一种新型的能量回馈控制系统的研究
第36卷第2期黑 龙 江 水 专 学 报
Vol.36,No.22009年6月
Journal of Heilongjiang Hydraulic Engineering
J un.,2009
文章编号:100029833(2009)022*******
一种新型的能量回馈控制系统的研究
王福家1,臧春龙2,吕慧红3,高晗璎1,王旭东1
(1.哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,哈尔滨150040;2.哈尔滨兽医研究所,哈尔滨150001;3.哈飞汽车工业集团,哈尔滨150060)
摘 要:针对通用变频器能量传输的不可逆性,以及传统能量回馈系统回馈的电流谐波含量较大的缺陷,设计了一种基于DSP 控
制器———TMS320F2812为核心器件,采用电流跟踪技术和正弦波细分技术来实现能量回馈控制系统。实验结果表明:由该方法得到的回馈电流波形中所含的谐波成分较低,并且回馈电流波形具有良好的正弦性。
关键词:能量回馈;TMS320F2812;电流跟踪;正弦波细分中图分类号:TN773 文献标识码:A
St udy on a Novel Energy 2Feedback Control System
WANG Fu 2jia 1,ZANG Chun 2long 2,L U H ui 2hong 3,G AO H an 2ying 1,WANG Xu 2dong 1
(1.College of Electrical and Electronic Engineering ,Harbin University of Science &Technology ,Harbin 150040,China ;2.Harbin Veterinary Research Institute ,Harbin 150001;3.Hafei Automobile Group ,Harbin 150060,China )
Abstract :Based on t he general converter for energy transmission is not reversible ,as well as t he feedback current of t he traditional energy feedback cont rol system contains high harmonic ,a novel energy feedback cont rol system was designed wit h t he controller of digital signal processor 2TMS320F2812as t he core de 2vice.In order to achieve t he energy feedback cont rol system ,t he technology of current t racing and sine 2wave microdivision was utilized.The experimental result s show t hat t he feedback current based on t he a 2bove met hod contains lower harmo nic and has better sinusoidal nat ure.
K ey w ords :energy feedback ,TMS320F2812,current t racing ,sine 2wave microdivision
收稿日期:2009203202
作者简介:王福家(19772),男,黑龙江双鸭山人,硕士研究生,
E 2mail :wangfujia2005@https://www.wendangku.net/doc/d615385287.html, ;高晗璎(19692),男,黑龙江哈尔
滨人,教授,工学博士,从事电机控制及电力电子方面的研究;通讯作者:王旭东(19582),男,黑龙江哈尔滨人,教授,博士生导师,从事汽车电子与电力电子驱动控制方面的研究。
0 引 言
近年来,随着交流调速技术的不断发展,变频器的使用已日益广泛,特别是交-直-交电压型通用变频器由于其具有功率因数高、效率高和调速范围宽等特点,因此在工农业生产的许多场合中得到了广泛应用。但这种拓扑结构使得通用变频器不能直接用于需要快速起、停和频繁正、反转的调速场合。因为当变频器驱动异步电动机在制动、突然减速或者下放势能负载过程中,电机处于再生发电状态。而一般由二极管构成的桥式不可控整流器使得能量的传输具有不可逆性,能量无法返回电网,将在直流侧储能电容上产生泵升电压。若不及时释放这部分能量,则势必会引起变频器过压保护动作或造成主
回路开关器件、电解电容等器件损坏,从而威胁系统安全,这就限制了其应用范围[1]。工程上对这种泵升能量的处理方法基本上分为两种:①以热能或其它形式消耗掉;②通过能量回馈电路的技术处理使这种泵升能量回馈到交流电网或其它储能装置中。显然,前一类方法比较简单,但这类方法不仅浪费了能源,有时也会产生某些副作用,这对整个系统的可靠性不利;后一类能量回馈制动技术虽然结构较为复杂,但提高了能源的利用率,尤其是对频繁起、制动或长期带势能性负载下放的系统,在有效制动的同时会产生显著的节电效果,将相应的能量回送到电网中。这不仅实现了节能而且有效地解决了泵升电压的问题,从而拓宽了通用变频器应用领域[2]。传统的能量回馈控制方案是以电网电压作为回馈电流参考信号,但由于电网电压本身的畸变,会使得回馈的电流波形包含较大的谐波成分,畸变严重,因此本文提出了以TI 公司的TMS320F2812为核心的能量回馈控制系统,采用正弦波细分技术,成功解决了网侧畸变问题,并且使回馈电流具有较好的正弦性。
1 系统组成及工作原理
本文所设计的能量回馈系统主要由基于TI 公司的TMS320F2812型的DSP 芯片为核心的中央处理单元、电流检测单元、直流母线电压检测单元、同步信号检测单元、驱动电路及逆变电路组成,能量回馈系统的结构框图见图1,以下将对各部分功能作简要说明
。
图1 能量回馈系统结构框图
Fig 11 Configuration of energy feedback control system
中央处理单元采用由TI 公司生产的TMS320F2812型的DSP 芯片及外围电路组成,是
系统的核心部分。它控制着能量回馈系统的工作状态,当电动机处于电动状态时,系统不工作;当电动机处于发电制动状态时,启动能量回馈系统向电网回馈能量。
电流检测单元通过磁平衡式电流霍尔传感器(L EM ),并由DSP 内置的A/D 口进行电流采样、数字滤波等处理。
电压检测单元利用电压霍尔传感器实时检测变频器的直流母线电压,当检测值高于上限设定值
V D H 时,有源逆变单元开始工作,能量从直流侧回馈
电网;当检测值低于下限设定值V DL 时,有源逆变单
元封锁,能量回馈终止。
同步信号检测单元负责跟踪电网电压信号,从而保证回馈电流与网侧电压的相位同步。
本部分只是对系统各个单元进行简要的介绍,下文将对某些重要单元进行详细介绍。2 控制电路设计
一个完善的能量回馈系统应该满足相位、电流和电压三方面的要求[3]。传统的能量回馈控制是将电网电压作为回馈电流的参考,但由于电网电压存在畸变,因此回馈电流中会包含较大的谐波成分,该
方法在要求较高场合往往会受到限制。为解决上述
问题,采用正弦波细分技术,以获取一个与电网电压同步的近似的正弦波。2.1 正弦波细分技术正弦波细分技术是对一个标准正弦波进行离散处理,并将离散值构成正弦表存到ROM 的DA TA 区域,图2是离散后的正弦阶梯波形。在满足香农定理前提下,离散点越多则还原该信号所得波形越理想,为此在每个工频周期内设定120个离散点
。
图2 正弦电流给定波形
Fig 12 Sinusoidal current given waveform
基于正弦波细分原理,设计了一种以
TMS320F2812型DSP 芯片为核心、电流单闭环结构的控制系统,控制系统原理框图见图3
。
图3 单闭环控制系统原理框图
Fig 13 Control system principle chart of singleness cloosed 2loop
工作过程如下:电压传感器采集来的直流母线
电压经A/D 转换后的值作为电流给定的比例系数,此值与所查得的正弦表值的乘积作为电流环的给定。电流环的给定再与采样得到的回馈电流值进行PI 调节,输出6路PWM 控制信号,该6路控制信号再与DSP 的I/O 端口输出的6路带有死区的方波控制信号相遇后经驱动功率环节驱动功率开关器件,从而得到正弦波回馈电流。以U 相为例,当DSP 的捕获口检测到U 相同步信号的上升沿跳变时,DSP 就立即查询U 相正弦表并将所查得的值与直流母线电压的采样值相乘作为电流给定,每隔一定时间输出一个给定电流,与回馈电流进行PI 调节,每20ms 即查询到第120个数据时查表结束,待U 相下一个上升沿跳变时DSP 重复先前操作,其它两相的工作过程与U 相类似。由于以标准正弦阶梯波为给定,从而克服了传统控制方式的缺陷,极大
4
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地降低了回馈电流的谐波成份。2.2 同步电路设计
同步是实现能量回馈的关键。所谓同步,简单讲是使回馈的三相电流与电网电压同频反向,实现单位功率因数为-1的能量回馈。同步电路设计的好坏直接关系到回馈无功电流以及谐波含量的高低,因此同步电路设计显得尤为重要。
本系统设计的同步信号检测电路见图4。经过同步变压器降压后的电网交流信号先通过电阻分压,然后经由L M324组成的电压跟随器进行隔离后输入到由L M393及其外围部件所组成的过零检测电路转化成方波,经隔离整形送入DSP 芯片作为输入信号的参考。当DSP 捕获到该信号的上升沿时开始查正弦表,再由算法处理后输出带有死区的控制信号控制有源逆变桥6个开关管的导通、关断,从而实现输出波形与电网同步,经试验验证此方法简单易行、
安全可靠。
图4 同步信号检测电路
Fig 14 Synchronous signal detection circuit
2.3 电流检测电路设计
电流检测是本系统设计的一个重要环节,它的
准确性直接影响着PWM 波的给定和回馈电流的好坏。本系统中的电流霍尔传感器选用偏置电路,磁平衡式L EM 模块,处理电路见图5。偏置电路中E1、E2、C1、C2为滤波电容,W Y1为5.1V 稳压管,
运算放大器采用L F353,D1、D2为快恢复二极管。出于对安全的考虑,输出信号需要加上限幅电路,如图5中R7、R8、D1、D2。最后0～3.3V 的电压值通过引脚ADCIN 进入DSP 的AD 采样通道
,得到实际的回馈电流。
图5 偏置电路
Fig 15 Bias circuit
此外,控制电路还包括母线电压检测电路及反
馈电流检测电路。由于篇幅有限,不作过多介绍。
3 驱动电路设计
驱动电路采用隔离与驱动于一身的芯片
TL P250及外围电路组成,以一相桥臂为例,电路连接见图6。其工作过程简述如下(以上桥臂为例):当PWM1为低电平时,光耦导通。W01为5V 稳压管,由于IG B T 的G —E 之间加有-5V 的负偏压,因此驱动IG B T 的导通电压为15V ,IG B T 导通;当PWM1为高电平时光耦关断,由于IG B T 的G —E 之间加有-5V 的负偏压,因此IG B T 的关断
电压为-5V ,IG B
T 快速关断。
图6 驱动电路
Fig.6 Drive circuit
4 软件设计
本系统的控制思想就是采用DSP 软件定时器中断,通过捕获单元捕获同步信号的上升沿,当上升沿来临时启动查询正弦表程序同时由DSP 的I/O 口输出带有死区的方波控制信号,同时,直流母线电压经A/D 转换后的值和所查得的正弦表值相乘,乘积作为电流环的输入。电流环的输出用以控制PWM 控制信号的占空比,为提高电压利用率、降低开关损耗,本系统选用单极性驱动方法。4.1 主程序流程图
图7给出了系统主程序的流程图。主程序主要实现系统的初始化、SPI 初始化、I/O 端口初始化、AD 初始化、MA X7219初始化以及EV 模块初始化设置等。在完成了系统的设定及各个应用模块的初始化工作以后,判断是否有启动指令,如不启动,则系统等待;如启动,则系统工作在能量回馈状态,并显示电压和电流值。同时,等待停止指令,若停机,则返回程序开始。4.2 ADC 中断服务子程序
图8给出了定时器下溢中断子程序框图。系统采用T 1定时器的下溢中断标志启动A/D 转换,A/D 转换结束标志启动中断服务子程序。这样做的好
5
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图7 主程序流程图
Fig.7 Main program chart
处是执行A/D 采样不占用CPU ,从而保证系统能
够快速地进行直流母线电压实时采集和电流全数字闭环处理。A/D 中断子程序中首先进行直流母线电压采样,并与查表所得正弦值相乘后作为电流环给定,
经电流环PI 调节后改变PWM 占空比。
图8 AD 中断服务子程序
Fig.8 AD interrupt service subroutine flow chart
4.3 电流环PI 调节子程序
电流PI 调节程序流程图见图9。直流母线采
集的电压经A/D 转换后的值和三相正弦表对应的值相乘作为三相电流给定I u 、I v 、I w ,给定值与反馈值相比较后进行PI 调节,调节后的输出送至比较控制寄存器CM PR x ,产生PWM 控制信号[4]。子程序入口参数是电流给定值和反馈值。电流调节器采用带输出限幅的PI 控制,当电流PI 调节器的输出>
U max 时,则限定在U max ;反之如果
在U min [5]。5 实验结果
以下是对本文所设计的系统所进行的实验研究,
回馈电流波形为10A ,实验结果见图10(a )、图10(b )。
通过实验我们看到:回馈电流波形比较平滑,不
受电网电压畸变的影响,
波形质量较好,具有较好的
正弦性。
6 结 论
通过对现阶段能量回馈控制方法的研究,设计出一种采用电流跟踪控制技术和正弦波细分技术的能量回馈控制系统。它克服了传统能量回馈控制系统控制精度低、电流质量差的缺陷,实现了单位功率因数的正弦波电流回馈。实验结果表明采用正弦波细分法实现的能量回馈控制方式成功地解决了网侧电压畸变问题,并使回馈电流具有较好的正弦性。参考文献:
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1.风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。 2.进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的 地方来兴建。 3.在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟 糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时 间；必须等待压缩空气等储能技术发展。 1.2光伏 光伏是太阳能光伏发电系统的简称。是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。 光伏能量的来源由光伏板组件，它是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 光伏优点： 1.普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或 岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。 2.无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污 染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 3.巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总 量属现今世界上可以开发的最大能源。 4.长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年， 而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是 用之不竭的。
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2005005 电动汽车能量回馈的整车控制 张 毅,杨 林,朱建新,冒晓建,卓 斌 (上海交通大学汽车电子研究所,上海 200030) [摘要] 以4种典型循环工况为例对电动汽车进行能量分析,设计了基于常规汽车制动系统的整车能量回馈控制方式,研究了控制策略,完成了车辆道路试验与标定优化。试验表明,整车能量回馈控制方式与控制策略安全、可靠,且柔顺性良好;利用能量回馈技术,蓄电池能量消耗可减少10%,能有效延长电动汽车的一次充电续驶里程。 关键词:电动汽车,能量回馈,控制策略 The Control Strategy of Energy Regeneration for Electric Vehicle Zhang Yi,Yang Lin,Zhu Jianxin,Mao Xiaojian&Zhuo Bin Instit ute of A utomotive Elect ronic Technology,S hanghai Jiaotong U niversity,S hanghai200030 [Abstract] The energy consumption in four typical vehicle testing cycles(FTP,HWEFT,ECE2EUDC and J P1015)is analyzed for EV.Based on the traditional vehicle braking system,a new regenerative braking scheme and its control strategy are designed.The road testing,calibration and optimization are performed.T est results show that the control scheme and strategy is safe,https://www.wendangku.net/doc/d615385287.html,ing the regenerating scheme,the energy consumption of battery can re2 duce by10percent and the driving range of EV in one charge can increase effectively. K eyw ords:Electric vehicle,E nergy regeneration,Control strategy 原稿收到日期为2003年12月29日,修改稿收到日期为2004年3月8日。 1 前言 电动汽车采用了新型的汽车动力,如何充分提 高车辆行驶能量效率,进而延长车辆续驶里程,是电 动汽车需要解决的一个关键问题。能量回馈是解决 该问题的主要技术措施。 能量回馈包括车辆制动能量回馈与车辆滑行能 量回馈两种。此时,驱动电机按发电机运行,将车辆 行驶动能转化为电能,可以起到3个作用:辅助制 动;回收能量给动力蓄电池充电,从而延长车辆续驶 里程;在车辆有供热需求时,直接利用这部分电能供 热取暖。 能量回馈制动与电动汽车其它电气制动方式 (主要有能耗制动、反接制动[1])比较,无须改变系 统硬件结构,回馈电流可柔性控制,可使制动效果与 能量回收效果综合最佳。因此,能量回馈是最适合 电动汽车的电气制动方式,其关键是能量回馈的过 程控制。电动汽车的能量回馈控制由整车控制与电 机控制交互作用而实现,作者在电动汽车制动能量 分析的基础上,设计一种能量回馈的整车控制方式, 并进行相应控制策略的研究。 2 制动能量分析 为了进行电动汽车能量回馈控制,需首先探明 其在各种用途中的制动能量回馈潜力。作者分别以 美国F TP工况、高速公路HFET工况、欧洲城市循 环ECE2EUDC工况和日本J P10154种循环工况为 例,进行制动能量的分析。 4种循环工况的驱动与制动能量如图1所示, 可见在这4种循环工况中,制动能量都占了不小的 比例,其中J P1015工况为2517%,ECE2EUDC工况 为18%,HFET工况为6%,F TP为25%。 回馈能量还与制动方式和回馈系统各环节的效 率因子有关[2]。电动汽车的制动方式包括:电气制2005年(第27卷)第1期 汽 车 工 程 Automotive Engineering 2005(Vol.27)No.1
基于压电材料的振动能量收集试验研究
第27卷第3期2010年6月 现代电力 M oder n Electr ic P ower Vol127No13 June2010 文章编号:100722322(2010)0320070205文献标识码:A 基于压电材料的振动能量收集试验研究 任思源,何青 (华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206) Experimental S tudy on Vibration Energy Collection Based on Piezoelectric Material Ren Siyuan,H e Q ing (School of Energy,P ower and Mechanical Engineering,North China Elect ric Power Univer sity,Beijing102206,China) 摘要:针对设备状态监测与故障诊断实时监测的要求,以应用于无线传感器网络节点供电为目的,根据材料的压电特性及其等效电模型,设计出将振动能转化成电能的能量收集的试验系统。该试验系统由压电片、振动台、整流转换、充电电路以及可充电锂离子电池等组成。以整流电路、开关控制部分,结合超级电容,设计出基于压电材料的振动能综合转换收集试验方案,制作出小型设备,通过试验验证其应用的可行性,记录并分析试验数据。试验表明,振动能量能够被有效地转化为电能并先储存于超级电容中,后由开关系统控制充电芯片实现断续充电,将电能储存至锂电池中。 关键词:压电材料;振动;能量收集;超级电容;锂电池 Abstract:Based on the piezoelectric characteristics and e2 quivalent electrical model of the material,an experimental system has been designed to convert the energy of vibration into the elect ric power.The experimental system takes the real time requirement of condition monitoring and faults di2 agnosis as background and aims at the application of the power supply for wireless sensor network nodes.It consists of piezoelectric ceramics,vibration shaker,rectifier con2 verter,charge circuit,Lithium battery,etc.,the experi2 mental scheme is accomplished to convert and collect the vi2 brat ion energy of the piezoelectric material with synthesizing rectifier,switching part and super capacitor.A small device has been analyzed and verified with experiments and the re2 corded data.The experiment shows that vibration energy can be converted to electrical energy and then electrical en2 ergy is stored in Super Capacitor,intermittently charged through switching part into charge chip,and stored in a lith2 ium battery. Key w ords:piezoelectric;vibration;energy harvesting; Super Capacitor;Lithium Battery 0引言 随着无线设备的广泛应用,其供电问题受到人们的广泛关注。在许多使用电池供电的场合,电池的频繁更换不仅会增加使用费用,而且会造成环境污染,特别在一些人类无法到达、无法接触的特殊场合,其电池更换更难。另外在设备监测与故障诊断的应用中,电池电量用完且又无法及时更换会造成严重的后果[1]。为解决这些问题,人们开始考虑把周围环境中的能量,如化学能、光能及机械振动能等,转换成电能收集并存储起来。 在工矿、电力、石油等行业内部,大型机械设备的应用极为广泛。与此同时,随着联合能量收集技术的发展,大型机械设备的振动能量收集利用也随之广泛发展起来。 研究人员目前已经开发出从振动中收集能量的装置。这些装置可采用电磁式、静电式或压电式将机械运动转换为电能。这3种机电转换方式的能量贮存密度比较如表1所示。而且,现在一些公司开始生产振动能量转换器,每一种转换器各有优缺点。一般来说,静电式转换器需要保持一很小的空气间隙,且功率密度较低,电磁转换器常常输出电压低,而压电式转换器却要依赖于较脆的陶瓷[2]。依据理论、仿真和实验,对大部分应用来说,3种转换器中压电式转换器是最有潜力的。 表1能量贮存密度比较 类型实际最大值/(mJ#cm-3)理论最大值/(mJ#cm-3) 压电式3514335 静电式444 电磁式2418400 本文所介绍的是一种基于压电片的压电振动能量收集技术试验,该能量收集技术试验是由振动台作为动力源,压电片产生电流可以存放在超级电容
四象限矢量变频器的能量回馈制动原理
采用了电流追踪型PWM整流器组成方式，这样就容易实现功率的双向流动，且具有很快的动态响应速度，同时这样的拓扑结构使得我们能够完全控制交流侧和直流侧之间的无功和有功功率的交换，且效率可高达97%，经济效益较大，热损耗为能耗制动的1%，同时不污染电网。所以，回馈制动特别适用于需要频繁制动的场合，电动机的功率也较大，这样节电效果明显，按运行的工况条件不同，平均约有20%的节电效果。 四象限矢量变频器的能量回馈制动的特点 （1）可广泛应用于PWM交流传动的能量回馈制动场合的节能运行。 （2）回馈效率高，可达97%，热损小，仅为能耗的1%。 （3）功率因数约等于1. （4）谐波电流较小，对电网的污染很小，具有绿色环保的特点。 （5）节省投资，易于控制电源侧的谐波和无功分量。 （6）在多电机传动中，每一单机的再生能量可以得到充分利用。 （7）具有较大的节电效果（与电动机的功率大小及运行工况有关） （8）当车间由共用直流母线为多台设备供电时，回馈制动的能量可直接返回直流母线，供给其它设备使用。经过核算可以节省回馈逆变器容量，甚至可以不用回馈逆变器。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达变频器、三菱变频器、西门子变频器、安川变频器、艾默生变频器的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/d615385287.html,/
能量控制系统总论
人体能量控制总论 ——逻辑能量学节选 逻辑能量学的诞生，打破了中西医的争论，堪称医学界的相对论，较二者均有所提高，前所未有的解决了很多医学现象。本文是一个核心期刊的稿件，被所谓的专家和编辑社退回了，特在人民网首发，望能够认识本文价值的医疗机构和政府部门与我联系，盗版理论，违法必究！ 马哲说矛盾是事物发展变化的根本动力，太高深，我搞不懂。在自然科学里“能量才是物质运动的根本动力”更为合适。阴阳学说与其十分吻合。“阴阳者，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始”，道出了事物变化的道理。阴阳理论的“阳”是富能量性的、活跃的、炙热的；“阴”是反之，并具有“物质化”倾向（积阴成形）。而相同观点的是古希腊哲学家赫拉克里特认为，世界是一团永恒的“活火”。而中医认为人是“热水”结构。 能量是物质运动的动力，与运动如影随形（能量的运动的魅影，包括物理变化和化学变化）。也可以说，任何的运动现象的产生，都有能量的推动，能量是运动的“幕后老板”，对于动植物来说，就是热能（温度）的推动。二者具有矛盾关系，身体体现为“能量强则身体瘦，身体胖则能量弱”，也就是中医所说“热盛伤阴”。 医学要发展需要突破“形而上”的思维。解剖能够看到骨骼肌肉，看不见肌肉里“热气”；显微镜能够看到细菌、元素、成分，看不见其中能量属性；而产生能量是人体最重要的意义，远大于物质形态
本身。体温的高低、血液脉搏的运动水平、水分含量、散热排汗、耐冷抗寒能力、生物化学等等无不包含能量信息，利用现象反推之，就能知道能量的变化、分布规律，这是一门科学，这点中医是走在前列的，脉诊、中药学、伤寒论和温病学都能为我们提供科学思路。 把神经传导仅仅看成一种信号是个错误的，是本末倒置，它本身就是一个能量调控系统，包括采用能量释放和能量传导方式。人体内能量有两种形式，一种是热能，一种是电能，电能存在于神经，卫气就是神经能。这毋容置疑。而黄帝内经邪客篇是最早阐述神经能的篇章，“卫气者，出其气之悍疾，而先行四末分肉之间而休者也，昼行于阳，夜行于阴”。这个描述应该是正确的，这只是一个初步的认识。卫气和营气对应着神经能和血热能的两个能量层次。神经能以一种不显见的方式迅速平衡着能量体系。 人体处于无时不刻都在运动之中，血液循环这是显性的。神经则是隐性的。休息时，神经系统积蓄能量，运动时神经系统释放能量。如果说循环系统是物质的流转（营气是附带血液热量的传导），沟通了物质新陈代谢的渠道；那么神经系统则是能量的流转，它沟通了能量生产和消耗的渠道。中医讲“卫气行”、“营卫生会”、“行经隧”都是讲的这个流转。十二正经则是能量生产和消耗的协调机制。 1）能量系统体系构成 西医的生理八大系统注定要遭到淘汰，它是常人思维的结论。如果按照物质属类控制按照组织衍生、功能关联将人体分为了“大五脏
能量管理系统
能量管理系统 能量管理系统(EMS)包括： 数据采集和监控系统(SCADA系统)，自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC)，电力系统状态估计(State Estimator)，安全分析(Security Analysis)，调度员模拟培训系统(DTS)。 科技名词定义 中文名称：能量管理系统 英文名称：energy management system，EMS;energy management system 定义1：一种计算机系统，包括提供基本支持服务的软件平台，以及提供使发电和输电设备有效运行所需功能的一套应用，以便用最小成本保证适当的供电安全性。 所属学科：电力（一级学科）；调度与通信、电力市场（二级学科） 定义2：用能量状态近似法作为飞行轨迹优化算法的性能管理系统。 所属学科：航空科技（一级学科）；飞行控制、导航、显示、控制和记录系统（二级学科） 能量管理系统(EMS)包括： 数据采集和监控系统(SCADA系统)，自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC)，电力系统状态估计(State Estimator)，安全分析(Security Analysis)，调度员模拟培训系统(DTS)。 配电网管理系统(DMS)包括： 配电自动化系统（DAS），地理信息系统（GIS），配电网重构，管理信息系统（MIS），需求侧管理（DSM）。 1、SCADA系统 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
小型光伏电池在能量收集中的应用
小型光伏电池在能量收集中的应用 作者：Jeff Gruetter 上网时间：2010年12月08日所属类别: 电源管理I 电源管理I 技术方案 关键字: 光伏电池DC/DC 无线传感器能量收集 超低功率解决方案可用于众多的无线系统，包括交通运输基础设施、医疗设备、轮胎压力检测、工业检测、楼宇自动化和贵重物品追踪。此类系统通常在其服役生涯的大部分时间里都处于待机睡眠模式，仅需极低的μW级功率。当被唤醒时，传感器将测量诸如压力、温度或机械偏转等参数并以无线的方式把这些数据传送至一个远程控制系统。整个测量、处理和传送时间通常只有几十ms，但在此短暂期间内有可能需要几百mW的功率。由于这些应用的占空比很低，因此必须收集的平均功率也会相对较低。电源可能就是一节电池而已。然而，电池将不得不以某种方式进行再充电，最终还得更换。在许多此类应用中，实际更换电池的成本之高使其缺乏可行性。这使得环境能量源成为了一种更具吸引力的替代方案。 新兴的毫微功率无线传感器应用 就楼宇自动化而言，诸如占有传感器、温度自动调节器和光控开关等系统能够免除通常所需的电源或控制线路，而代之以一个机械或能量收集系统。除了可以免除首先进行线路安装(或在无线应用中定期更换电池)的需要之外，这种替代方法还能减低有线系统往往存在的例行维护成本。 类似地，运用能量收集技术的无线网络能够将一幢建筑物内任何数目的传感器链接到一起，以通过在建筑物内无人居住时关断非紧要区域的供电来降低采暖、通风和空调(HV AC)以及照明成本。 典型的能量收集配置或无线传感器节点由4个模块组成(见图1)。它们是：1、一个环境能量源，比如：太阳能电池；2、一个用于给节点的其余部分供电的功率转换组件；3、一个将节点链接到现实世界的感测组件以及一个计算组件(由微处理器或微控制器组成，负责处理测量数据并将这些数据存贮到存储器中)；4、一个由短程无线单元组成的通信组件，用于实现与相邻节点及外部世界的无线通信。 环境能量源的实例包括连接到某个发热源(例如：HV AC管道)的热电发生器(TEG)或热电堆，抑或是连接至某个机械振动源(如：窗玻璃)及太阳能电池的压电换能器。在存在发热源的情况下，紧凑的热电器件(常被称为“换能器”)能够将很小的温差转换为电能。而当存在机械振动或应变时，则压电器件能够用来把很小的振动或应变差转换为电能。最后，在存在光源的场合中，光伏电池在峰值日照条件下每平方厘米的面积能产生50W以上的电功率，而在室内照明条件下则可产生高达100μW的电功率。
能量管理系统
微电网能量管理系统 1 微电网的典型结构 制器开关断路器敏感 负荷一般 负荷电力传输线信息流线 图1 微电网结构图 图1为微电网的结构图[1][2]，它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接，使其控制灵活。微电网内部有三条馈线，其中馈线A 和B 上连接有敏感负荷和一般负荷，根据用电负荷的不同需求情况，微电源安装在馈线上的不同位置，而没有集中安装在公共馈线处，这种接入形式可以减少线路损耗和提供馈线末端电压支撑。馈线C 上接入一般负荷，没有安装专门的微电源，而直接由电网供电。每个微电源出口处都配有断路器，同时具备功率和电压控制器，在能量管理系统的控制下，调整各自功率输出以调节馈线潮流。当监测到大电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，隔离开关S 1动作，微电网转入孤岛运行模式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电，同时各微电源在能量管理系统的的控制下，调整功率输出，保证微电网正常运行。对于馈线Ａ、Ｂ、Ｃ上的一般负荷，系统则会根据微电网功率平衡的需求，将其切除。 2 负荷分类、要求及接入设备功能 2.1 负荷分类与要求
根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类[3]： 敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成人身事故、设备损坏，将生产废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生紊乱等。这是这是敏感负荷中的重要负荷。由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷，这是敏感负荷中的比较重要的负荷。 一般负荷（非敏感负荷）：敏感负荷以外的属于一般负荷。可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度，并且在适当的时候（孤网模式时）可中断其供电，以此确保敏感负荷的正常供电。 要求：敏感负荷。保证不间断供电以及较高的供电质量。并由独立电源供电。 非敏感负荷对供电方式无特殊要求。 2.2负荷接入设备功能 (1)负荷通断控制 在正常情况下，敏感负荷与一般负荷均应正常供电，当微电网系统因事故出现功率缺额或运行在孤岛模式，应采取切断一般负荷，确保敏感负荷的正常供电。 (2)负荷保护 具有自动跳闸和电动合闸功能，可切断故障电流，发挥保护作用。 (3)微电网功率平衡控制－自动低频减载[4] 当微电网系统因事故出现功率缺额时，其频率将随之急剧下降，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的一般负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保微电网系统安全运行。 (4)负荷监测 提供微电网线路负荷的实时数据包括负荷功率，线路电流情况。对所有线路进行监控，对大负荷及超负荷提供预警和报警信号。 3微电源分类、特点、工作方式及接入设备功能 3.1微电源分类与特点[5] 光伏电池无废气排放、无化石燃料消耗，采用与建筑物集成在一起的模块可联合生产低温热能为房间供暖。但输出的功率由光能决定，因此是断续的，不能与负荷完全匹配，因此常常需要蓄电池或其他辅助系统。一般光伏电池发电模块拥有最大功率点跟踪(MPPT)功能、电池板监测和保护功能、逆变并网等功能，以保证光伏电池能够可靠、安全地运行。 微型燃气轮机，具有体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单可以统一调度。微型燃气轮机模块具有气体温度、压力、流量测量、燃料供给、燃料注入控制、热量处理、转速监控，气体污染物监测、功率调节及并网等功能。具有电力电子转换和控制接口的微型燃气轮机可跟随电网的电压和频率变化，主要起负荷跟踪和削峰填谷的作用。它的另一个作用是完成基本的有功功率控制的同时，可调节系统输出的无功功率，实现电压调节和功率因数的调整。因此是目前最成熟、最具有商业竞争力的分布式电源之一。 3.2微电源典型工作方式 (1)光伏电池具有MPPT和定电压两种工作方式。 当工作在MPPT工作方式且无功功率可调时遵循Q-V下垂特性。 当工作在定电压工作方式时遵循P-f下垂特性。 (2)微型燃气轮机可工作在功率可调的运行方式或定功率的运行方式。 当工作在功率可调的方式时遵循P-f下垂特性和Q-V下垂特性。在此工作方式下，微型燃气轮机可作为具有自适应调节功能的调节电源，快速跟踪负荷有功功率和无功功率的变化。 当工作在定功率的方式时按照设定值输出有功功率和无功功率。
能量回馈
变频器能量回馈解决方法 1引言 在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。 在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。 在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。 2 能耗制动 利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动，如图1所示。 其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运
行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。 一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。 3 回馈制动 实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动如图2所示。 回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。 4新型制动方式（电容反馈制动） 4.1主回路原理 主回路原理图如图4所示。 整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流（如图中的VD1——VD6组成），滤波回路采用通用的电解电容（图中C1、C2），延时回路采用接触器或可控硅都行（图中Ｔ1）。充电、反馈回路由功率模块IGBT（图中VT1、VT2）、充电、反馈电抗器L及大电解电容Ｃ（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成（如图VT5—VT10）。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。
能量回馈单元原理及应用
能量回馈单元基本原理及应用 收藏此信息打印该信息添加：单升华来源：未知 单升华 北京时代新纪元技术有限公司，北京100085 摘要 TEFU系列能量回馈单元是与通用变频器配套使用的设备，采用正弦波电流跟踪技术，它 主要应用于往复运动、频繁正反转和快速停车的场合，如油田抽油机、电梯、卷绕设备、大型龙门 刨床、机床主轴等。与通常采用制动单元和制动电阻的方式相比，能量回馈单元可以显著节能，并 且制动转矩响应动作迅速，是一款绿色、环保、节能的产品。介绍了它的基本原理、试验波形及应 用。 关键字正弦波电流跟踪；制动转矩；响应时间；节能 The Basic Theory and Application of TEFU Series Energy Feedback Unit SHAN Shenghua Beijing New Century Technologies Co. Ltd.，Beijing 100085 China Abstract TEFU series energy feedback unit is a device that is used with general inverter, the sine wave current tracking technology is adopted. The fields of application include reciprocation,often changing direction and rapid brake,such as take out oil machine,elevator,winding device,large planer,principal axis etc. It can save more energy compared with brake unit and brake resistor,and the brake torque is bigger. It is a green, safeguard inviroment and save energy product. It's basic theory,test waves and applications is introduced. Keywords sine wave current tracking technology；brake torque；response time；save enengy 0 引言 在变频器电气传动系统中，当电机的负载是位能式负载，如油田抽油机、矿用提升机等，或大惯量负载，如风机、水泥制管、动平衡机等，以及轧钢机、大型龙门刨床、机床主轴等需要快速制动类负载时，电机都不可避免地存在发电过程，即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下，使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速，电机所发出的电能，将会通过变频器逆变桥的续流二极管组成的三相整流电路，储存在变频器的直流母线的滤波电容中。如果不把这部分能量消耗掉，直流母线电压就会