两个分量经过旋转坐标变换，得到静止的分量 s i α和s i β再经过2/3变换得到三相静止电流，PWM 环节采用电

流滞环控制，使三相实际电流跟踪给定电流信号。

间接磁场定向控制采用磁链开环控制，在磁通运行过程中不检测转子磁链信

号，系统结构简单。它利用转差公式

，形成转差矢量控制系统，利用 得到同步角速度，该方案在实际中也获得广泛的应用，控制

方案如图1.8所示

图1.8 间接矢量控制方框图

但该方法更依赖于电机参数的准确检测，当参数时变或不确定时，系统动态性能

大受影响。且磁链开环在动态过程中存在偏差，其性能不及磁链闭环控制系统。

无论是直接矢量控制还是间接矢量控制，都具有动态性能好、调速范围宽的

优点。动态性能受电机参数变化的影响是其主要的不足之处。

2 磁链观测和转速估计的方法研究

在异步电机无速度传感器的矢量控制系统中，磁链观测【17】和转速估计是两

个关键问题。系统性能的好坏直接取决于磁链观测的准确度和转速估计的精度。

因此，选取合适的方法就成为系统设计的首要问题。

2.1 磁链观测方法研究

在直接矢量控制方法中，有必要估计转子磁链分量r αψ 和r βψ ，以便可以

计算单位矢量和转子磁链幅值。下面讨论两种磁链估计的方法。

2.1.1 基于电压模型的方法

该方法的基本思想是：利用检测得到的电机端电压和电流，由静止坐标系下

的电机等效

电路导出的方程式来计算磁链。由图2.1两相静止坐标系等效电路图可知：

a

b

图3.1 αβ-等效电路

（2-1）

（2-2）

（2-3）

(2-4)

(3-5)

(2-6) （2-7） 借助于式（2-4）、（2-5），分别消去式（2-6）、（2-7）中的r i α、r i β，从而得到

1r r m r s m

L L i L αααψψ=- （2-8） 1r r m r s m

L L i L βββψψ=- （2-9） 同样，借助于式（2-4）、（2-5），上面两个方程式可以写成如下形式：

()()r r r s s s s s s s s m m L L L i u R i dt L i L L ααααααψψσσ??=-=--???

（2-10） ()()r r r s s s s s s s s m m L L L i u R i dt L i L L ββββββψψσσ??=-=--?

?? （2-11） 式中，21/()m r s L L L σ=-

将式（2-8）、（2-9）代入转矩方程式中并加以简化，得到静止坐标系下的转矩表

达式为

3()()22r e r s r s m

L P T i i L αββαψψ=- （2-12） 图 2.2 表示使用微处理器的反馈信号估计框图，图中诸如定子磁链、气隙

磁链和电磁转矩等附加信号量的估计也被标出。在对检测信号进行A/D 转换前需

要对被检测的电流电压信号实行硬件低通滤波，并采用运算放大器实现3S/2S

变换。一般情况下，电机是无中线连接的电机，因此只需要两个电流传感器。矢

量传动采用的是电流控制型PWM 逆变器，如前所述，采用电流控制合乎逻辑，因

为磁链和转矩都与电流直接相关。逆变器可以采用滞环电流控制，或电流控制内

的某类电压控制。值得注意的是，单位矢量的任何误差或与反馈信号相关的畸变

都会影响传动系统的性能。

在低频（包括零速度）情况下，上面所讨论的直接矢量控制方法难以获得良

好性能。这是因为：

（1）、低频时，电压信号 s u α和s u β非常小。另外，直流偏移量导致在积分

器输出端上出现累积，从而使理想的积分变得很困难。

?r ψe T cos θsin θ（2）、电阻s R 、电感1s L 、1r L 和 m L 等参数的变化将使信号估计的精度降低。

尤其是s R 的温度变化影响更为显著。在电压较高时，参数变化的影响可以被忽

略。

在工业应用中，通常要求矢量控制系统能工作在零速度。此时，基于电压模

型信号估计的直接矢量控制不能被采用。

点是系统能零速度运行。然而，这种方法的估算精度仍受电机参数变化的影响，

尤其是转子电阻受温度和集肤效应的影响存在非常大的变化并且参数的补偿也

非常困难。

由于较高速度基于电压模型的磁链估计效果更好，而基于电流模型的估计可在任何速度范围内使用，因此可以建立一个混合模型用于估计，即在高速阶段采用电压模型，在低速阶段让其平稳地切换至电流模型。

2.2 基于模型参考自适应的转速辨识

上面我们讨论了两种磁链估计的方法，其中电压模型的磁链估计公式为（2-10）和（2-11），而电流模型的磁链估计公式为（2-17）和（2-18），我们可以把不含速度的电压模型作为参考模型，把含速度变量的电流模型作为可调模型，将两个模型具有相同物理意义的输出量构成误差，采用合适的自适应机构调整可调模型的参数即转速，以达到转速的辨识。

2.2.1 基于模型参考自适应系统设计的基本理论

由于模型参考自适应【18】辨识算法是一种高性能、复杂度不高、理论相对比较成熟的转速估计方法，具有受电机参数变化影响较小的特点，在电机控制领域应用较为广泛，目前在电机参数辩识中应用较多的是输出并联型模型参考自适应，如下图：

图 2.3 模型参考自适应控制系统结构图

从图2.3可以看出，自适应机构将根据参考模型与可调模型之间的差值来实时调整控制器的参数，使可调模型跟踪参考模型。因此，模型参考自适应系统的工作过程可以看成是参考模型与可调模型之间的调整过程。

2.2.2 基于超稳定性和正实性系统的设计

确定模型参考自适应系统的自适应算法，即如何设计合适的自适应规律，通常有三种基本方法:以局部参数最优化理论为基础的设计方法(又称MIT方法)，以李雅普若夫函数为基础的设计方法，以超稳定与正实性动态系统理论为基础的设计方法。

MIT设计方法是以局部参数最优化理论为基础，最早用来设计模型参考自适应系统，其基本最优方法有:梯度法，最速下降法以及共扼梯度法。这些方法的基本思想为:定义出状态距离的二次性能指标IP，应用最优化理论改变可调系统参数的算法，使从一个恒定IP的曲面转到另一个对应较低IP的曲面，使得可调模型靠拢参考模型。这种方法没有讨论构成自适应系统的稳定性问题，已较少采用。

考虑到模型参考自适应系统的非线性、时变等特点，因此，稳定性问题是系统设计中的关键问题，一个完整的模型参考自适应系统设计必须包括稳定性分析，目前，基于稳定性分析的设计方法有以李雅普诺夫函数为基础的设计方法和以超稳定与正实性动态系统理论为基础的设计方法。以李雅普诺夫函数为基础的设计方法能够成功地用来设计稳定的模型参考自适应系统，但不知道如何扩大合适的李雅普诺夫函数来推导它的自适应规律，所以应用较少，而应用超稳定理论结合正实性动态系统的性质取得一大簇能保证模型参考自适应系统稳定的自适应规律，然后从中选择合适的自适应率。

超稳定性问题是作为绝对稳定性问题的一个推广由波波夫引出的，超稳定概

念是针对能分离成如图2.4所示的一类反馈系统的稳定性性质，并把这种结构看

作是标准反馈系统。

图 2.4 标准非线性时变反馈系统

系统由一个线性定常系统方框和一个反馈方框构成，反馈方框可以是线性的

或非线性的，定常的或时变的。在绝对稳定性问题中，我们感兴趣的在于找出正

向方框所必须满足的条件，对满足式子为： 0i i v w ≥ (0,1,2)i m =??? （2-19）

的不等式的任何反馈，使得图2-4所示的反馈系统整体渐进稳定，i v 和i w 是反

馈框输入矢量v 和输出矢量w 的分量，这两个矢量都是m 维。Popov 考虑了如图

2-3所示的一类反馈系统，如果能满足方程（2-19），就能使整体渐进稳定性。

2

100(0,)t T t v wdt ηγ=≥-? （2-20）

式中：20γ是一个不依赖于1t 的有限正常数

考虑一个以状态空间表示的闭环系统，它的正向方框的状态方程和输出方程

为：

（2-21）

反馈方框为

(,,)w f v t τ= ， t τ≤ （2-22）

式中x 是正向反馈的状态矢量(n 维)，u 和v 分别是正向方框的输入和输出矢量

(m 维)，A, B, C ， D 是恰当维数的矩阵，矩阵o(A,B)完全能控，矩阵(A,C)完

全能观，()f ?表示一个矢量泛函。Popov 研究了如上所述的标准反馈系统，得到

以下的超稳定性定理

定理1 ：由式(2-21)和式(2-22)所描述的反馈系统，当反馈方框满足Popov 积

分不等式(2-20)，系统为渐进(超稳定)的充分必要条件为:传递矩阵

1()()H S D C SI A B -=+-必须是一个严格的正实矩阵。

因此，使用超稳定性方法分析一个稳定性问题，必须首先能够把原来的问题

考虑成一个与反馈系统有关的问题，然后还要能够分离出一部分使它满足Popov

积分不等式，而系统的其余部分应该满足相应的条件，以保证整个系统的超稳定

性。

利用波波夫超稳定性理论设计自适应系统的基本思想是:选择合适的自适律

使得整个非线性时变系统是超稳定的，从而保证系统误差趋近于零，即使得可调

模型参数趋近于参考模型，从而达到自适应控制的目的。

2.2.3 基于转子磁链模型的转速辨识方法

C.Schaude 首次将模型参考自适应算法引入到电机转速辨识系统中，这也

是首次采用稳定性理论设计异步电机转速辨识的方法。

在无速度传感器的控制系统中，我们通过检测电机定子电流和电压值，经过

计算可以得到转速大小，但部分定转子参数会随着电机温升和磁路的饱和而发生

变化，影响辨识精度，而采用模型参考自适应系统，构造出参考模型和可调模型，

利用状态误差选择合适的自适应律，最后计算得到电机的辨识转速，具有较高的

精度。

电压模型利用定子电压和定子电流这两种反馈量，观测器中不需要速度这一

信息，电压模型转子磁链观测器中包含一个纯积分环节，由于在观测器中不含转

子电阻，其受电机参数变化的影响较小。电压模型中不需要转速这一变量，为无

速度传感器系统的磁场观测带来了极大的方便。电流模型中使用转速作为其输入

信息，可利用电流模型设计速度辨识系统的可调模型。

从两相静止坐标系下异步电机的方程，我们可以得到两种形式的转子磁链的

估算模型，即电压模型和电流模型，表示如下

电压模型

（2-23） 式中2

1/()m s r L L L σ=-为漏磁系数

电流模型

（2-24

）

在式(2-24)中，r ω是需要辨识的参数，将式中的速度辨识值?r ω代替r ω，

在电机调速过程中，考虑到传动系统的惯性，认为其参数不变化，设计可调模型

表示如下

（2-25）

定义状态误差为

?r r r e αααψψ=-

（2-26）

?r r r e βββψψ=- （2-27）

将式(2-24 )减去(2-25 )，可以得到误差方程:

(2-28)

可以将误差方程记作

e Ae W =-& （2-29）

其中，

, ,

模型参考自适应系统可以被描述为如图2.5所示的非线性反馈系统。

图2.5 转速枯计的标准反馈系统

可以证明前向通道的传递函数1()sI A --是严格正实的。因此只要考察反馈部

分是否满足Popov 不等式。在设计模型参考自适应规律时，一定要考虑到系统的

全局渐进稳定性，确保辨识值收敛于实际值。利用波波夫超稳定性定理设计自适

应

规律，取自适应规律为:

(2-30)

i

p K K S

+将W 和误差变量e 代入，波波夫不等式（2-20）变为

(2-31) 将上式可以分解为如下两个不等式:

(2-32)

(2-33) 如果不等式(2-32)和(2-33)都能得到满足，则式(2-31)必然成立。将不等式(2-37)

转换为

(2-34) 取2(,)e t ?为 2??()p r r K e e βααβ?ψψ=- 0p K ≥

(2-35) 当2

30γ=时，不等式就得到了满足。

再考虑不等式(2-32)，设有一函数()f t 令且其存在对时间的一阶导数()f t &

令 ??()r r f t e e βααβψψ=-& (2-36)

选取函数1(,)e t ?为

于是不等式变为

（

2-37） 显然该式满足波波夫不等式。于是可求得2(,)e t ?为： (2-38)

将1(,)e t ?，2(,)e t ?表达式代入(2-30),得到?r ω的自适应率

(2-39)

取自适应率为 得到的角速度辩识公式为：

(2-40) 上式(2-40)中r ω为电动机的转速，?r αψ，?r βψ为按电流方程计算的转子磁链，

r αψ和r βψ为按电压方程计算的转子磁链。

辨识算法框图如图2.6所示。这种方法在辨识角速度同时，还可以提供转子

磁链的信息。

图2.6 模型参考自适应角速度辫识算法

由于仍然采用电压模型法转子磁链观测器来作为参考模型，电压模型的一些

固有缺点在这一辨识算法中仍然存在。为了削弱电压模型中纯积分的影响，YHori

引入了输出滤波环节，改善估计性能，但同时带来了磁链估计的相移偏差，为了

平衡这一偏差，同样在可调模型中

引入相同的滤波环节，算法如图2.7所示。

图2.7 带滤波环节的MRAS 角速度辫识算法

经过改进后的算法，在一定程度上可改善了纯积分环节带来的影响，选择式

（2-24)的自适应律，可以使系统渐进稳定。 122

2

101()()()(0)(0)

22t i i i K K I K f t t dt f t f f ??==-≥-???&

2.3 基于改进模型参考自适应方法的无速度传感器研究

2.3.1 基于反电动势模型的速度辨识

上一节中介绍了采用电压模型来计算转子磁链，作为模型输出的比较量，

引入了纯积分环节，使得磁链模型受积分初值和零漂的影响，如果采用反电动势取代转子磁链作为电机输出可避免纯积分环节。

由式(2-23)的电压模型可得反电动势的参考模型如下

（2-41） 对式(2-42)的电流模型微分，可得反电动势的可调模型如下

（2-42） 通过由反电动势构成的模型参考自适应系统，进行转子速度的辨识，取自适应律

(2-43)

采用反电动势作为模型输出比较量的方法避免了纯积分的影响，但由于反电

动势在电动机低速运行时值很小，且变化缓慢，使得辨识性能在低速时得不到明显的改善，甚至可能导致估计不准确。为了消除定子电阻等电机参数的影响，可以利用瞬时无功功率构造MRAS 。

2.3.2 基于瞬时无功功率模型的速度辨识

为了提高反电动势构造模型参考自适应系统在低速时的辨识精度，F.Z.Peng 等人又提出了一种基于无功功率模型的转速辨识方法。

定义瞬时无功功率为反电动势和定子电流的叉积，即

（2-44）

根据反电动势的构成的模型参考表达式(2-41)和(2-42)，可得到瞬时无功功

率表达式

(2-45) (2-46) 将上式分解为αβ分量形式

(2-47)

(2-48) 分析可知，如果将式(2-47)作为参考模型，以式(2-48)作为可调模型进行模型参考自适应的转速辨识时，可调模型的方程较为复杂，可将?r m m L i

ψ=v 代入式(2-48)并转换到转子磁场定向的同步旋转坐标系下，得到简化的可调模型

(2-49) 因此，基于无功功率模型的转速辨识公式为:

(2-50) 从上式可以看出，基于无功功率模型的转速辨识方法中不含有定子电阻，也

不包含积分运算，提高了辨识的性能。

在弱磁运行时，漏磁系数σ将受到漏磁饱和的影响，参数的变化较大，这将

影响MRAS在整个速度范围内转速估计的准确性。为了消除瞬态电感，可将参考

模型方程叉乘/

di dt,就能消去瞬态电感。

s

由式(2-41)和式(2-42)可得参考模型和可调模型如下:

(2-51)

(2-52) 2.4 本章小结

在研究异步电机直接矢量控制的基础之上，将无速度传感器控制技术应用于

矢量控制系统中。而异步电机无速度传感器矢量控制系统需要解决的两个主要问

题是转子磁链观测和转速估计，本章研究了基于电压模型和电流模型的磁链观测

以及基于模型参考自适应系统的转速估计，并推导了转速的估算公式。最后针对

参考模型(电压模型)中积分环节的影响，本文研究了一种全速范围内的MRAS速

度辨识方法，提高了转速辨识性能。

接触网毕业论文

电气铁路接触网施工技术 摘要 接触网、电力机车和牵引变电所并称为电气化铁道的“三大元件”，接触网是电气化铁道牵引供电系统中唯一的无备用供电设备而且裸露在外，其运营状态的好坏直接关系到电气化铁道的安全运行和经济效益，所以电气化铁道建设最重要的一部分就是接触网施工。本文主要介绍新建电气化铁路的接触网施工技术，总结新线接触网施工的整体流程。为了更好地阐述，本文还介绍了接触网的基本组成。 关键字:电气化铁道；接触网；施工技术 Abstract Contact net, electric locomotive and traction substation of electrified railways and known as the "three major elements", is the contact network of electrified railway traction power supply system there is no standby power supply equipment only and exposed to the outside, its operation state is directly related to the quality of electrified railway safe operation and economic benefit, so the most important part of the railway electrification construction is to contact network construction. This paper mainly introduces the construction technology of the new electric railway contact net,the overall process, summarize the construction of new lines of the contact net. In order to explain, this paper also introduces the basic component of contact system. 【Key words】：Electrified railway；catenary；Construction technology. 铁路是国民经济的大动脉，铁路电气化是建设中国特色的社会主义的重要环节之一。我国铁路科学技术发展的主要政策“大力发展电力牵引和内燃牵引，以电力牵引为主。”我国要求当今的电气化铁路在建设里程、电气化率、电气化完成铁路运量比重、电气化复线率、电气旅客列车运行速度、电气货物列车牵引重量等接近或赶上世界先进水平。对此来说就将使工程单位在电气化施工人员、施工技术、施工机械设备、管理以及准备方面要求较高，自然在施工前要做的施工技术规范要求。施工技术规范更好的能统一全线工程在不同施工队施工时的施工标准以及工艺，能更好的标准了工程的施工要求、质量保证措施、明确了建设各方在施工质量控制中的卡控。体现了企业在工程建设中的科学施工和现代化管理的先进性。此论文就我对电气化接触网施工技术方面的标准阐述和施工中所遇到

现代电力系统分析期末考试习题总结

一、解释下列名词和术语 1、能量管理系统：EMS主要包括SCADA系统和高级应用软件。高级应用软件从发电和输配电的角度来分，发电部分包括AGC等，输配电部分包括潮流计算、状态估计、安全分析及无功优化。其功能是根据电力系统的各种两侧信息，估计出电力系统当前的运行状态。 2、支路潮流状态估计：进行状态估计所需的原始信息只取支路潮流量测量，而不用节点量。在计算推导过程中，将支路功率转变成支路两端电压差的量，最后得到与基本加权最小二乘法类似的迭代修正公式。 3、不良数据：误差特别大的数据。由于种种原因（如系统维护不及时等），电力系统的遥测结果可能远离其真值，其遥信结果也可能有错误，这些量测称为坏数据或不良数据； 4、状态估计：利用实时量测系统的冗余度提高系统的运行能力，自动排除随机干扰引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态。 5、冗余度：全系统独立量测量与状态量数目之比，一般为1.5-3.0 6、最小二乘法：以量测值z和测量估计值之差的平方和最小为目标准则的估计方法。 7、静态等值：在一定稳态条件下，内部系统保持不变，而把外部系统用简化网络来代替，这种与潮流计算，静态安全分析有关的简化等值方法就是电力系统的静态等值； 8、静态安全分析：电力系统的静态安全分析只考虑事故后系统重新进入新稳定运行情况的安全性，而不考虑从当前运行状态向事故后新稳定运行状态转变的暂态过程，其主要内容包括预想事故评定、自动事故选择以及预防控制。 9、预想事故自动筛选：静态安全分析中，先用简化潮流计算方法对预想事故集中的每一个事故进行近似计算，剔除明显不会引起安全问题的预想事故，且按事故的严重性进行排序，组成预想事故一览表，然后用更精确的潮流算法对表中的事故依次进行分析 10、电力系统安全稳定控制的目的：实现正常运行情况和偶然事故情况下都能保证电网各运行参数均在允许范围内，安全、可靠的向用户供给质量合格的电能。也就是说，电力系统运行是必须满足两个约束条件：等式约束条件和不等式约束条件。 11、小扰动稳定性/静态稳定性：如果对于某个静态运行条件，系统是静态稳定的，那么当受到任何扰动后，系统达到一个与发生扰动前相同或接近的运行状态。这种稳定性即称为小扰动稳定性。也可以称为静态稳定性。 12、暂态稳定性/大扰动稳定性：如果对于某个静态运行条件及某种干扰，系统是暂态稳定的，那么当经历这个扰动后系统可以达到一个可以接受的正常的稳态运行状态。 13、动态稳定性：指电力系统受到小的或大的扰动后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。 14、极限切除角：保持暂态稳定前提下最大运行切除角，即最大可能的减速面积与加速面积大小相等的稳定极限情况下的切除角。 15 常规潮流计算的任务：根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如各母线电压，网络中的功率分布以及功率损耗。 16 静态特性：在潮流计算时计及电压变化对各节点负荷的影响。

电力系统分析毕业设计

目录 引言 (1) 1 电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量的确定 (2) 2 确定电力网的最佳接线方案 (4) 2.1 方案初选 (4) 2.2 方案比较 (5) 2.3 最终方案的确定 (18) 3 发电厂及变电所电气主接线的确定 (18) 3.1 电气主接线的设计原则 (18) 3.2 发电厂电气主接线的设计原则及选择 (19) 3.3 变电所电气主接线的设计原则 (19) 3.4 主接线方案确定 (20) 4 选择发电厂及变电所的主变和高压断路器 (20) 4.1 发电厂及变电所主变压器的确定 (20) 4.2 短路电流计算 (23) 4.3 高压断路器的选择与校验 (37) 5 各种运行方式下的潮流计算 (42) 5.1 潮流计算的目的和意义 (42) 5.2 丰水期最大负荷的潮流计算 (43) 5.3 丰水期最小负荷的潮流计算 (49) 6 电力系统无功功率平衡及调压计算 (55) 6.1 电力系统无功功率平衡 (55) 6.2 调压计算 (56) 7 浅谈电力网损耗及降损节能措施 (60) 7.1 损耗计算 (61) 7.2 电网电能损耗形成的主要原因 (62) 7.3 降损节能的措施 (64) 参考文献 (68) 谢辞 (69) 附录一计算机潮流计算程序： (71)

引言 本次设计的课题内容为电力网规划设计及降损措施的分析，是电气工程及其自动化专业学生学习完该专业的相关课程后，在毕业前夕所做的一次综合性的设计。 该次毕业设计的目的在于：将所过的主要课程进行一次较系统而全面的总结。将所学过的专业理论知识,第一次较全面地用于实践,用它解决实际的问题,而从提高分析能力,并力争有所创新。初步掌握电力系统(电力网)的设计思路,步骤和方法,同时学会正确运用设计手册,设计规程,规范及有关技术资料,掌握编写设计文件的方法。 其意义是对所学知识的进行总的应用，通过这次设计使自己能更好的掌握专业知识，并锻炼自己独立思考的能力和培养团结协作的精神。此外,在计算机CAD绘图及外文资料的阅读与翻译方面也得到较好的锻炼.。 本设计是电力系统的常规设计，主要设计发电厂和变电所之间如何进行科学、合理、灵活的调度，把安全、经济、优质的电能送到负荷集中地区。发电厂把别种形式的能量转换成电能，电能经过变电所和不同电压等级的输电线路输送被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种能量。这些生产、输送、分和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。本设计是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技术科学。 设计的基本任务是工程建设中贯彻国家的基本方针和技术经济政策，做出切合实际、安全使用、技术先进、综合经济效益好的设计，有效地为国家建设服务。从电力系统的特点出发，根据电力工业在国民经济的地位和作用，决定了对电力系统运行要达到以下的技术要求：保证安全可靠的供电；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。

电力科技论文电力电子技术论文

电力科技论文电力电子技术论文 DSP控制的正弦波逆变电源 摘要：文章介绍了一种采用DSP来实现SPWM数字化控制的逆变电源设计方案，描述了该逆变电源的硬件工作原理，SPWM波形的产生原理和系统控制算法，通过逆变电源的制作证明其可行性，是一种实用的控制方案。 关键词：逆变电源；DSP；SPWM；PID控制；保护电路 随着新能源产业的发展，对逆变电源输出特性和稳定性的要求也越来越高。而目前的逆变电源的控制趋势是往数字化发展，数字化可以实现电路的简化，输出特性和效率的提高。本文设计并研制了1kw 样机，实验结果表明在减少谐波和提高响应速度方面具有优越性。 一、逆变器原理和结构 逆变系统电能变换主要由二部分组成：前级的DC-DC变换器以及后级的DC-AC变换器。前级需要将地输入的直流电压升压直420V 以上，通过直流母线的连接，再利用DC-AC变换器将直流输入转变成220V AC的交流输出。DC-DC升压部分选择推挽结构，DC-AC逆变部分采用全桥逆变结构。 核心控制电路使用TMS320F28023，输出SPWM控制信号，控制后级驱动芯片。 图1为逆变电源主体结构图：

DC-DC升压部分采用推挽结构，通过输出互补两路的PWM信号控制开关管，通过高频变压器进行升压到420V。图2为推挽升压示意图： 逆变部分采用全桥结构，同样利用DSP输出PWMgg号，驱动后级驱动芯片，实现对开关管的控制，通过输出的滤波整形，达到正弦波输出。该电路主体结构如图3所示。 二、SPWM的实现方法 在采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的脉冲，加在具有惯性环节上，其效果基本相同。基于这个理论，将一组幅度相等，宽度不等的脉冲，使脉冲的中点和相对的正弦等分的中点重合，且使脉冲面积和相应的正弦部分冲量相等，就可以得到一组SPWM波形。如果把期望的目标波形作为调制信号，把受调制信号作为载波，通过对载波的调制可以得到期望的SPWM波。 (一)SPWM调制模式下ZVS的实现 由于开关频率的提高，传统硬开关模式存在以下一些主要问题：开关损耗问题，容性开通问题和感性关断问题，二极管反向恢复问题，引起整体电路EMI问题。而软开关ZVS技术在这个方面能够有效的防止或者减少以上问题的产生。理想状态下ZVS开通过程是：电压下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，开通损耗近似为零。因功率

《现代电力系统分析》资料讲解

工程硕士研究生2014年《现代电力系统分析》复习提纲 2014.6 一、 简述节点导纳矩阵自导纳及互导纳的物理意义；试形成如图电路的节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵。 答：节点导纳的阶数等于网络的节点数，矩阵的对角元素即自导纳等于与该节点连接的所有支路的导纳之和，非对角元素即互导纳则为连接两点支路导纳的负值。（李）在电力网络中，若仅对节点i 施加单位电压，网络的其它节点接地时，节点i 对网络的注入电流值称为节点i 的自导纳；此时其它节点j 向网络的注入电流值，称为节点j 对节点i 的互导纳。 节点导纳矩阵为：在电力网络中，若仅对节点i 施加单位电压，网络的其它节点接地即U =0时，节点i 对网络的注入 电流值称为节点i 的自导纳；此时其它节点j 向网络的注入电流值，称为节点j 对节点i 的互导纳。 ???? ????? ??????? ????? ?----- ++-- =j j jk jk j jk jk j j j j j Y 10 2 10011021 1121110011 2 ；李 ????? ?? ? ???? ? ???---=105.00 01.111.1105.01.115.2100 112j j j j j j j j j j Y 节点阻抗矩阵为：在电力网络中，若仅对节点i 施加单位电电流。 ????????????=22222544244424452 k k k k k k k j Z ；李????????????=22.222 2.205.64.44.424.44424.445j j j j j j j j j j j j j j j j Z 二、 写出下图所示变压器电路的П型等效电路及物理意义。 1：k 答：1、物理意义： ①无功补偿实现开降压；②串联谐振电路；③理想电路（r<0）。 2、П型等效电路： ??????+--+=??????201212 1212 1022211211Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ，令U1=1时，点2接地U2=0 图一 Y 10 Y 20 Y 12

电力系统毕业设计题目

电力系统毕业设计题目 【篇一：电力系统及其自动化专业毕业论文参考选题大 全(158个)】 电力系统及其自动化专业毕业论文参考选题大全(158个) 1、110kvxx(箕山)变电站电气设备在线监测方案 2、110kv变电所电气部分设计 3、110kv变电所电气一次部分初步设计 4、110kv变电站电气一次部分设计 5、110kv变电站综合自动化系统设计 6、110kv常规变电站改无人值班站的技术方案研究 7、110kv电力网规划 8、110kv线路保护在xx(郴电国际)公司的应用 9、110kv线路微机保护设计 10、110kv线路微机保护装置设计 11、220kv变电所电气部分技术设计 12、220kv变电所电气部分设计 13、220kv变电所电气一次部分初步设计 14、220kv变电所电气一次部分主接线设计 15、220kv变电站设计 16、220kv地区变电站设计 17、220kv电气主接线设计 18、220kv线路继电保护设计 19、2x300mw火电机组电气一次部分设计 20、300mv汽轮发电机继电保护（一） 21、300mv汽轮发电机继电保护设计（一） 22、300mw机组节能改进研究 23、300mw机组优化设计 24、300mw凝汽式汽轮机组热力设计 25、300mw汽轮发电机继电保护 26、300mw汽轮发电机继电保护设计 27、50mva变压器主保护设计 28、scada系统的设计 29、sdh光纤技术在电力系统通信网络中的应用 30、xx电厂电气一次部分设计

31、xx电厂水轮发电机组保护二次设计 32、xx水电厂计算机监控系统的设计与实现 33、xx水电站电气一次初步设计 34、xx县电网高度自动化系统初步设计 35、xx小城市热电厂电气部分设计 36、变电气绕阻直流电阻检测 37、变电站电压智能监测系统 38、变电站设备状态检修研究 39、变电站数据采集系统设计 40、变电站数据采集系统设计—数据采集终端 41、变电站微机监控系统 42、变电站微机检测与控制系统设计 43、变电站微机数据采集传输系统设计—监控系统 44、变电站微机数据采集系统设计—scada 45、变电站无人值班监控技术的研究 46、变电站智能电压监测系统开发 47、变电站自动化的功能设计 48、变电站自动化综合设计 49、变电站综合自动化（微机系统上位机功能组合） 50、变电站综合自动化的研究与设计 51、变电站综合自动化发展综述 52、变压器电气二次（cad）部分设计 53、变压器电气二次部分 54、变压器故障分析和诊断技术 55 、变压器故障检测技术 56、变压器故障检测技术--常规检测技术 57、变压器故障检测技术--典型故障分析 58、变压器故障检测技术--介质损耗在线检测 59、变压器故障检测技术--局部放电在线检测 60、变压器故障检测技术--绝缘结构及故障诊断技术 61、变压器故障检测技术--油气色谱监测 62、变压器故障维修 63、变压器局部放电在线监测技术研究--油质检测 64、变压器绝缘老化检测

《电力拖动自动控制系统》参考问题详解

《电力拖动自动控制系统》参考答案： 第一章 一、填空题： 1.答案：静止可控整流器直流斩波器 2.答案：调速围静差率. 3.答案：恒转矩、恒功率 4.答案：脉冲宽度调制 二、判断题： 答案：1.×、2. √、 三、问答题： 1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性； 2.位转矩负载特性； 3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例； 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。 4.答案：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速围。当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作转差率。静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速围就越小。 5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。 6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题： 1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.54 2.答案：42.5N?M， 3.41N?M 3.答案：T=62.92N?M，n=920r/min，cosФ=0.78 4.答案：α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min，α=31.1。，cosФ=0.82，s=0.0395。 5.答案：D=4.44，s=0.048，Δn=5.3r/min。 6.答案：系统允许的稳态速降：3.06r/min，开环放大系数：31.7 7.答案：系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案：s=0.86，Δn cl=5.56r/min，K p=27.8，α=0.0067V?min/r。 9.答案：调速围D=10，允许静差率s=10%。 10.答案：允许的静态速降Δn cl=3.06r/min，闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题： 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型

电力科技论文电力电子技术论文：现代电力电子技术应用的探讨

电力科技论文电力电子技术论文： 现代电力电子技术应用的探讨 摘要：随着电力电子、计算机技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为发展趋势。变频调速以其优异的调速和启、制动性能被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。变频技术是交流调速的核心技术，电力电子和计算机技术又是变频技术的核心，而电力电子器件是电力电子技术的基础。电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。 关键词：电力电子；技术；发展；应用 1电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 2现代电力电子的应用领域 2.1计算机高效率绿色电源 高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了

电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。 2.2通信用高频开关电源 通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V 的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。 因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。 2.3直流-直流(DC/DC)变换器

铁道机车车辆专科毕业论文

关于内燃机车的调研报告 学校： 班级： 姓名：

摘要：柴油机作为动力装置已经广泛的被使用到运输生产中，而且数量逐年增加，特别是在铁路运输中起着相当重要的作用。内燃机车作为铁路运输中不可缺少的牵引机在很早以前就被投入广泛的使用，当蒸汽机车被淘汰，内燃机车就以它大功率、高负荷的特性充当着铁路运输牵引主力军。但随着电气化铁路的发展，电力机车以它更优越的性能逐渐取代了内燃机车，在铁路第五次大提速之后，“多拉快跑”成为了铁路新的发展方向在资源满足的情况下都改成了电气化铁路客车以及干线、重载货物的运输基本都已由电力机车来担当，内燃机车只能担当各支线（包括小运转、专线等）运输和货场及沿线各站的调车、编组作业任务。但不管怎样，内燃机车都以它独特的性能在铁路运输中依然是不可缺少的，不过也为它今后的发展提出了更高的要求，以满足现代铁路运输的需求。柴油机作为内燃机车的核心装置，它性能的好坏直接影响到内燃机车的运用以及铁路运输安全和经济效益。 目前,随着计算机技术、机电和自动控制技术、现代制造技术及新材料、新工艺等一系列高新技术的蓬勃发展。密封材料性能的提高、液压件微型化以及高可靠性和适用性等,都给机车车辆各系统采用新技术创造了条件。 为检验自己在掌握基本理论知识和专业知识的学习效果，综合运用所学基础理论知识，将内燃机车行车工作的基本理论和方法与基本故障的分析相结合，进行了此次内燃机车的调研。 关键词：内燃机机构；故障；分析；处理 一．调研的内容及过程 1内燃机车总体及走行部 1.1 内燃机车总体结构 内燃机车由柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部（包括车架、车体、转向架等）、制动装置和控制设备等组成。 1.2 车体走行部结构 车体走行部包括车架、车体、转向架等基础部件。①车架是机车的骨干，安装动力机、车体、弹簧装置的基础。车架为一矩形钢结构，由中梁、侧梁、枕梁、横梁等主要部分组成，上面安装有柴油机、传动装置、辅助装置和车体（包括司机室），下面由两个转向架支撑并与车架相连，车架中梁前后两端的中下部装设车钩、缓冲装置。车架承受荷载最大，并传递牵引力使列车运行，因此，车架必须有足够的强度和刚度。②车体是车架上部的外壳，起保护机车上的人员和机器设备不受风、沙、雨雪的侵袭和防寒作用。按其承受载荷情况，分为整体承载式和非整体承车体；按其外形分为罩式和棚式车体。③转向架是机车的走行装置，又称台车。由构架、旁承、轴箱、轮对、车轴齿轮箱（电力传动时包括牵引电机）、弹簧、减振器、均衡梁，以及同车架的连结装置、基础制动装置等主要部件组成。其作用是承载车架及其上面装置的重量，传递牵引力，帮助机车平衡运行和顺利通过曲线。内燃机车一般为具有两个2 轴或3 轴的转向架。 2．内燃机车电机电器 机车电气室：装有电器柜、硅整流柜、启动发电机、励磁机、继电器、转换开关、组合接触器、保护继电器、驱动器、电压调整器、过度装置、蓄电池等。 3.电器柜中各继电器的作用 1ZJ：平稳启动机车 2ZJ：当水温高于88℃时，柴油机卸载（但不降转速） 3ZJ：当滑油压力低于160KPa时柴油机卸载（但不停机） 4ZJ：当曲轴箱压力超过0.6kpa时接通差示压力计，使柴油机停机，防止曲轴箱爆炸。 5ZJ：电压调整器出故障时同时使用固定发电和故障励磁电路，使机车平稳启动

2019国家电网校园招聘题库参考—现代电力系统分析

2019国家电网校园招聘题库参考—现代电力系统分析 2019国家电网校园招聘尚未开始，预计将于2018年11月份开始招聘，每年招聘两批，总人数超过两万人。今天中公电网小编给大家整理一下备考2019国家电网笔试的试题资料，帮助大家备考。 1、电力系统暂态稳定分析用的逐步积分法是( ) A、时域仿真法 B、直接法 C、频域法 D、暂态能量函数法 2、( )是一个多约束的非线性方程组问题，采用牛顿法和基于线性规划原理处理函数不等式约束的方法。 A、状态估计 B、网络拓扑 C、最优潮流 D、静态安全分析 3、电力系统( )就是利用实时量测系统的冗余性，应用估计算法来检测和剔除坏数据。其作用是提高数据精度及保持数据的前后一致性，为网络提供可信的实时潮流数据。 A、网络拓扑 B、状态估计 C、静态安全分析 D、调度员潮流

4、稳定计算的数学模型是一组( )方程 A、代数 B、微分 C、长微分 D、其它三个选项都不是 5、离线计算主要应用范围( ) A、规划设计 B、运行方式分析 C、为暂态分析提供基础数据 D、安全监控 6、柔性交流输电可实现的功能是( ) A、控制潮流 B、远程调用 C、增加电网安全稳定性 D、提高电网输送容量 7、电力系统潮流计算出现病态的条件是( ) A、线路重载 B、负电抗支路 C、较长的辐射形线路 D、线路节点存在高抗 8、最优潮流常见目标函数( )

A、总费用 B、有功网损 C、控制设备调节量最小 D、投资及年运行费用之和最小 E、偏移量最小 9、静态不安全的判断准则( ) A、频率失稳 B、电压失稳 C、电压越限 D、发电机不能同步运行 10、属于分布式发电的有( ) A、建筑一体化光伏 B、大型风电厂 C、小型光伏 D、小型风电厂 11、微电网的常态运行方式有( ) A、独立运行模式 B、正常运行模式 C、联网运行模式 D、不正常运行

发电厂及电力系统专业的毕业论文

大学 毕业论文 电力系统短期负荷预测 姓名： 学号： 专 年级： 指导教师： 目录 中文摘要: (1)

英文摘要: (2) 1绪论 (3) 1.1 短期负荷预测的目的和意义 (3) 1.2电力系统负荷预测的特点和基本原理 (4) 1.2.1电力负荷预测的特点 (4) 1.2.2电力负荷预测的基本原理 (4) 1.3 国内外研究的现状 (5) 1.3.1 传统负荷预测方法 (6) 1.3.2 现代负荷预测方法 (6) 1.4 神经网络应用于短期负荷预报的现状 (8) 1.5 本文的主要工作 (8) 2最小二乘法 (10) 2.1 最小二乘法原理 (10) 2.2 多项式拟合具体算法 (10) 2.3多项式拟合的步骤 (11) 2.4 电力系统短期负荷预测误差 (12) 2.4.1 误差产生的原因 (12) 2.4.2 误差表示和分析方法 (12) 2.4.3 拟合精度分析 (13) 3基于神经网络的短期负荷预测 (15) 3.1 人工神经网络 (15) 3.1.1 人工神经网络的基本特点 (15) 3.2 BP网络的原理、结构 (15) 3.2.1网络基本原理 (15) 3.2.2 BP神经网络的模型和结构 (16) 3.2.3 BP网络的学习规则 (16) 3.3 BP算法的数学描述 (17) 3.3.1信息的正向传递 (17) 3.3.2 利用梯度下降法求权值变化及误差的反向传播 (17) 3.4 BP网络学习具体步骤 (18) 3.5 标准BP神经网络模型的建立 (19) 3.5.1 输入输出变量 (19) 3.5.2 网络结构的确定 (19) 3.5.3 传输函数 (20) 3.5.4 初始权值的选取 (21) 3.5.5 学习数率 (22) 3.5.6 预测前、后数据的归一化处理 (22)

电力系统远动技术----远动终端RTU概述

电力系统远动技术----远动终端RTU概述 远动终端RTU概述 一、RTU定义 "远动终端：电网调度自动化系统中安装在发电厂、变电站的一种具有四遥远动功能的自动化设备。远动装置=远方终端=远动终端=RTU（Remote Terminal Unit）。"RTU在电网调度自动化系统中具有重要的作用。（系统结构：调度端SCADA/EMS ＋远动信道＋厂站端RTU）。 二、RTU发展概述 ① 60～70年代，硬件式远动装置：晶体管或集成电路构成的无触点远动装置WYZ 或者数字式综合远动型远动装置SZY，均属于布线逻辑式远动装置，所有功能均由逻辑电路实现，现已经基本淘汰。 ② 80年代后，软件式远动装置：基于微机原理构成的远动装置（微机远动装置），功能由软件程序实现，具有功能强、可扩充性好、结构简单、稳定可靠等优点，得到普及应用。 三、RTU的功能概述 "远方功能：RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。 ① 遥测（YC，Tele-measurement）：远程量测值。RTU将采集到的厂站运行参数按规约传送给调度中心（上传）。包括：P、Q、U、I、档位、温度等，容量达几十到上百个（路）。另外还包括2类特殊YC： a) 数字值（Digital Measured Value）：RTU以数字量的形式直接接收后上传。如频率、水库水位等。 b) 记数脉冲（Counter Pulse）：单独的采集（电路）板。主要指RTU采集的反映电能量的脉冲记数。容量可达几十路电度量。 ② 遥信（YX，Tele-indication, Tele-signalization）：远程状态信号。RTU 将采集到的厂站设备运行状态按规约传送给调度中心（上传）。包括：断路器和隔离刀闸的位置信号、继电保护和自动装置的位置信号、发电机和远动设备的运行状态等。容量达几十到几百个。 ③ 遥控（YK，Tele-command）：远程命令。调度中心发给RTU的改变设备运行状态的命令。 包括：操作厂站各电压回路的断路器、投切补偿电容器和电抗器、发电机组的启停等。容量可达几十个设备。 ④ 遥调（YT，Tele-adjusting）：远程调节命令。调度中心发给RTU的调整设备运行参数的命令。包括：改变变压器分接头位置（调压）、改变发电机组P 或Q的整定值（调节出力）、自动装置整定值的设定等。容量可达几个到十几个设备。 ⑤ 事故数据： a) 事件顺序记录（SOE：Sequence Of Event recording）：实时检测遥信变位（YXBW）（带时标的遥信），立即记录变位时刻、变位设备序号、变位状态等组成SOE优先传送（CDT下）。 b) 事故追忆（PDR：Post Disturbance Review）：冻结某时刻全网的重要的遥

电力电子技术论文

电力电子技术在太阳能中的应用 电力电子技术： 电力电子技术是指电力功率半导体器件，这些器件作为开关操作其中的控制和转换。硅控整流器的来临，简称可控硅，导致的新的电力电子领域的应用发展。之前的可控硅引进，汞弧整流器用于电力控制，但这种整流电路工业电子和汞弧整流器的应用范围是有限的一部分。一旦可控硅可用，应用领域蔓延到许多领域，如驱动器，电源供应器，航空 电力电子技术是什么？ 电力电子技术是应用电子电路的能量转换。 您可能有更多的比你想象中的电力电子的相互作用。如果你开车，使用一台电脑，用微波炉做饭，对任何类型的电话交谈，听音响，或用电钻钻孔，然后你来接触电力电子技术。由于电力电子，电力运行所需的处理，过滤，并以最高的效率，最小的尺寸和最小重量的东西，你日常使用。在正式条款“，该技术包括使用的电子元件，应用电路理论与设计技术，分析工具，对电子的转换效率，控制和电力空调的发展。” 电力电子技术研究的主要领域包括： ?电子器件（如二极管和晶体管） ?控制和监管 电力转换器的电路设计和各项工作的转换器电路拓扑 ?磁性元件（如变压器和电感器） ?电子电路封装和制造 ?电机控制 电力电子技术的主要任务 电力电子技术，涵盖了整个电力系统领域的应用，这些应用延伸，从几个VA /瓦数兆伏安/兆瓦的功率范围。 电力电子技术的主要任务是控制和电源转换从一种形式到另一种。转换的四种主要形式是： ?整风指交流电压为直流电压的转换， ?直流到交流的转换， ?直流- 直流转换和 ?交流到交流的转换。 ?“电子式电能转换器”是用来指电力电子电路，转换电压和电流从一种形式到另一个任期。 此外，可控硅和其他功率半导体器件被用作静态开关。 电力电子技术的重要性和用途 电力电子技术是随处可见。例如，电力电子技术中使用 ?计算机 ?汽车 ?电信 ?空间系统和卫星 ?电机

现代电力系统分析整理提纲

1 第一章 现代电力系统的主要特点， 电网互联的优点及带来的问题， 电力系统的运行状态及运行状态带来的好处。电力系统分析概述。 第二章 电力网络的基本概念 结点电压方程，关联矩阵， 用关联矩阵与支路参数确定结点电压方程，变压器和移向器的等值电路， 节点导纳矩阵， 第三章 常规潮流计算的任务、应用、， 对潮流计算的基本要求， 潮流计算的方法， 电力系统数学表述， 潮流计算问题的最基本方程式 潮流计算的借点类型， 节点功率方程及其表示形式， 潮流计算高斯赛德尔发。 牛顿拉弗逊法， 潮流计算的PQ分解法， 保留非线性潮流算法， 最小化潮流算法（潮流计算和非线性规划潮）， 潮流计算的自动调整， PV节点无功功率越界的处理，PQ节点电压越界的处理，带负荷调压变压器抽头的调整，负荷特性的考虑，互联系统区域间交换功率控制 最优潮流计算 最优潮流和基本潮流的比较，最优潮流计算的算法，最优潮流的数学模型，（目标函数，约束条件），最优潮流计算的简化梯度算法，（迭代求解算法的基本要点），最优潮流的牛顿算法， 交直流电力系统的潮流计算 直流输电的应用 交直流电力系统的潮流计算的特点 交流系统和直流系统的分解 交流系统部分的模型 直流系统部分的模型 直流电力系统模型 直流系统标幺值，直流电力系统方程式，（换流站，及其控制方式） 交直流电力系统潮流算法 联合求解法和交替求解法 直流潮流数学模型 第四章故障类型及分析 双轴变换-派克变换及正交派克变换 两相变换-克拉克变换 顺势对称分量变换（120 +-0）对称分量变换 坐标变换的运用 网络方程网络中的电源模型 不对称短路故障的边界条件 短路故障通用复合序网 断线故障通用负荷序网 两端口网络方程 阻抗行参数方程（有源无源）导纳型参数方程（有源无源）混合型参数方程 复杂故障分析 第五章 状态的确定（状态估计 量测误差随机干扰测量装置在数量上或种类上的限制 电力系统状态估计的功能流程 对量测量的数量要求 状态估计与常规潮流计算比较 条件不同模型和方程数的不同求解的数学方法不同 电力系统运行状态的表征与可观察性 量测方程五种基本测量方式状态估计误差的原因高斯白噪声型的随机误差噪声响亮 电力系统状态的可观察性 最小二乘估计最小方差估计的概念 h(x)为线性函数时的最小二乘准则、h(x)为非线性函数时的最小二乘准则及步骤 快速解耦状态估计算法 支路潮流状态估计法 递推状态估计 追踪估计、估计的目标函数递推估计公式第六章 电力系统安全性 实时安全监控功能结构 安全性、稳定性和可靠性

电力系统分析毕业论文

电力系统分析毕业论文 目录 摘要 ......................................................................... I Abstract .................................................................... II 目录 ....................................................................... III 第1章绪论.. (1) 1.1 选题背景与意义 (1) 1.1.1 选题背景 (1) 1.1.2 研究意义 (1) 1.2 国外发展现状 (2) 1.3 本人所做工作 (2) 第2章系统开发技术分析 (3) 2.1 框架、构架及设计模式概述 (3) 2.2 Struts框架分析 (3) 2.2.1 Struts设计模式 (3) 2.2.2 Struts工作流程 (5) 2.2.3 Struts标签库 (5) 2.3 JSP技术分析 (6) 2.3.1 JSP技术特点 (6) 2.3.2 JSP实现原理 (8) 2.4 开发工具分析 (8) 2.4.1 Eclipse简介 (8) 2.4.2 CVS（Concurrent Version System） (8) 2.4.3 JDK（Java Development Kit） (9) 2.5 技术可行性 (9) 第3章系统分析 (10) 3.1 需求总述 (10) 3.2 用例描述 (10) 3.2.1 报修受理 (10)

3.2.2 抢修调度 (14) 3.2.3 报修处理 (15) 3.2.4 报修回访 (16) 3.2.5 报修归档 (16) 3.3 动态模型设计 (17) 3.3.1 受理工单类对象动态模型 (17) 3.3.2 抢修车辆类对象动态模型 (17) 3.4 序列图 (18) 3.5 组件图 (18) 第4章系统设计 (19) 4.1 设计指导思想和原则 (19) 4.1.1 指导思想 (19) 4.1.2 软件设计原则 (19) 4.2 系统构架设计总体描述 (20) 4.3 系统流程分析 (21) 4.4 功能设计 (21) 4.4.1 故障受理 (23) 4.4.2 抢修调度 (24) 4.4.3 报修处理 (24) 4.4.4 报修回访 (24) 4.4.5 报修归档 (24) 4.4.6 用户管理 (24) 4.4.7 报修人员管理 (24) 4.4.8 报修车辆管理 (24) 4.4.9 报修查询 (24) 4.5 数据库设计 (25) 4.5.1 数据库表简介 (25) 4.5.2 数据库表结构 (26) 4.6 系统开发工具及运行环境 (32) 4.6.1 开发工具及开发调试环境 (32) 4.6.2 运行环境 (32)

电力系统远动考点全总结

1.遥测即远程测量：应用远程通信技术进行信息传输,实现对远方运行设备的监视和控制。遥信即远程指示；远程信号：对诸如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。遥控即远程命令：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调即远程调节：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。 2.远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理、计算机原理等。远动配置是指主站与若干子站以及连接这些站的传输链路的组合体。远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备与功能。 3.误码率：错误接收的码元数与传送的总码元数之比。用Pe表示。误比特率：错误接收的信息量与传送信息总量之比。用Peb表示。在远动系统中，为了正确的传送和接收信息，必须有一套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一套约定称为规约或协议。 4.当同步字在信道中受到干扰，使其中某些码元发生变位，致使收端检测不出同步字，称为漏同步。当接收到的信息序列中，出现与同步字相同的码序列时，在对同步字检测时会把它误判为同步字，造成假同步。收发两端发送时钟和接收时钟的相位差<∏时，数字锁相电路在工作过程中，通过相位调整，会使两者的相位差继续增加，直到≈2∏，造成两端时序错一位，这种情况称为反校。 5.事件指的是运行设备状态的变化，如开关所处的闭合或断开状态的变化，保护所处的正常或告警状态的变化。事件顺序记录是指开关或继电保护动作时，按动作的时间先后顺序进行的记录。事件分辨率指能正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。 6.完成一次A/D转换所需的时间，称为转换时间，其倒数称为转换速率。 7.数字滤波就是在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。死区计算是对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围。当模拟量在这个规定的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，这个期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区;对电力系统中每一个运行参数量用上限值和下限值来规定其允许的运行范围，用这些量的实时运行值与其限值作比较，一旦发现某一量超出允许范围即判为越限，可能是越上限或越下限。这时，一方面要对这一重置越限标志，另一方面要发出信号，这一功能称为越限比较 8.标度变换又称为乘系数，是将A/D转换结果的无量纲数字量还原成有量纲的实际值的换算方法；标度转换后的数据已经代表了遥测量的实际值，但此数据是以二进制数表示的。在某些场合还应再转换为十进制，这就需要二一十转换；电力系统在运行过程中随时可能发生事故，把事故发生前后的一段时间内遥测数据的变化情况保存下来，为今后的事故分析提供原始依据，这就是事故追忆功能。 9.直流采样是将直流的电压信号经模/数转换后得到数字量，数字量的值与直流信号的大小成正比。直接对交流电压、电流进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量信息，这就是交流采样要完成的工作。交流采样是将连续的周期信号离散化，用一定的算法对离散时间信号进行分析，计算出所需的信息。交流采样与直流采样比较：数据获取速度上直流采样优于交流采样。响应速度上交流采样优于直流采样。另外交流采样还可以分析出谐波含量，投资小、配置灵活、扩展方便，这些都是直流采样望尘莫及的。 10.计算机网络是指通过数据通信系统把地理上分散的、有独立处理能力的计算机系统连接起来，依靠功能完善的网络软件实现网络资源共享的一种计算机系统。 11.调度自动化系统的可靠性由远动系统的可靠性和计算机系统的可靠性来保证。它包括设备的可靠性和数据传输的可靠性。系统或设备的可靠性是指系统或设备在一定时间内和一定的条件下完成所要求功能的能力。通常以平均无故障工作时间（MTBF）来衡量，数据传输的可靠性通常用比特差错率来衡量，比特差错率定义为接受比特不同于相应发送比特的数目，与总发送比特数之比。实时性可以用总传送时间、总响应时间来说明。总传送时间是从发送站事件发生起，到接收站显示为止，事件信息经历的时间。总响应时间是从发送站的事件启动开始、至接收到接收站反送响应为止之间的时间间隔。数据的准确性可以用总准确度、正确率、合格率等进行衡量。 12.MTBF平均无故障工作时间指系统或设备在规定寿命期限内、在规定条件下、相邻失效之间的持续时间的平均值，也就是平均故障间隔时间。