優秀工程碩士畢業論文范文十篇

來源: www.126151.tw 發布時間:2018-06-09 論文字數:38594字
論文編號: sb2018060619401621517 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士專業學位在招收對象、培養方式和知識結構與能力等方面,與工學碩士學位有不同的特點。在職工程碩士只有學位證沒有學歷證,而工學碩士具有雙證。
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士專業學位在招收對象、培養方式和知識結構與能力等方面,與工學碩士學位有不同的特點。在職工程碩士只有學位證沒有學歷證,而工學碩士具有雙證。(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇工程碩士論文,供大家參考。
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇一

 
第一章 緒論
 
1.1 單相 PFC 發展趨勢
由于大量電力電子設備作為電能變換環節接入電網,造成網側電流的嚴重畸變,使得電網功率因數和電能利用率大大降低[1]。因此 PFC 技術得到了極大發展與廣泛應用,有效提高了電網的功率因數。迄今為止,已經出現了多種電路拓撲、工作模式和控制策略,包括有源和無源 PFC、單級和多級交錯 APFC、有橋和無橋 APFC 電路[2]、三種導通模式(連續 CCM、臨界 CRM 和斷續 DCM),出現了幾種發展應用廣泛的控制原理,如傳統雙閉環控制、跟隨控制和單周期控制等。迄今為止,基于 AC-DC 變換器的功率因數校正器已發展的非常成熟,廣泛應用于各個領域。使得輸入功率因數顯著提高,并且為后級電路提供輸出平直穩定的直流輸出電壓。提高了電能利用率,減輕了網側的諧波電流污染,同時作為后級電路穩定工作的基礎環節,提高生產能力。其拓撲結構包括有源和無源 APFC、單級和多級 APFC、有橋和無橋 APFC 電路等等。無源 PFC 是指不適用晶閘管等有源器件組成的校正電路,一般由無源器件組成,是指不需要外加電源驅動,就可以發揮自身特性的電子元件,如二極管不控整流橋、電阻類、電容類和電感類器件等。如圖 1-1 所示,為采用橋前電抗器構成的無源 PFC 電路拓撲。除此之外,還可采用 LC 濾波器等。其工作原理是由于整流橋后接電容,映射到整流橋前端顯現出非線性負載的特性,形成容性諧波電流,因此在整流橋前增加電感,利用電感電流滯后于電感電壓的特點,電感電流與電容電流相互補償,改善網側的功率因數。同時電感電流不能突變,抵消電容充電時形成的強電流脈沖沖擊,減小網側電流畸變[3]。
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1.2 變頻空調 PFC 發展現狀
變頻空調為單相交流供電的重要應用場合,基本電路結構為單相 AC-DC 變換器-三相電壓源逆變器-PMSM 壓縮機變頻調速系統。前級采用二極管整流橋作為 AC-DC 變換環節[8],輸出端接電解電容,映射到網側會帶來以下問題:(1)輸入電流諧波含量大,造成嚴重的電網污染,電網利用率下降,被迫加大個別元器件的額定容量,結果造成最終輸出電壓的不足;(2)直流回路電壓波動較大,影響后級逆變器的輸出性能;(3)變頻家電量大面廣,而且市場前景可觀,其影響將更加嚴重。為了通過“3C”認證或 CE 認證[9][10],功率因數校正電路廣泛應用于變頻空調中。應用于變頻空調中的功率因數校正器包括兩種形式:無源 PFC 和有源 PFC。鑒于目前實際應用狀況,無源 PFC 理論上輸出功率范圍不受限制。部分有源濾波由于控制效果不完善,輸出功率范圍很難做得很大,也很難完全調節。完全有源濾波技術已經成熟,控制效果完善,可以采用并聯交錯結構有源 PFC 或串聯交錯結構有源 PFC 提升輸出功率。目前,單相有源 PFC 的應用已經很廣泛,高檔變頻空調出口機一般都采用單相有源 PFC 電路。隨著單相有源 PFC 技術的發展,許多新型單相有源 PFC 電路被學者提出[11][12],它們具有新型的電路結構,并且可以直接應用傳統單相 APFC的已經發展成熟的工作原理和控制策略。不但豐富了單相單相有源 PFC 電路拓撲,并且某些拓撲結構新穎實用,值得進一步研究和開發[13]。
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第二章 單相 APFC 工作原理
 
2.1 傳統雙閉環控制 APFC
伴隨著現代控制理論研究的不斷深入和微電子技術的不斷發展,APFC 的控制算法也越來越豐富,數字實現越來越便捷。本文以傳統雙閉環控制策略為基礎[15][16],提出采用陷波器外環,PR 調節器內環的改進型的雙閉環控制策略,進而提出直接控制占空比函數的新型電流準內環控制策略。2.1 傳統雙閉環控制 APFC圖 2-4 為采用傳統雙閉環控制算法[20][21]APFC 系統結構圖。電壓外環響應速度較慢,使得輸出直流電壓平直,并為電流內環提供參考信號。電流內環響應較快,提高系統的動態響應速度,使得輸入電流更接近正弦波,獲得較高功率因數[22],并產生 PWM 的調制波信號。工作原理如下:APFC 的直流輸出電壓經分壓后,縮小適當的倍數與參考電壓進行比較,當輸出電壓波動時,會與參考值形成一個電壓差,此差值經過誤差放大環節和小濾波環節產生一個電壓誤差信號。然后將該信號與正弦半波參考信號相乘后即可得到電流內環控制給定信號。將實際檢測到的電流信號與給定信號求差,差值進行 PID 調節,輸出信號即為功率開關的調制波信號,調制波與三角載波比較后得到功率開關的脈沖控制信號[23]。
………..
 
2.2 新型 PR 內環控制APFC
新型控制電流內環采用了比例諧振調節器[25],即 PR 調節器。采用 PR 內環,可以抑制網側電流的低次諧波和開關頻率附近的高次諧波,可實現系統的穩態零跟蹤誤差。圖 2-12 給出了陷波器外環,PR 內環控制算法[26][27]的原理框圖。陷波器外環目的是濾除直流側二次諧波,直流輸出功率中所含的二次諧波分量成分越高,則網側輸入功率的諧波擾動分量越高,嚴重的諧波干擾會給電網帶來污染問題。同時使輸出直流電壓更加穩定平直,并計算電流內環參考值。電流內環采用 PR 調節器,可實現穩態零誤差跟蹤[28],使輸入電流更快的跟蹤輸入電壓,波形更接近正弦波,計算開關器件的調制波信號,即調制波信號。工作原理如下:APFC 的直流輸出電壓經分壓后,縮小適當的倍數與參考電壓進行比較,當輸出電壓波動時,會與參考值形成一個電壓差,此差值經過陷波器環節產生一個電壓誤差信號。然后將該信號與正弦半波參考信號相乘后得到比例諧振控制給定信號。檢測到的實際電流信號值與給該定信號值求差,差值進行PR 調節,輸出信號即為功率開關的調制波信號,調制波與三角載波比較后得到功率開關的脈沖控制信號。
……..
 
第三章 新型雙閉環控制 APFC 的實現........36
3.1 設計思路 .......... 36
3.2 硬件設計 .......... 38
3.3 軟件設計 .......... 46
3.4 實驗結果與分析 ..... 48
第四章 新型 M 級交錯 N 重開關并聯 APFC........54
4.1 電路拓撲 .......... 54
4.1.1 M 級交錯單開關 APFC........54
4.1.2 N 重功率器件并聯........55
4.1.3 M 級交錯 N 重功率器件并聯........56
4.2 工作原理 .......... 57
4.2.1 MxN 級 APFC........57
4.2.2 電感電流紋波分析 ........60
4.3 控制策略 .......... 62
4.4 仿真分析 .......... 68
第五章 總結與展望 ........73
5.1 論文工作總結 ......... 73
5.2 展望 .... 74
 
第四章 新型 M 級交錯 N 重開關并聯 APFC
 
為了提高功率等級、便于功率器件和升壓電感的選型和安裝以及降低成本,在大功率變頻空調中,逐漸采用多級交錯 APFC 結構。本章提出一種新的電路拓撲結構,在多級交錯 APFC 基礎上,采用多重功率器件并聯,對功率器件采取移相驅動技術,可以提高系統功率等級、改善升壓電感和功率器件的選型和設計。采用無源性控制方法,可獲得理想的控制效果。對于單級 APFC,如圖 4-2 所示,采用 N 重功率器件并聯時,如果采用同一驅動信號,相當于一個功率器件。假設載波頻率為 fS,則功率器件的開關頻率為fS,升壓電感的紋波頻率為 fS。單級 APFC 中輸入與輸出之間的電壓變比同式 4.1,功率器件的最大占空比為接近于 1,實際可以使用上限占空比為 0.95 左右。由于 N 重功率器件并聯,在功率器件特性完全一致情況下,每只功率器件承擔傳輸功率 Po/N,因此功率器件的導通電流包絡線為升壓電感電流的 1/N,電流應力成 N 倍下降。
……….
總結
 
在功率半導體技術、微電子技術以及控制技術的推動下,電力電子變換技術得到了快速發展,為各種應用場合提供動力電源和功率調節,成為生產生活不可或缺的組成部分。在單相交流供電的 AC-DC 變換器領域,如果采用了二極管不控整流電路,由于后接電解電容濾波電路,該 AC-DC 變換器在網側呈現非線性負載特性,位移因數和畸變因數均低于 1,使得網側功率因數低下,而且對電網形成諧波電流污染,并會惡化 EMC 指標。變頻空調為單相交流供電的重要應用場合,為了滿足各項指標要求,單相AC-DC 變換器必需具有功率因數校正能能力,這就是單相有源功率因數校正器(APFC)。隨著變頻空調事業的發展,尤其變頻柜機空調的發展,變頻空調用單相有源功率因數校正器開始向大功率化,模塊化,數字化發展。本課題就是基于變頻空調單相 APFC 以上發展趨勢制定研究內容和研究目標,推出了新穎控制策略、數字控制、5kW APFC 功率模塊,并進行理論分析、仿真分析和實驗研究,所做工作具有一定的理論意義和實際應用價值。主要研究工作如下:
(1)建立了單級 APFC 的小信號模型和功率電路的傳遞函數,并分析了單級APFC 傳統雙閉環控制理論;
(2)分析了一種陷波器外環、PR 調節器內環的單級 APFC 雙閉環控制策略,具有網側電流波形正弦度高的特征;
(3)提出了一種單級 APFC 占空比內環的控制策略,進行了理論和仿真分析,具有動態響應快的優點;
(4)基于 NEC 公司推出的 PD78F1213,采用上述兩種控制策略實現了額定輸出功率 5kW、開關頻率為 35kHz、電感量為 350 H 的單級數字 APFC 功率模塊,功率因數校正效果好,性價比,而且具有輸出電壓跟隨輸入電壓和輸出功率的特征(降低功率器件電氣應力),還具有輕載下電流有效值滯環控制功能(提高輕載下效率),完全滿足變頻空調用單相 APFC 的發展特征。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇二

 
1 緒論
 
1.1 本課題研究目的及意義
以化石能源的不斷消耗為代價,推動了世界各國經濟的飛速發展。雖然近年來全世界所探明的石油、天然氣、煤炭等化石能源的儲量不斷增加,但作為不可再生資源,隨著人們的持續開采,化石能源遲早枯竭[1]。圖 1.1 給出了世界以及中國已經探明的化石能源可供開采的年限[2]。另一方面,對化石能源的無限度開采,不僅造成了全球性的能源危機,還極大危害了全球的生態環境,引起一系列環境問題。溫室效應是全世界所面臨的一個環境問題,主要由于化石燃料的燃燒產生了大量的溫室氣體引起的[3];除此之外,化石燃料的消耗也直接導致近年來霧霾天氣在我國不斷的出現[4]。全球能源危機的加劇及環境問題的日益嚴重,迫使世界各國投入人力、物力對新能源利用技術進行研究,希望可以用其替代化石能源的消耗[3,5]。太陽能因經濟、清潔、環保、存儲量大等優點被人們廣泛的開發和利用,最主要的利用形式是光伏發電。對太陽能的開發利用將有效的緩解人們目前所面臨的能源危機及氣候問題,滿足人類未來對能源的需求[6-8]。
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1.2 光伏發電國內外發展現狀
為了有效的緩解全球能源危機和氣候問題的加重,必須大力發展以光伏發電為代表的新能源發電技術。從目前來看,世界各國已經充分認識到光伏發電的優點。一方面,各國都在加大人力、物力來研究光伏發電系統,克服光伏發電中存在的問題,減小光伏發電的成本;另一方面,一些加快太陽能發電產業發展的政策被提出,用來引導光伏產業的健康、快速發展。因此,自十九世紀末以來,全世界的光伏發電產業得到迅猛發展,光伏發電的全球裝機容量每年以 35%的速度快速增長。2000 年,全球光伏發電裝機總容量是1200MW,2011這一數字達到70GW,預計2017年全球裝機總容量將是230GW[7]。太陽能資源在我國大部分地區比較豐富,尤其在地廣人稀的西部地區太陽能的輻射更加充足,這也就為促進我國太陽能發電的快速發展提供了強有力的基礎。為了使我國光伏發電產業邁上一個新臺階,一些政策被制定出來,如《太陽能屋頂計劃》、《“金太陽”示范工程》以及《關于做好“金太陽”示范工程實施工作的通知》等;另一方面,國家對于光伏發電系統還給予電價補貼和投資補貼等財政優惠政策,2012 年 10 月,國網公司出臺《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》,該意見對于免收太陽能發電的相關費用、提高利用分布式光伏發電項目進行并網的服務效率等做出 15 條承諾,這將極大促進我國太陽能發電行業的發展,增加我國以光伏發電為代表的新能源發電量在年發電總量中的比重[7,9]。
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2 光伏陣列輸出特性分析及 DC/DC 變換電路研究
 
2.1 光伏電池概述
當光伏電池表面有太陽光照射時,一部分光照將被光伏電池反射到空間,一部分光照將被光伏電池吸收,剩下極少數的太陽光將穿過光伏電池。光伏電池所吸收的那部分光照中,如果光子攜帶能量大于半導體的禁帶寬度,半導體中將激發出價電子,在半導體器件的 P 區、空間電荷區及 N 區產生大量光生電子-空穴對(光生載流子),這種現象被稱為內光電效應(光子把電子打出金屬的現象是外光電效應)。光伏電池就是利用內光電效應把空間存在的太陽輻射能轉換成電能的一種器件。產生的電子-空穴對受內電場的作用,使光生電子聚集到半導體器件的 N 區,光生空穴聚集到半導體器件的 P 區,即內電場使產生的電子-空穴對發生分離。分別聚集到半導體器件兩端的電子和空穴產生一個由 P 區指向 N 區的光生電場,由于該電場方向與內電場相反,因此,光生電場將被消耗一部分,剩下的光生電場使半導體材料的 N 區帶負電,P 區帶正電,在半導體器件上產生光生電動勢,這被稱為光生伏特效應。如果連接半導體器件的 P 區和 N 區,導線中將有電流流過。
………
 
2.2 局部遮蔭下光伏陣列的輸出特性分析
光伏陣列所處的外部環境條件相同時,輸出 P-U 特性曲線存在一個極值點,該點對應的功率大小僅與環境的溫度和光照強度有關。光伏陣列所受的外部環境條件不同時,由于組成陣列的各個電池組件的輸出特性不一致,導致光伏陣列的 P-U 特性曲線出現多個峰值[40]。為了研究外部光照條件不均時光伏陣列的輸出特性,本節以兩塊電池組件串聯模型為基礎分析光伏陣列的數學模型,其串聯電路圖如圖 2.3 所示。光伏陣列由光伏電池組件經過一定的串并聯得到,所以,在對光伏陣列建模之前,首先應建立光伏電池組件的模型。光伏電池組件主要有兩種不同的建模方法:基于光伏電池的物理特性進行建模和基于光伏電池的外部輸出特性進行建模?;诠夥姵氐奈锢硖匦运⒌哪P途哂休^高的仿真精度,這是由于該模型比較精準的體現了光伏電池自身的物理特性;但是也存在建模較為復雜,模型與標準測試條件下的輸出參數之間沒有明確的對應關系,模型的參數難求等缺點。而基于光伏電池的外特性對光伏電池進行建模具有模型較為簡單,模型的參數與標準測試條件下的輸出參數之間有明確的對應關系,參數的求解簡單等優點,并且所建模型具有較強的通用性。本文基于光伏電池的外特性對光伏電池進行建模研究。
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3 傳統 MPPT 算法及其在多峰值跟蹤中的失效性分析......... 21
3.1 最大功率跟蹤控制的工作原理 .... 21
3.2 傳統 MPPT 算法 ......... 22
3.3 傳統 MPPT 算法在多峰值跟蹤中的失效性分析...... 26
3.3.1 恒定電壓法的失效性分析 ....... 26
3.3.2 電導增量法的失效性分析 ....... 28
3.4 本章小結.......... 29
4 自適應粒子群算法及其在多峰值 MPPT 中的應用....... 31
4.1 基本粒子群算法(PSO)........ 31
4.2 自適應粒子群算法....... 33
4.3 自適應粒子群算法的設計流程和參數選取 ........ 36
4.4 自適應粒子群算法在多峰值 MPPT 中的應用.... 42
4.5 本章小結.......... 45
5 仿真與結果分析......... 46
5.1 自適應粒子群算法的仿真結果分析 ........ 46
5.2 自適應粒子群算法和基本粒子群算法的比較分析 ........ 48
5.3 本章小結.......... 50
 
5 仿真與結果分析
 
5.1 自適應粒子群算法的仿真結果分析
針對自適應粒子群算法在多峰值最大功率跟蹤中的應用,通過圖 4.9 的模型進行仿真,編寫 S 函數實現自適應粒子群算法的尋優過程。S 函數的輸入是光伏陣列中每塊光伏電池組件所受到的光照強度,輸出是實時環境條件下通過自適應粒子群算法搜索到的光伏陣列在最大功率點處的輸出電壓,將輸出電壓送給 PWM 控制器,通過 PWM 控制器實現自適應粒子群算法的多峰值最大功率的跟蹤控制。圖 5.1 是光伏陣列在不同光照強度下的輸出功率。在 0.4 秒的仿真時間中,光伏陣列的外部光照強度變化了 4 次,但在每次光照強度變化后,自適應粒子群算法均可以很快跟蹤到光伏陣列的全局最大輸出功率;圖 5.2 是光伏陣列的輸出電壓,光伏陣列的輸出電壓始終位于光伏陣列最大輸出功率點對應的電壓附近,存在極小的波動;圖 5.3 是自適應粒子群算法應用于上述光伏陣列模型時,算法在不同的外部環境條件下跟蹤到的參考電壓。
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總結
 
光伏發電技術的發展有效的緩解了全球性的能源危機,減少了化石能源消耗對環境的污染。本文針對光伏發電技術中的重要一環——最大功率跟蹤技術進行了深入的研究,對傳統最大功率跟蹤算法進行了介紹,分析了其在多峰值最大功率跟蹤中應用時的失效性,比較了自適應粒子群算法和基本粒子群算法的仿真結果,通過仿真驗證了自適應粒子群算法在多峰值最大功率跟蹤中具備跟蹤準確、輸出穩定的優點。本文主要完成了以下工作:
(1)深入分析了光伏陣列的數學模型,完成了光伏陣列的 Matlab 仿真,對本文設定的遮陰情況進行了仿真,給出了不同遮蔭情況下光伏陣列的輸出特性曲線。
(2)介紹了恒定電壓法、擾動觀察法及電導增量法等傳統最大功率跟蹤算法的優缺點,以恒定電壓法和電導增量法為例,深入分析了傳統最大功率跟蹤算法在光伏陣列多峰值跟蹤中失效的根本原因:其一,失效性與遮蔭情況變化前后全局最大功率點處占空比的相對位置有關,其二,傳統 MPPT 缺乏對全局搜索能力。
(3)介紹了基本粒子群算法的原理,在此基礎上對自適應粒子群算法進行介紹,引入了進化狀態因子和聚集度因子對算法運行過程中參數的選取進行控制,通過經典測試函數的測試,證明自適應粒子群算法具有輸出穩定、精度高的優點。
(4)將自適應粒子群算法應用于多峰值最大跟蹤的過程中,編寫了自適應粒子群算法和基本粒子群算法的 S 函數,對這兩種粒子群算法進行了 Matlab 仿真,仿真結果驗證了自適應粒子群算法在多峰值最大功率跟蹤時的跟蹤結果精度高,輸出結果穩定。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇三

 
1 緒論
 
1.1 研究背景與意義
相對于傳統加熱,感應加熱是一種新型先進的加熱技術。它是采用耦合方式,在被加熱物質上感生出渦流,產生熱能進行加熱。感應加熱方式和傳統直接加熱方式相比較,具有高效、節能、環保(無廢氣排放)、安全(無明火、爆炸危險)、加熱速度快、可控性強等優勢。因而它被廣泛應用到工業、商業和生活中的各個領域[1]。隨著人們對環境保護和節能減排的意識的增長,有效地采用具有較高利用率和效率的新技術、研究感應加熱電源新工藝,進一步地完善工業、民用及商用感應加熱,提高感應加熱的效率和自動精準控制,具有十分重要的現實意義。
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1.2 感應加熱電源理論基礎
雖然感應加熱所涉及的學科門類比較廣泛,但是無論何種加熱電源的基礎理論知識確是相同的。綜合起來可以總結為三大定律與三個效應[2]。三大定律是楞次定律、電磁感應定律、焦耳定律。三個效應是集膚效應[3]、鄰近效應[4]、圓環效應[5]。由于這些知識都是基本常識,在這里不再贅述。感應加熱電源結構的組成單元包含:整流調壓單元、逆變單元、負載單元和控制驅動保護單元[6]。整流調壓單元是把輸入的電網三相交流電經過整流之后變成可以給逆變器需要的直流電壓。除容量較小的感應加熱設備外,中、大功率容量的加熱設備都是采用三相 380V 交流電網電壓供電。整流調壓單元通常主要有三相整流電路與斬波電路兩個基本單元構建。DC/DC 斬波單元并不是感應加熱電源組成的必須功能單元,經常把它和三相不控整流電路用在一起來完成調壓功能。逆變電路單元把經過整流調節單元之后的直流信號逆變成頻率比較高的交流信號,實現 DC 到 AC 的逆變轉換作用,達到感應加熱性能指標和實現工藝條件。感應加熱電源就是在負載電路發生諧振。流過感應加熱線圈的高頻電流產生的強大的磁場。加熱的工件被放到這個磁場中,加熱的工件上會產生出高頻渦流形成熱能而被加熱。逆變式感應加熱電源的中樞環節是控制驅動保護電路。驅動控制電路是影響和制約感應加熱方式前進的最主要原因。為了實現加熱設備高效率工作的目標,就要保證加熱電源的損耗降到最低,被加熱的工件吸收盡可能最多的能量。電源的損耗主要集中在開關損耗,所以要對整個電路有個精準的控制。特別是對電源工作頻率的控制。如果保證電源的工作頻率和負載的固有諧振頻率相等。那么負載就工作在諧振狀態,開關管就可以實現零開關或者零關斷。開關損耗就會大大降低。當電力半導體功率器件老化,出現過電壓或者過電流時,就會造成器件損壞。特別是感應加熱電源的應用現場,工作情況復雜多變,因此設計準確、可靠的保護電路是至關重要的。
………
 
2 高頻感應加熱電源諧振逆變器功率調節的研究
 
2.1 逆變側調功方法的研究
逆變側調功是通過控制逆變側功率器件的開通與關斷,來改變逆變器的輸出電壓,從而使逆變器輸出功率發生變化。較為常見的逆變側調功方法有脈沖頻率(PFM)調制法、脈沖密度(PDM)調制法、移相脈沖寬度(PS-PWM)調制法。脈沖頻率調制的原理是通過改變單位時間內控制半導體器件驅動脈沖個數,也就改變了負載的工作頻率,導致負載的等效輸出阻抗的大小發生改變,負載功率此時發生變化,功率得到調節[12]。也就是驅動脈沖頻率的大小決定電源提供給負載電壓的頻率的高低[6]。當 Q 值為 2時,我們可以看到工作頻率降到 80KHz 或者升到 120KHz 時,電源的輸出功率下降到最大功率的1/2。而當Q值為10時,我們也可以看到工作頻率降到80KHz或者升到120KHz時,電源的輸出功率就幾乎快要降到最大功率的 1/16。這就說明:當 Q 值為 2 時,電源的輸出功率在諧振頻率附近工作時變化比較緩慢;當 Q 值為 10 時,電源的輸出功率在諧振頻率附近工作時變化比較迅速。由以上分析可以得出結論:在設計的負載電路的品質因數Q很高的情況下,改變很小的供電電源頻率就可以實現很大范圍的功率調節的目的。但是當需要調節功率范圍比較小時,Q 值不宜取的太高。
……….
 
2.2 直流側調功方法的研究
直流側調功方法有兩種:一種方法是采用晶閘管三相橋整流進行調壓;另一種是采用三相不控整流橋加直流斬波電路進行調壓[22]。三相橋式晶閘管全控整流電路,在大功率或者高電壓的感應加熱電源中應用較多,主要用于逆變器直流側調壓和調功。在使用晶閘管時,應注意過電流、過熱及過壓保護,避免因過電流、過熱、過壓造成損壞。過電流保護除了可以采用晶閘管整流電路中串接快速熔斷器外,還應設計電流檢測電路。過熱保護可以在靠近晶閘管的散熱器上安裝熱敏保護元件。過電壓保護通常在晶閘管陽極和陰極間并聯吸收回路。三相晶閘管橋式調壓方法技術成熟,控制快捷。主要缺點是當移相角比較大時,網側功率因數低,動態響應慢,換流過程中電流容易出現畸變[23]。直流斬波電路采用 PWM 控制方式時,PWM 是工作在硬開關方式,當電壓值較高時,通過開關管的電流也會很大,開關管在關斷時產生很大的開關損耗。而且開關損耗將隨著開關頻率的提高成正比增加,不僅降低了變換器的效率,而且也需要配置發散功率器件開關損耗積聚的熱量所必要的散熱器,如果散熱器的散熱面積不夠,熱能的積累會造成功率器件損壞,與此同時還會產生嚴重的電磁干擾噪聲,會造成與其他敏感電子設備電磁不兼容[25]。
……..
 
3電壓型感應加熱電源負載槽路的研究 ......... 20
3.1 LC 串聯負載特性研究及仿真分析 .... 20
3.2 LC 并聯負載特性研究及仿真分析 .... 23
3.3 LLC 負載特性研究及仿真分析 ......... 26
3.4 LLC 參數設計方法的研究 ..... 35
3.5 本章小結.... 38
4 感應加熱電源諧振逆變器頻率跟蹤的研究 ....... 39
4.1 鎖相環的原理........ 39
4.2 鎖相環的數學模型 ...... 40
4.3 傳統鎖相環...... 42
4.4 數字鎖相環...... 43
4.5 搭建頻率跟蹤仿真模型 .... 49
4.6 本章小結.... 50
5 實驗結果......... 51
5.1 BUCK 電路波形仿真........ 51
5.2 LLC 參數設計仿真驗證 ......... 54
5.3 頻率跟蹤仿真........ 57
 
5 實驗結果
 
5.1 BUCK 電路波形仿真
當占空比為 0.6 時,BUCK 斬波電路的輸出為 308V,而軟斬波電路的輸出為 338V。這是因為諧振電容rC 在主開關管關斷的時候在放電。這就是軟斬波電路輸出電壓比BUCK 斬波電路輸出電壓高的原因。BUCK 斬波器和軟開關斬波電路的參數設計方法不相同。經過反復調試 BUCK 軟開關斬波電路兩個開關管驅動信號占空比,當主開關驅動信號占空比為 0.83,輔助開關占空比為 0.15 時,輸出電壓為 450V。仿真輸出波形如圖 5.3所示,仿真輸出電壓波形為一條直線。從圖中可以看出 BUCK 軟開關斬波電路輸出電壓穩定可靠。諧振電感電流和電容電壓工作波形如圖 5.4 所示。諧振電感的電流從零開始上升,當上升到與負載電流大小相等時,此時電容電壓開始上升,電感和電容發生諧振。當電感電流下降到與負載電流相等時,電容電壓和電感電流不再發生變化。直到輔助開關導通,電容放電,電容電壓下降,電感電流也下降。主開關在電感電流為零時關斷,實現了零電流關斷。諧振電感的電流和諧振電容的電壓波形與理論分析波形圖一致。驗證了設計的正確性。主輔開關的電流波形如圖 5.5 所示。
………
 
總結
 
功率調節、負載拓撲、頻率跟蹤是感應加熱電源的三個核心內容。在查閱大量相關文獻的基礎上,提高了對感應加熱的結構和工作方式的認識,對感應加熱電源做以下研究:
(1)功率調節。功率調節方式大致分為直流調功和逆變調功。逆變調功與直流調功相比,逆變時既要實現功率調節又要頻率跟蹤,其控制相對困難,而且范圍不是很寬。不控整流加斬波調功能夠讓整個電路系統的效率一直保持在較高的數值,工作效率提高,并且對電網產生的噪聲干擾較小,這就不用再增加額外的諧波治理電路,而且這種調功方式結構簡單、控制方便。
(2)負載拓撲。通過對比分析 LC 串聯、LC 并聯、LLC 串聯電路的工作特性和仿真結果可知:LC 串聯負載功率調節比 LC 并聯負載靈活; LLC 諧振負載電流特性優于LC 串聯諧振負載。Ls 在電路中起到電流變換的作用。在主電路流過相對較小電流的情況下,負載也能獲得很大的輸出電流,保護功率器件不會因為過流而被損壞,而且降低功率開關管損耗。分析三階 LLC 串聯電路特性的同時,提出了一種新的 LLC 串聯電路參數設計方法。仿真結果說明此方法確定的參數能夠實現負載諧振,達到最大功率輸出。
(3)頻率跟蹤。頻率跟蹤是通過在電路中增加鎖相環電路來完成的。對鎖相環進行理論分析,得出鎖相環的數學模型。針對傳統鎖相環跟蹤速度和穩定性較差等問題,采用數字信號處理器 DSP 實現鎖相功能。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇四

 
1緒 論
 
1.1 課題背景
在我國,6~35kV 的中壓電網及煤礦供電系統均采用小電流接地方式即中性點不接地或中性點經高阻抗接地[1,2]。當系統發生單相接地時,系統對地的電容充放電電流不能直接形成短路回路,流過故障點的電流是系統的相對地電容電流,其值很小,特別是對接地點的接地載體是人的情況下,對人的生命不會造成嚴重的威脅,同時,接地點電弧自動熄滅,所以,開關不必立即跳閘,可帶故障繼續運行 1~2 小時,同時系統通過接地告警信號在這段時間內便于技術工作人員查找故障線路及相應的故障點。這也是煤礦供電系統采用中性點不接地的原因。同時,系統線電壓依然對稱,對對稱的三相負荷來說,系統的單相接地,并不影響其負荷的正常工作。從而減少了停電事故,保證了供電的可靠性。但是,隨著城市配電網的發展及煤礦發展的規模,在保證供電可靠性的前提下,采用環網供電,配網不斷擴大、延伸,同時,城市和地區中心地帶,配網中越來越多的使用電力電纜線路,導致配網系統對地電容電流劇增。當系統發生單相接地故障時,電流劇增甚至單相接地故障頻繁發生,據統計,目前電網,單相接地故障占到整個電網故障的 80%以上。同時,單相接地故障電流過大,導致系統對地電容的充放電完全有可能形成間隙性電弧,由此形成系統過電壓。如果不及時切斷電源,故障點的電弧就不能熄滅,由此可能產生故障處絕緣降低,造成設備燒毀、同時引發兩相或三相短路等嚴重事故,陜西某煤礦發生的 10KV 電壓互感器爆炸事件,其緣由也是系統發生單相接地引發。所以,目前中壓配網中越來越多的采用中性點經消弧線圈接地方式。
………
 
1.2 消弧線圈補償系統的發展概況
上世紀 70 年代,國內外消弧線圈補償調諧系統中一般采用離線分級調匝式消弧線圈,其顯著特點就是不能在線自動測量系統電容電流,所以不能自動隨系統運行方式變化而自動調諧,并且其調節范圍小,從消弧線圈補償效果來看,消弧線圈的補償特性并沒有得到充分的體現;從電網運行安全角度來看,電網電網的安全運行得不到充分保證,這是因為消弧補償系統在補償脫諧度大于 5%的時候,系統的過電壓情況基本上得不到抑制。為克服傳統消弧線圈補償存在的缺陷,為實現消弧線圈補償系統在線自動實時測量系統對地電容電流,實時跟蹤系統運行方式,在系統發生單相接地故障時,自動調諧補償成為專家追求的目標。到 80 年代后,前蘇聯及歐洲等國家,先后研制出直流偏磁式消弧線圈和氣隙可調柱塞式兩種新產品,并廣泛應用于歐洲、亞洲等地。我國起步相對晚點,于1991 年研制出氣隙可調鐵芯式消弧線圈裝置,緊接著產生的是直流偏磁式消弧線圈、在線分級調匝式消弧線圈開研制出、直流磁閥式消弧線圈、高短路阻抗變壓器式消弧線圈等新型產品,具有自主知識產權,下面簡要說明這些產品的優缺點:氣隙可調鐵芯式消弧線圈,采用預調節方式,通過電動機傳動機構來驅動可移動鐵芯來調節磁導率,由此改變線圈繞組的等值電感,同時,在消弧線圈與地之間加裝阻尼電阻來限制諧振過電壓。這種消弧線圈,由于存在機械傳動環節,其系統慣性大,響應時間長,且噪聲較大;它的機械傳動結構和控制系統都相當復雜,導致生產成本高。所以該裝置的應用受到嚴重的限制。
……….
 
2自動跟蹤調容式消弧線圈的調諧原理
 
2.1 調容式消弧線圈工作原理
調容式消弧自動跟蹤調節裝置控制的消弧線圈,從本質上看,就是一個接入電力供電系統中性點與大地之間的一個可變電感,如下圖 2.1 所示,消弧線圈的二次側并列電容器,一次側首端接入系統中性點,末端接入大地,通過對其二次側并列電容器的投切來改變消弧線圈一次側的等效電感量,從而實現消弧線圈自動跟蹤系統運行方式,實時測量系統對地電容電流,來達到補償、消弧的目的。調容式消弧線圈自動跟蹤調節裝置即簡稱控制柜,通過可控硅開關 T 及繼電器 K 的狀態來改變消弧線圈本體一次線圈的電感值,圖中,C1、C2、C3、C4 為投切補償電容器,T1-T4 及 K1-K4 分別并列運行作為本體的投切開關,T1-T4 控制電容器的投切時刻,系統采集開關兩端的電壓過零點為觸發點,K1-K4控制電容器的運行,T5 及 K5 在系統正常情況下處于斷開狀態,即通過電阻的投入,增大系統阻尼率,當系統發生接地故障時刻,首先投入 T5,短接阻尼電阻進行補償。消弧線圈是具有鐵芯的消弧電抗器,具有一次側及二次繞組,其一次繞組接于電網中變電站或發電廠的中性點與大地之間,二次繞組并接于雙向可控硅投切的調節電容器組,通過二次側電容器的投切來改變消弧線圈的等效電感量。因此調容式消弧線圈的運行方式等效為一臺單相運行的變壓器。其
……….
 
2.2 消弧線圈的控制策略
消弧線圈能否安裝,在什么地方安裝,應根據具體情況而定,不同的配電變壓器及不同供電運行方式以及地區或城市的實際電網的具體情況來決定。但是,如果安裝消弧線圈補償裝置,需要確定電網在最大運行方式還是最小運行方式下,必須滿足過補償運行的要求,當然,還要考兼顧電網的發展,所以,一般不將多臺消弧線圈集中安裝在電網的某一處,應分散安裝在系統各個供配電中心,這樣,不僅可以分區運行,當發生單相接地故障時,大部分網絡不會失去消弧線圈的補償。當然,在供電網絡內,應盡量避免只安裝一臺消弧線圈運行。
1 配電變壓器接線是 Y/△的,流過消弧線圈的電流也同時流過變壓器線圈繞組,所以,當變壓器有一個繞組接成三角形的情況時,無論磁路的結構如何,在這個線圈中,一定會出現抵消零序電流的環流。所以,當消弧線圈的容量,在不大于該變壓器額客容量的50%時,變壓器不會受到任何不利的影響。
2 對于三線圈變壓器 Y/Y/△接線的,考慮到三線圈變壓器的容量比,在滿足變壓器2h 過負荷 30%的規定,所以消弧線圈的容量,不得大于三線圈變壓器的任一線圈的容量,一般情況下,選擇消弧線圈的容量為不大于該變壓器容量的 1/3。
3 對三相內鐵型變壓器 Y/Y 接線的,考慮到受零序電壓降和鐵殼損失的限制,一般消弧線圈的容量,小于變壓器額定容量的 20%。
4 對于單相變壓器組或外鐵型三相變壓器 Y/Y 接線的,由于其零序阻抗很大,所以,安裝消弧線圈補償意義不大,只會得不償失,所以,一般情況下,在這類型的變壓器中性點上不接消弧線圈補償裝置。
………
 
3 基于 matlab 的模型仿真與分析.........15
3.1 消弧線圈本體模型的搭建.......15
3.2 中性點不接地系統仿真模型的搭建....17
3.3 中性點經消弧線圈接地系統的仿真模型及計算....22
3.4 本章小結........28
4 調諧裝置的硬件詳細設計....29
4.1 硬件系統模塊原理框圖....29
4.2 CPU 板各單元詳細說明..........31
4.3 ARM外圍電路單元..........40
4.4 單元間配合設計.........42
4.5 本章小結........44
5 調諧裝置的軟件構架.....45
5.1 系統總體軟件設計.....45
5.2 系統裝置的保護控制字及定值設計....46
5.2.1 系統控制字設計.....46
5.2.2 系統定值設計.........48
5.3 上位機與下位機的通信協議..........49
5.4 上位機軟件流程.........51
5.5 本章小結........53
 
5 調諧裝置的軟件構架
 
5.1 系統總體軟件設計
本裝置中,實際上存在兩個編程對象:TMS320LF28335A DSP 和 LPC2148 ARM。整個系統的軟件采用模塊化設計,分為:數據采集軟件設計、控制投切算法設計、觸發控制軟件設計及人機交互模塊設計等。其中前三個屬于 DSP,后一個模塊屬于 ARM。其基本構成如圖 5.1 所示。DSP 的軟件部分是基于 CCS3.3 運行調試環境匯編語言編程,直接面對硬件編程驅動,滿足系統的實時性要求;而 ARM 部分是基于 Embedded Workbench 5.4 Evaluation 調試環境 C 語言編程,其僅完成系統的人機交互管理功能,實時性要求相對 DSP 松弛得多。此點的數據采集軟件與數據采集電路并不完全對應,數據采集電路主要是完全通過硬件方式如前置濾波、7606 直接將模擬信號轉換為數字信號。而數字采集軟件則完成數據采樣的指揮及控制,將轉換過來的信號進行相應的計算處理。
……..
 
總結
 
論文分析自動跟蹤消弧補償接地系統及小電流選線的必要性,分析了目前自動跟蹤的消弧補償裝置的優缺點,進而引出了調容式消弧線圈的概念。對中性點經消弧線圈接地電網進行了比較詳細的分析。詳細分析了以下五個問題:
(1)闡述了調容式消弧線圈的背景及發展狀況;
(2)從整體上闡述調容式自動消弧補償的理論概述、微機調諧原理及控制策略,電容電流測量方法等;
(3)基于 matlab 調容式自動消弧補償裝置的模塊仿真與分析;
(4)調容式自動消弧補償裝置的硬件詳細設計;
(5)調容式自動消弧補償裝置的軟件構架;對調容式消弧線圈,接地變壓器的等效電路進行了分析,給出了等效電路圖及其相量圖,并對其運行原理進行了分析。
此外,根據與合作企業簽訂的合同要求,對調容式式消弧線圈的樣機進行了設計,電容器組的選擇計算,雙向可控硅開關及其附屬裝置的選擇。最后,基于 DSP28335 的 CCS3.3 環境下進行了實驗論證。確定了調容式消弧線圈的控制策略。根據規程確定了消弧線圈的整定原則,對于實現過程中的一些關鍵問題進行了討論并確定控制方法,包括電容電流的計算方法和故障的判據,小電流選線方法的理論論證等。最后得出了控制裝置的硬件框圖和軟件流程。對調容式消弧線圈的控制裝置進行了設計,包括硬件設計和軟件編程。在本論文中,按照功能和結構分塊,對控制裝置的電路設計以及對應的程序編寫進行了說明,對其中的一些關鍵的環節(硬件和軟件兩方面)進行了詳述,并給出部分實驗的波形。最后,針對設計完成的裝置進行了應用性的介紹。理論推導和實驗結果表明,這種新型消弧線圈在提高配網供電安全性和可靠性方面有著非常好的前景,希望該裝置經過運行一段時間之后,能盡快投入生產。
…………
參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇五

 
1 緒論
 
1.1 課題的研究背景及意義
迄今為止,國民經濟的快速發展推動著電網中電力負荷的增加,造成電力設備和非線性設備的廣泛應用,進一步降低了電網的電能質量。是以,電能質量方面變為現今電力行業的重心[1];與此同時,電能又是一種商品,自身具備質量標準。隨著科技的發展,關于電能質量,人們提出的要求越來越高。除此之外,電力設備的安全可靠性受到電能質量的影響,且它也影響著供電市場的標準方面[2]。雖然電能給人們的生產生活帶來了許多便利,但是電能具有不能存儲的缺點,即電能始終處于運動狀態。所以,當且僅當供用電雙方的電能達到均衡時,電能才可以獲得有效利用[3];但實際情況并不能始終保持平衡狀態,故須監測電能質量。而且,監測電能質量的重要部分具體呈現于下面幾點:
(1)電力系統存在著大量的沖擊性負荷及整流設備,這會使電能偏離初始狀態運行,且系統發生的故障也會造成同一現象,從而造成電能的損失,所以應該監測電能質量。
(2)隨著電力系統成為市場化的系統,電能的價格指標受到電能質量影響變得很大,所以極有必要監測電能。
(3)電能類產品只有滿足國標才能出售,即電能產品在出廠前需要進行測試,因此,必須使用電能質量分析儀對其進行檢測。
綜上所述,監測電能質量顯示出極為必要,本文經由這個狀況下分析鉆研,具體是分析鉆研電能質量指標的檢測方法和其系統兩個方面。
………..
 
1.2 電能質量監測系統的國內外研究現狀
迄今為止,電能質量因數檢測系統的進展歷程具體是模擬測試、數字測試、將計算機當作重點的智能測試和將軟件當作重點的虛擬測試[4-6]。具體的內容如表1.1所示。至今,隨著科技及網絡技術的發展,國外各部門接踵研發了一系列的電能質量監測裝置[7]。具體的裝置如表1.2所示。各種典型的電能質量監測設備幾乎都基于DSP技術,它們即可監測穩態指標,又可監測電壓暫升、電壓暫降等部分暫態指標。國外電能質量監測設備逐漸趨于互聯化,其互聯化的監測手段將迎刃而解。另一方面,國內對電能質量的探討比較落伍,故現今監測電能質量依然以傳統方法為主,且首要研究穩態電能質量指標。且國內的監測分析電能質量技術也相對落伍,電能類產品大都仍處在數字式層次,僅能實現簡單的監測分析功能。國內裝備詳細包括以下三種[8],顯示在表1.3中。
………
 
2 電能質量指標及其檢測方法
 
2.1 電能質量的標準
電能質量問題具體蘊含穩態問題和暫態問題,此中,穩態囊括的指標有三相不平衡度、電壓偏差、電壓波動與閃變、頻率偏差以及電網諧波等[17];而暫態包含電壓暫降、電壓暫升、電壓中斷、電壓瞬變、脈沖暫態以及暫態振蕩等[17]。我國頒布的電能質量標準[18-25]所提出的要求體現在發電、供電和用電方面,具體如表2.2所示。頻率的測試算法具體包含取零值相減法、解析法、誤差最小化理論法及傅利葉變換法等[17]。取零值相減法獲得頻率是采用信號毗鄰零點的時間差完成,這個算法具有一些短處,如精度低,輕易被電網噪聲、非周期部分所干擾。對其改善后的方法包括高次修正函數算法和最小二乘多項式擬合算法,不過加大了復雜度和計算量;解析法是首先對于信號建立數學模型,其次實行數學變換,即將待測頻率值或是頻率偏差值轉換成樣本函數來估測,其精度較高,但測試量較大;誤差最小化理論方法具體有最小二乘方法、牛頓類方法以及離散卡爾曼濾波方法等[17],該方法測試量小,但及時特性不好;傅利葉變換法通過計算相鄰數據窗的傅里葉變換來計算頻率,它具有較高計算精度,計算簡單快速及穩定性好。本文檢測頻率是運用傅利葉變換方法。
……..
 
2.2 穩態電能質量
完全的三相系統簡稱三相均衡系統,具有以下特征:三個相序的電壓大小相同、相位差的數值是120 。然而,實際系統不能達到真正意義的三相均衡,這首要原因是故障性方面的和正常性方面的不均衡[26]。三相不平衡問題一般探討的是正常性方面的不均衡。對用戶端設備的危害。電網的用電設施全部是在額定電壓下籌劃和制作的,故當且僅在額定電壓下工作時,才能實現效率最高、損耗最小。但是如果其電壓偏移額定電壓,這將使得用電裝置的壽命減短,甚至將導致用電裝置的損壞。在電網穩定性方面造成的危害。電網交流輸電,必須符合同步平穩運轉的條件;同樣地,有功穩定限值(Pst)束縛著輸電線路的輸送功率。尤其是電網的Pst與其電壓是正比例的對應,即電壓變小,Pst變小,越易出現不平穩局面。在電網經濟性方面造成的危害。當線路和變壓器的輸出功率達到平衡時,它們兩個的電流、電壓均具有反比關系。當電網運行在偏低的電壓狀態下時,線路及變壓器的電流增大,但其有功功率與電流的平方值具有正比例的關系,這將使得電網的功率損耗大為增加,進而增加了供電投入。
……….
 
3 暫態電能質量擾動的檢測....... 20
3.1 數學形態學的檢測原理 ....... 20
3.2 小波變換的檢測原理 .... 31
3.3 基于形態學和小波變換的檢測算法 ........ 35
3.4 暫態電能質量擾動的仿真分析 ......... 35
3.5 本章小結.......... 39
4 電能質量監測系統的設計........ 44
4.1 LabVIEW 概述 ....... 44
4.2 電能質量監測系統的硬件設計 ......... 44
4.3 電能質量監測系統的軟件設計 ......... 47 
4.4 本章小結.......... 59
5 系統性能測試與實驗結果分析 ...... 60
5.1 電能質量監測系統主界面 .......... 60
5.2 仿真驗證與分析..... 64
5.3 誤差分析.......... 69
5.4 本章小結.......... 70
 
5 系統性能測試與實驗結果分析
 
5.1 電能質量監測系統主界面
在Lab VIEW軟件編程中,前面板的排列布局尤為重要。為了使電能質量監測系統的界面整潔、美觀,本文在前面板的研制過程中采用了選項卡控件將電能質量監測系統的性能界面分頁展示。具體地,監測系統有信號參數設置界面、電能質量指標顯示界面、諧波分析界面、報表生成界面、數據庫存儲界面、實時數據顯示界面、實時數據曲線界面以及暫態電能質量信號顯示界面。其詳細的界面如圖5.1-5.8所示。對于各個電壓信號的峰值,具有不一樣的標稱電壓。因此,本文對于有差異的電壓峰值設立成不同的標稱電壓。從表 5.3 可得,所檢測的結果在-0.4%到+0.05%區域內,所以與國家標準吻合;而且電壓有效值的檢測值相比與實際值,絕對誤差的絕對值遠遠小于 0.02%。仿真結果證明了這個部分備有高精度的特性度。本文通過調整信號發生器形成各個頻率的正弦信號,使頻率在 45~55Hz 范圍內變動,因此,所檢測的頻率隨即變化。測量結果如表 5.4 所示。從表 5.4 可得,頻率偏差在-0.01 到+0.01 區域內,與國家標準相吻合;并且,大多偏差的絕對值比 0.006 小,這遠小于 0.01,進而顯示這個模塊的檢測誤差小。仿真結果證明了這個部分備有高精度的特性。
……….
 
結論
 
國民經濟的迅猛進展讓電能質量日趨變成電網探討的熱點。對于監測電能質量這個方面,同樣變得特別重要。虛擬儀器順應時代發展的需求,它具備很多傳統儀器缺乏的長處,故本文設計的基于 Lab VIEW 的電能質量監測系統,具備一定的意義和價值;并經由仿真實驗表明,在使用仿真信號的測試條件下,這個系統符合國家要求。通過一年多的研究,閱讀大量的文獻,本文主要完成了下面幾個重要的研究工作:
(1)通過概述課題的實際問題和電能質量監測系統的國內外研究概況,提出虛擬儀器技術和電能質量監測系統相聯合的發展方向;并指出研究它的重要性。
(2)歸納了電能質量的國內外標準,總結出電能質量各指標測試的依據;量度電能質量每個指標和各自的測試算法,找到每個指標合適的測試算法,為以后的研究奠定基礎。
(3)對比分析了由形態學構造的三種濾波方法,提出基于LMS的多結構自適應權重復合濾波方法,并經由仿真實驗表明,這個方法運算簡單、精度高,可有效地濾掉噪聲;最終,使用小波的奇異性測量理論對定位六種暫態類電能質量信號;仿真實驗表明,此算法的精度高,操作快速。
(4)概述了基于Lab VIEW電能質量監測系統的架構。硬件方面,對各個部分進行選型;軟件方面,在Lab VIEW 2011軟件平臺下,進行了五種穩態電能質量指標的檢測部分的研制及五種暫態電能質量信號檢測部分的研制,又進行了數據庫存儲、報表生成及遠程監控部分的設計。
(5)對各個部分進行測試。仿真實驗表明:在使用仿真信號的測試條件下,系統具備精度好及穩定性好,并且符合國家標準。最終,誤差分析,這為其后的探討提供了精神支持。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇六

 
第 1 章 緒 論
 
1.1 課題背景及意義
本文所研究的級聯多電平并網逆變器來源于遼寧省錦州市的地面光伏光伏項目,光伏電站選址在太陽能資源理論儲量豐富的遼寧省。從資源量以及太陽能產品的發展趨勢來看,在遼寧開發光伏發電項目,有利于增加可再生能源的比例,優化系統電源結構,且沒有任何污染,減輕環保壓力。近幾年,國際光伏發電迅猛發展,光伏發電已由補充能源向替代能源過渡,并在向并網發電的方向發展,我國也出臺了一系列鼓勵和支持太陽能光伏發電產業發展的政策措施,例如《可再生能源發電有關管理規定》、《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》、《可再生能源電價附加收入調配暫行辦法》、《可再生能源發展專項資金管理辦法》、《關于開展大型并網光伏示范電站建設有關要求的通知》、《關于實施金太陽示范工程的通知》等等,在政策、投資、財稅、電價方面給予支持,光伏組件和并網逆變器價格也不斷下浮,目前我國已具備的規?;l展 MW 級光伏電站的條件,全國各地相繼投運了一大批 MW 級光伏電站,積累了大量的制造、建設安裝、運行和維護方面的經驗,所以光伏發電是目前技術最成熟、最具規模開發條件和商業化發展前景的可再生能源發電方式之一。根據我國《可再生能源中長期發展規劃》,提出了未來 15 年可再生能源發展的目標:“從 2010 年到 2020 年,我國可再生能源將有更大地發展。到 2020 年可再生能源在能源結構中的比例爭取達到 16%,太陽能發電裝機 180 萬千瓦。”近期,國家發展和改革委員會編制的《“十二五”可再生能源發展規劃》中指出:“十二五”光伏發電裝機總量目標為 30 吉瓦”,遠超出《可再生能源中長期發展規劃》中預定目標,“十二五”期間將是我國光伏發電裝機容量快速增長的時期。近年來,遼寧省不斷加大電網建設投資,一大批服務遼寧“三大區域”發展戰略的電力基礎設施相繼建成投運。通過加大電網投資建設,遼寧電網徹底打破電力輸送瓶頸,解決了困擾遼寧經濟發展多年的“拉閘限電”問題。
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1.2 光伏并網發電系統的結構
光伏并網系統是光伏系統的一種形式,并網系統可直接與電網相連接,可為電網提供有功電能,根據需要也可以產生無功,光伏并網主要是通過并網逆變器作為連接樞紐,連接太陽能電池(PV)產生電能,光伏電池產生的電能并入電力系統當中。光伏電池陣列,并網逆變器,電網組成了地面光伏并網系統[7-8],該系統如圖 1-1 所示。光伏(PV)陣列主要由光伏電池組成,主要作用為將太陽能轉換為電能,其應用主要分為單個組件,組件串聯,組件并聯等。由于一般單個組件電壓等級較低,不能滿足并網等級的需要,通常通過多個組件串聯以增大電壓等級,通過組件并聯增大系統容量。地面光伏系統的結構會影響其發電功率;同時并網逆變器的結構也會受到系統總功率的影響而形成了不同的拓撲結構共存的局面。因此,可以將該系統的體系結構分為六種:集中式、串聯結構、交流模塊式、直流模塊式、主從結構、多支路結構。集中式結構最早于 20 世紀八十年代開始使用,該種結構主要適用于大功率等級,目前仍是市場主導產品,主從結構可通過協從開關實現最優并網,可以提高系統的效率,多支路結構可提高發電系統的功率,在單位功率成本和靈活性具有優勢。在大功率等級方面主從結構和多支路結構因其各自的優點也得到了應用。隨著小功率的家庭用戶的增多,交流與直流模塊式結構會凸顯出其各自的優勢,得到很好的發展。并網逆變器是并網的核心實現單位功率的 DC/AC 變換,輸出與電網同頻同相的電壓,根據電網要求將 PV 輸出的功率饋入電網,并網逆變器是地面光伏系統的能量轉換與控制的核心,逆變器主要由開關器件組成,通過主控器實現逆變,并通過檢測電路實現并網逆變器輸出電壓對電網電壓的跟蹤,以及最大功率點的跟蹤(MPPT),并網逆變器技術的應用對于光伏并網系統有著決定性的作用。
…………
 
第 2 章 光伏系統總體方案設計
 
2.1 太陽能資源分析
遼寧省位于東經118°50′~125°47′,北緯38°43′~43°29′。太陽輻射量全省平均年為5030MJ/m2,遼寧省各地為4513~5344MJ/m2,遼寧省各地由于經度及緯度的差別,各地年日照數不等,朝陽為2861h,為日照數最多的市,丹東地區最少,錦州市位于遼寧省中部,太陽能輻射量和日照量均為屬于遼寧省中上水平[3]。根據遼寧省制定的太陽能資源區劃圖,可以看出本項目所在地錦州市屬于遼寧省內太陽能資源較豐富地區,具備規?;l展太陽能光伏發電的資源條件,遼寧省太陽能資源區劃圖如圖 2-1 所示。遼寧省目前共有三個國家級輻射觀測站,分別為沈陽氣象站(N 41.73°,E123.45°)、大連氣象站(N 38.9°,E 121.63°)和朝陽氣象站(N 41.55°,E 120.45°)?,F階段利用氣象專業軟件,并考慮地理緯度、海拔高差、兩地距離以及氣候條件擬合出錦州(北緯 41.1°,東經 121.1°)1986~2005 年的輻照數據見表 2-1。
……….
 
2.2 地面光伏電站總體方案設計
光伏逆變系統原理為:太陽光照射太陽能光伏電池組件,光伏電池組件產生不穩定的直流電,經過逆變變換成交流電。光伏逆變系統主要有以下幾個部分:光伏電池組件、DC/AC 逆變器、控制電路、采樣電路、同步檢測電路等。光伏逆變系統框圖如圖 2-6 所示。其中,光伏并網發電系統中的逆變部分是本論文研究的重點。逆變器的逆變是通過電力電子器件的開通與關斷完成的,而器件的通與關斷通過加在器件上的脈沖實現的,通過改變脈沖信號就可以使逆變器實現并網。本項目總裝機容量9.95MWp,全部采用單晶硅光伏組件。采用分塊進行發電、同時實現集中并網。通過綜合分析比較,選用250Wp規格單晶硅電池組件,組件數量共計39800塊。通過對100kW~500kW之間的逆變器進行技術與經濟綜合比較,選用500kW逆變器,共計20臺。對于并網型光伏電站,安裝時需要將光伏組件安裝在光伏組件發電量最多的傾角。該項目的光伏陣列采用固定運行方式,經計算光伏陣列傾角為35°時能滿足要求。此時可滿足灰塵滑落的要求,同時在該傾角固定時固定支架在穩定性能較好的范圍之內。光伏陣列布置時根據場址地形高程變化適當調整陣列間距,項目由10個0.995MW光伏發電分系統組成。每個分系統由199路光伏組串并聯而成,每個光伏組串由20個光伏組件串聯而成。約1MW光伏子方陣由光伏組串、匯流設備、逆變設備及升壓設備構成[12]。
……….
 
第 3 章 三相級聯光伏并網逆變器..........20
3.1 單級非隔離型三相級聯并網逆變器建模 ........ 20
3.2 控制策略 .... 22
3.2.1 級聯并網逆變器的調制方法 .... 22
3.2.2 基于電網電壓定向的矢量控制 ...... 25
3.2.3 光伏陣列最大功率點跟蹤 ....... 27
3.3 控制策略的系統仿真 ..... 30
3.4 本章小結 ......... 32
第 4 章 三相級聯光伏并網逆變器的應用.........33
4.1 三相級聯并網逆變器主要參數 .......... 33
4.2 并網逆變器的項目應用 ........ 34
4.3 并網逆變器單元接線 ..... 36
4.4 光伏并網系統接入方式 ........ 38
4.5 經濟及社會效益分析 ..... 40
4.6 本章小結 ..... 41
 
第 4 章 三相級聯光伏并網逆變器的應用
 
4.1 三相級聯并網逆變器主要參數
基于對上述單級非隔離型三相級聯并網逆變器的設計,該并網逆變器設計容量為 500kW,本項目為 9.95 兆瓦地面光伏電站項目,為大型光伏發電系統,經升壓變壓器升壓后并入高壓電網,經過對不同類型逆變器的電網互適性研究,選用該單級式無隔離變壓器的并網逆變器,以提高系統效率,降低成本。該 500kW 單級式非隔離型光伏并網逆變器的主要技術參數如表 4-1 所示。對于大中型并網光伏電站工程,一般選用大容量集中型并網逆變器。目前市場的大容量集中型逆變器額定輸出功率在100kW~1MW之間,通常單臺逆變器容量越大,單位造價相對越低,轉換效率也越高。本工程系統容量為9.95MWp,從初期投資、工程運行及維護方面考慮,若選用單臺容量小的逆變器,則逆變器數量較多,初期投資相對較高,系統損耗大,并且后期的維護工作量也大;在大中型并網光伏電站工程中,應盡量選用單臺容量大的并網逆變器,可在一定程度上降低投資,并提高系統可靠性;但單臺逆變器容量過大,則故障時對發電系統出力影響較大。因此,在實際選型時,應全面綜合考慮。
……..
 
結論
 
本文針對錦州市 10MW 的南山光伏電站項目進行設計研究,同時對適用于本項目的三相級聯光伏并網逆變器進行了系統的研究,對光伏系統的方案進行了整體設計。本文所做的主要工作有:
(1)闡述了本文的研究背景和意義,對光伏并網發電系統的結構進行了介紹。
(2)對適用于本項目的太陽能光伏系統進行了設計,主要工作有對項目所在地遼寧省錦州市的太陽能資源進行分析,分析結果表明,該地適合建立大規模的地面光伏電站。
(3)對地面光伏電站總體方案進行了設計,主要包括光伏組件的選型、光伏陣列的運行方式、以及光伏陣列的傾斜角和方位角的設計。對適用于本項目的光伏逆變器的種類進行了闡述和選型。
(4)對光伏電站發電量進行了設計,設計容量滿足項目要求,同時對并網光伏系統的效率進行了分析。對系統的電氣系統進行設計,該設計主要包括主接線系統設計,以及控制系統設計。
(5)對適用于本項目的三相級聯光伏并網逆變器進行了系統的分析,主要對并網逆變器的數學建模并進行了分析,對提出的基于電網電壓定矢量的雙閉環并網控制策略進行了仿真分析,驗證了控制策略的可行性和有效性。
(6)對并網逆變器在地面光伏并網項目中的應用進行了研究,主要對三相級聯光伏并網逆變器的技術參數,以及在本項目中應用的優點進行了總結;確定了并網逆變器單元接線方式,以及 10kV 等級公用電網的接入方式,同時對本光伏并網項目的經濟及社會效益進行分析。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇七

 
第一章 緒論
 
1.1 課題研究背景及研究意義
傳統的電阻率測量只能在裸眼井中進行,在套管井中,因為地層的電阻率比金屬套管的電阻率大的多,(地層的電阻率在 1 m到1000m,而金屬套管的電阻率的典型值為m 7210)[1],故傳統的地層電阻率測量方法不適用于套管井中。因此新型過套管地層電阻率測井方法的研究是非常有必要的。油氣井進入到開發的中后期,主要是解決剩余油的評價和油氣藏的動態監測。過套管電阻率測井作為油氣資源信息采集的主要手段,有重要意義。目前,在套管井中評價剩余油、確定油氣層主要依靠中子壽命測和碳氧比能譜兩種核測井,但兩種測井各有使用局限性。碳氧比能譜測井只適用于高孔隙度、高滲透地層;熱中子衰減測井只適用地層水礦化度較高的情況;硼中子壽命測井受地層的滲透性和分層壓力影響比較大, 并且兩種測井方法探測深度比較淺,不能真實的反映地層信息[2]。而過套管電阻率測井是油井套管后獲得地層電阻率信息的一種新的測井方法,通過測量泄露到地層中電流的信息,獲取地層電阻率,因其較好的探測性和更廣的動態測量范圍等優勢而受到人們的青睞。美國斯倫貝謝公司推出的 CHRF、俄羅斯公司研制的 ECOS-31-7 現場試驗取得不錯效果,并在我國油田服務,但我國并沒有研制出有自主產權的過套管電阻率測井儀。過套管電阻率測井技術中的激勵信號源的研究與設計又是該技術的關鍵難點之一。為了獲得較為精確的測量數據,可以通過增大激勵信號源的輸出電流來獲得較大的測量信號,而鑒于測井電纜上的損耗,電流又不能太大,綜合考慮,要求激勵信號源的電流在 0. 5~6A,電流穩定度在 0.5%內。過套管電阻率測井過程中信號源頻率高時會出現集膚效應,無泄漏電流產生,頻率低時,測量的速度較慢,影響測井效率,當為直流時,根據 Kaufman 研究表明,測量的噪聲和有用信號比很大,無法測量,要求信號是在 10Hz左右的超低頻正弦信號。本文基于 DDS 來合成超低頻正弦信號,然后經過單相 H 橋逆變電路來獲得高電壓的方案設計該激勵信號源。
……….
 
1.2 過套管電阻率測井發展概況
20 世紀 30 年代開始,國外有人開始研究過套管地層電阻率測井技術。1939 年,前蘇聯的 Alpin[3]發表“在套管井中進行電測的方法”的研究成果并獲得蘇聯專利。Alpin提出在金屬套管內用三個電極的方法來估算地層漏電流來達到測量地層電阻率的目的。由于當時測井技術和科學技術有限,并且套管的電阻率很低和套管的不完整性影響電壓信號一到兩個數量級,這種方法最終未能實現,但是人們仍然繼續的研究著這項技術。1947 年 Ennis 等人的“在套管井中劃分地層的方法和儀器”和 1948 年 Stewart 提出“電測方法和儀器”都獲得美國專利,之后又公布了幾項關于過套管測井的美國專利,由于當時技術和條件的限制,每一個專利方案都有缺陷,最終都未能實現。到上世紀八九十年代低噪聲放大器的發明促進了過套管電阻率測井技術的重大進展。1984 年美國 PML(Para Magnetic Logging)測井公司開始對過套管測井技術的方法進行研究。1986 年左右 PML 開始研制過套管地層電阻率測井儀。1988 年 PML 公司研制的第一臺測井樣機問世,1989 年 2 月開始在油田現場進行測試并獲得成功。1990 年來自美國科羅拉多州采礦學校地球物理系 Kaufman[4]發表了基于傳輸線方程的套管井電阻率測井理論模型和測量原理,之后國外共有 27 項專利在此基礎上發展起來。1990 年在美國地球物理學報(Geophysics)發表題為“套管井眼中的電場”以及 1991 年 Vail[5]申請的美國專利 “在套管中電子測量儀器的移動以及電阻不同套管的補償”成為這項技術發展的轉折點,奠定了過套管電阻率測井的基礎。
…………
 
第二章信號源的特性及總體設計方案
 
2.1 激勵信號源的特性
在過套管測井中激勵信號源的頻率對測量的準確度和精確度有很重要的影響。Kaufman 曾經提出在過套管測井中運用直流電,雖然直流不產生肌膚效應現象,但是會出現極化和偏移現象,產生的噪聲很大,信噪比降低,測量的精度不好。當采用交流電時,會要求激勵信號的頻率比較高,這是因為頻率越高,測量相同的周期數,所需要的時間就越短,測量的效率就越高;但是考慮到套管為金屬良導體,激勵信號的頻率很高的話,就會出現肌膚效應即電流趨于金屬套管的內表面,這樣穿過套管泄露到地層中的電流就非常少,進而增加測量的難度,故只有激勵信號的頻率足夠低時,才能使泄露到地層中的電流得到較好的測算,以便達到估算地層電阻率的目的。由圖表 2-1 可以看出隨著激勵信號頻率的增加,趨膚深度的值就會減小,激勵電流趨于金屬套管的內表面,趨膚深度越小,泄露電流就越小,就越難以測量。一般情況下金屬套管厚度在 7.52~11.51mm 之間,當激勵信號的頻率為 20Hz 時,趨膚深度c  為 7.11mm,小于套管的厚度,電流無法穿透套管泄露到地層中去,當頻率為 10Hz 時c  為 10.06mm,泄露電流可以穿透部分套管達到地層,因此測井激勵信號源的頻率應盡量低,當趨膚深度大于 2 倍的套管厚度,測量準確度較高。一般我們選擇頻率小于 10Hz,通常保持在1Hz。
……….
 
2.2 系統總體設計方案
本文設計的超低頻大功率信號源系統適用于過套管電阻率測井,過套管電阻率測井信號源要求具有高穩定度、高分辨率、超低頻、大功率等特點。通過趨膚效應等相關實驗的研究證實對大多數的套管來說,激勵信號的頻率低于 15Hz 為最佳,而整個過套管電阻率微弱信號檢測系統要求的頻率穩定度高、分辨率高、精度高。根據以上對信號源頻率的要求,利用其它信號產生的方法很難實現。針對該信號源的特點提出應用直接數字頻率合成技術產生所需超低頻高分辨率的正弦信號。該激勵信號源的設計分為兩個部分,即超低頻正弦信號的產生部分和大功率電壓源設計部分。利用單片機 MSP430F169控制 DDS 芯片來產生超低頻正弦信號,然后將合成的信號經過中間級調理模塊后,和經過放大模塊處理后的三角波進行調制生成 SPWM 波,SPWM 波用來控制單相 H 橋逆變電路中功率管的關斷以達到對信號幅值進行放大的目的,然后經低通濾波器濾除掉高頻成分,輸出測井所需要的超低頻大功率信號。
………..
 
第三章 DDS 技術的基本理論.....13 
3.1 直接數字頻率合成 ........13
3.2 DDS 的輸出頻譜特性 ........16 
3.2.1 DDS 的理想輸出頻譜 ....16 
3.2.2 DDS 的實際輸出頻譜分析 ..........17 
3.3 本章小結 ..........18 
第四章 硬件系統的設計....20 
4.1 超低頻正弦信號源硬件設計 ......20 
4.1.1 單片機主控電路的硬件設計 .........20 
4.1.2 DDS 電路的設計 .....23 
4.2 大功率電壓源的硬件設計 ..........29
4.3 本章小結.......... 47 
第五章 系統軟件設計........ 48 
5.1 系統總體流程設計........ 48 
5.2 單片機控制程序設計.... 49
5.3 DDS 程序設計...... 54
 
第六章 系統調試
 
6.1 超低頻正弦信號的產生
在 MSP430F169 單片機中,有兩個 USART 串行口 USART0 和 USART1,USART0 和 USART1可以實現兩種通信方式:UART 異步通信和 SPI 同步通信;另外,USART0 還可以實現 I2C通信。在此選用 USART0 模塊,通過設置 U0CTL 控制寄存器中的 SYNC 位選擇 UART 異步通信還是 SPI 同步通信;在此選擇 UART 異步通信方式,異步通信字符格式由四部分組成:1 位起始位、8 個數據位、1 個奇偶校驗位和 1 位停止位。UART 程序是將 AD 采集和處理后得到的電壓值傳送至 PC 機顯示,并能接收從 PC 機發送的頻率值。UART 的程序設計首先是為了能與計算機串口正常通信將 UART 進行初始化,UART 串行口將 AD 采集和處理后得到的電壓值發送至 PC 機顯示,PC 機可通過 RS-232 串行端口發送頻率值至單片機,當單片機的 UART 串行口接收完一個數據時會引發接收中斷,并執行中斷服務子程序,中斷服務子程序的功能是將收到的數據經過單片機處理后通過 P4端口輸出,由 P4 端口所接的 LED 顯示電路顯示,所顯示的數值即為頻率值,單片機掃描P4 端口,將 P4 端口的值轉換為頻率控制字通過 SPI 發送至 AD9834,以改變輸出頻率。
……….
 
結 論
 
過套管電阻率測井模型機的主要組成部件之一就是大功率超低頻激勵信號源。本篇論文通過對過套管電阻率測井技術的國內外發展歷史及現狀的概述、過套管電阻率測井技術基本原理的講解來說明過套管電阻率測井激勵信號源的頻率特性和幅值特性。根據激勵信號源的超低頻頻率特性采用直接數字頻率合成(DDS)技術實現超低頻正弦信號的合成,然后將合成的低頻信號調制成 SPWM 波形來控制單相 H 橋逆變電路以達到一定條件下測井模型機的測井實驗要求。本研究主要有以下成果:
(1)研究了過套管電阻率測井的發展歷程、過套管測井的原理和過套管電阻率測井激勵信號源的頻率特性和幅值特性。
(2)研究了直接數字頻率合成技術的特點及原理結構,并對 DDS 的理想輸出頻譜和實際輸出頻譜進行了分析。
(3)設計制作了基于 DDS 技術的超低頻信號源合成器。性能指標達到 3000 米電纜測井實驗條件下的模擬實驗要求。性能指標為:頻率范圍為 1-10Hz;頻率穩定度在 0.01%內;電流穩定度在 0.01%內;輸出信號的頻率可通過手動調節或 PC 機輸入控制,輸出信號的幅度可通過手動調節。
(4)設計制作了大功率電壓源,利用 SPWM 來控制單相 H 橋逆變電路來實現對超低頻信號調制的 SPWM 波形進行的幅值放大。性能指標達到了測井所需要的電壓幅值 300V的要求。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇八

 
第一章 緒論
 
1.1 論文工作的背景與意義
電力工業規模龐大、結構復雜、資金和技術密集,具有自然壟斷性[1,2],因此在其一百多年發展歷史中,長期實行發電、輸電、配電與售電垂直一體化壟斷經營模式,并且這一模式在規模經濟時期發揮了極其重要的作用。隨著全球能源經濟形勢變化、電力新技術快速發展、用電需求多樣化等一系列變化的發生,垂直一體化壟斷經營模式固有缺陷逐漸顯現[2,3]:一方面,垂直一體化壟斷經營在內部缺乏降低成本和改進技術、機制及服務的激勵,在外部則阻礙外部競爭性業務與服務供應商進入;另一方面,垂直一體化壟斷經營成本隱蔽性高,加之資金和技術密集程度高,監管實施難度極大。在上述背景下,以破除垂直一體化壟斷結構、引入競爭為目的[3–9],上世紀八十年代始,世界各國和地區陸續邁出了電力市場化改革步伐。智利率先拉開序幕[5,10–12],標志事件是1978年國家能源委員會CNE(National Energy Commission)成立和1982年“電力法案(Electricity Act)”頒布,主要措施有:①1981年始對發、輸和配電業務進行縱向和橫向拆分,實行100%私有化,拆分后格局為26家發電公司(包括4家大型發電公司,裝機容量比重77.3%)、8家輸電公司(包括1家大型輸電公司)和25家配電公司(包括4家大型配電公司);②鼓勵外部資本投資電力工業。英國是歐洲最早進行電力市場改革的國家[5,7,13,14],標志事件是1989年“電力法案(Electricity Act)”頒布,主要措施包括:①對英格蘭和威爾士地區發、輸和配電業務私有化拆分為約七十家發電公司、1家輸電公司(國家電網公司National Grid Company plc.)和12家配電公司(包括國家電網公司);②成立強制型電力庫(POOL)日前市場,幾乎所有電力交易須通過POOL進行。
………..
 
1.2 電力市場研究方法綜述
市場是由制度、機構、流程、社會關系和基礎設施構成的參與人交換關系的總和。電力市場是市場的一個特殊類別,在交易規模、交易時間和地點、交易參與人、交易商品和服務等方面區別于其他市場。嚴格地說,只要存在電力買賣就構成了電力市場,因此,垂直一體化壟斷經營的電力工業模式也被劃為壟斷型電力市場的范疇。而近年來廣泛討論的電力市場,主要指破除壟斷、開放競爭訴求下的競爭型電力市場,我國學者于爾鏗等人在著作《電力市場》中給出了定義:“采用法律、經濟等手段,本著公平競爭、自愿互利的原則,對電力系統中各成員組織協調運行的管理機構和執行系統的總和”[5]。市場化改革使電力工業格局發生了兩大顯著變化,一是新實體成員出現,原自然壟斷實體由發電商、交易中心、系統運行員、電網運營商、零售商、電力經紀人[51,52]、可響應用戶[53,54]等多實體成員取代;二是決策方式改變,原政府集中決策轉變為各實體成員追求自身利益最大化的分散決策。在這些變化下,傳統模型方法已難以適用——各交易實體迫切需要新的決策支持方法來規避市場風險并獲取最大效益,監管機構需要新的分析支持方法監測和監督市場行為。在各國政府、市場機構和學者共同努力下,一系列模型方法引入和提出,電力市場這一全新研究領域迅速發展。依據研究角度來劃分,電力市場研究方法主要有3類:①基于經濟學、管理學等學科的基礎理論和工具的研究方法,②基于實際電力市場資料的實證研究,③基于實驗方法和技術的研究方法。本節將詳細綜述3類研究方法的國內外研究情況。
………..
 
第二章 電力市場博弈實驗綜合模擬系統架構設計
 
2.1 引言
電力市場模擬實驗是近年來由國外學者提出的一種研究方法和技術手段,獲得廣泛關注,其理論和實用價值在于,讓研究者脫離實際市場復雜性,在盡可能小耗費人力、物力和時間的條件下,通過可控環境,對尚在建設中的電力市場進行謹慎系統地驗證,發掘盡可能多的潛在問題;對各市場參與者提供貼近電力市場實際的培訓,指導實際運營系統建設;對已建成的電力市場的實際數據進行評價分析。模擬實驗平臺是集合實驗方法、計算機網絡技術等內容的虛擬實驗室環境和系統。近年來國內外學者、科研機構、電力企業和政府部門等開始關注電力市場模擬實驗平臺的研究工作,并開發出了許多各具特色的平臺,如美國Cornell大學基于實驗經濟學方法和廣域網技術的PowerWeb[148–151]、Argonne國家實驗室基于多代理技術的EMCAS[177–179]、Iowa大學基于多代理技術的AMES[184–187]等平臺,對電力市場相關問題進行了系統地模擬實驗并取得了許多有價值的結論;國內學者也初步成功開發了一些電力市場模擬平臺[152,204,206,208,209],但是在實驗方法和平臺技術的系統應用上仍與國外同類平臺存在差距。綜合國內外代表性的實驗方法的共性和差異,以及模擬實驗平臺的方法和技術特征基礎上,本文提出并開發了融合實驗經濟學和ACE方法、可軟切換市場模型、可用于廣域網的電力市場綜合模擬系統。本章對該系統的可行性、軟件架構設計作詳細討論。
……….
 
2.2 可行性分析
 
2.2.1 趨勢分析
從實驗方法和技術手段2個角度來看,近年來國內外提出的電力市場模擬實驗平臺呈現出以下共性特征:
1)采用單一的實驗方法:國外PowerWeb、EMCAS、MASCEM、AMES等代表性平臺以及國內模擬實驗平臺均只采用了單一基于實驗經濟學或ACE的實驗方法;美國Iowa大學Leigh Tesfatsion教授關注了檢驗ACE實驗結論的平行實驗(Parallel Experiments)[166],但是沒有在其設計的AMES平臺中進行討論;還有一些平臺如COSMEE、NEM模擬平臺等沒有建立明確的實驗方法,但是實驗方式仍然單一。
2)適用固定的實驗場景:國內模擬實驗平臺大多僅適用于采用發電商和單一購電商的主體模型、單一的單邊拍賣日前市場模型的場景;國外大多數模擬實驗平臺如PowerWeb、EMCAS等雖然在適用場景上更加豐富,但是可研場景在平臺開發時就已設定,增減或變更的難度和工作量大;英國Derek W. Bunn教授設計的模擬平臺和葡萄牙學者設計的MASCEM可新增市場主體模型和復雜因素的考量,在適用場景上更為開放。
3 )到廣域網技術/數據庫技術/網格技術等技術手段,國內外學者對于模擬實驗平臺的技術實現手段方面做了大量工作。從這些技術手段分析來看,擁有高性能的數學建模分析能力、標準化的代理建模、可用于廣域網以及高效的數據庫是國內外學者主要關注的特性。
……….
 
第三章 電力市場交易的博弈實驗設計 .......38
3.1 引言........38
3.2 模擬實驗市場模型......38
3.3 博弈實驗設計 ......44
3.4 模擬實驗算例 ......49
3.5 本章小結.......60
第四章 多風電場接入條件下的日前機組組合出清模型 ........62
4.1 引言........62
4.2 多風電接入的機組組合模型 ....63
4.3 多風電場功率預測偏差的極限場景.......66
4.4 算例與分析 ..........68
4.5 本章小結.......77
第五章 多風電場接入的平衡市場滾動調度模型與策略 ........79
5.1 引言........79
5.2 滾動調度策略 ......79
5.3 多風電場接入的滾動調度模型 .......80
5.4 算例與分析 ..........85
5.5 本章小結.......92
 
第五章 多風電場接入的平衡市場滾動調度模型與策略
 
5.1 引言
風電出力的隨機波動特性,給電力市場安全經濟運行帶來了負面影響,尤其當風電大規模接入時,現行的市場交易機制、調度運行策略都不再適用。傳統平衡市場調度采用日前計劃直接與自動發電控制 AGC 兩個時間尺度相結合,由于日前計劃基于精度較低的短期功率預測計算次日機組出力,加上日前計劃與 AGC 時間跨度太大,導致在平衡市場產生大量功率缺額需要 AGC 機組承擔,該調度方法已無法滿足工程上多風電場高滲透率接入的需求。鑒于時間尺度減小可以提高風電預測精度,文獻[236]提出了一種消納大規模風電的多時間尺度調度方法,在日前計劃與 AGC 間加入滾動計劃和實時計劃兩個時間尺度的考量,文獻[237]進一步探討了滾動計劃模型的設計和計算效率的提高,文獻[238]提出一種考慮風電的含熱電聯產機組的滾動調度策略,文獻[239]提出了區域電網內含大規模風電的火電機組協調滾動調度策略,但是上述文獻均沒有給出有效處理多風電場接入的策略。盡管滾動計劃可以有效減小平衡市場可能出現的功率缺額,但是在多風電場接入條件下缺額問題仍然存在,如何確?,F有系統常規機組具備有效消納多風電場的能力是一個關鍵問題。文獻[237,240]采用常規機組留出足夠旋轉備用的方式來消納風電波動,但是足以確保系統安全的備用容量不易精確獲??;文獻[239]采用從提前 3-7 天風電預測開始逐級逼近的方式進行計算,缺點是計算成本高;文獻[241,242]采用隨機優化方法處理風電不確定性,但是該方法需獲取風電出力概率分布。近年來,可適應系統隨機擾動的魯棒調度技術受到廣泛關注,文獻[243,244]建立了不同的魯棒調度模型,并驗證了各自模型在應對風電波動問題下的可行性,但是當風電場數增多時,模型復雜度急劇上升,難以適用于實際應用。
…………
 
結 論
 
本文工作總結電力市場化改革是一項世界性的課題。國外成功與失敗的經驗表明,電力市場建設是一個研究、實踐、評估與改進反復交替不斷發展的過程,電力市場方案應與國家或地區的電力工業特征和社會特征相匹配。我國電力市場改革當前正處在深入推進階段,機遇與挑戰并存,機遇是國外改革提供了豐富的方法、數據和經驗作為參考,挑戰是復雜的電力工業情況決定了我國電力市場改革的時間長、任務重、問題影響大,因此在當前階段,如何高效率、低風險、貼近電力工業實情地進行電力市場綜合研究與設計具有重要意義。如何建立符合我國實情、先進思想的電力市場模擬系統是巨大的挑戰,本文在吸收了大量國內外先進研究成果基礎上,設計并開發了一套基于博弈實驗的電力市場綜合模擬系統,對當中的問題和重要理論模型進行了探討。主要成果及結論歸納如下:綜合分析了實驗經濟學和 ACE 方法的共性和差異,以及國內外模擬實驗平臺的方法和技術特征,提出了模型實驗平臺的市場模型、實驗環境、分析評價三個方面的功能模型需求以及七個方面的軟硬件系統需求,并給出了可行性分析;詳細討論了電力市場博弈實驗綜合模擬系統的邏輯模型、角色設計、數據庫和功能模塊的架構設計。本文構建的模擬系統以可用于實際交易為重要目標,在可模擬行為博弈和機器博弈、多市場模式、跨網絡交易上有重要創新成果。
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參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇九

 
第 1 章 緒論
 
1.1 引言
智能電力電網的安全性成為當代電力電網研究的主要課題之一,為了確保電力傳輸的安全,電力參數成為主要的研究對象,以確保電子產品的可靠性。隨著電力工業的發展,電力參數的多樣性對檢測裝置提出了更高的要求[1],現存的各種各樣的電子參數保護器和電力參數檢測裝置,很多電子式的保護器都處在研發階段,不同的廠家的不同的保護器的測試參數要求存在著差異。本文主要的研究對象是國外某公司系列的電子脫扣器,Emax 系列的斷路器提供 PR121/P、PR122/P 以及 PR123/P 三種電子脫扣器,它們主要適用于交流系統: PR121/P 是該系列功能完善型的脫扣器,具有強大的保護功能,門限電流以及脫扣時間可以自由設定,適合電網系統中交流電氣裝置的保護;此外,保護裝置單元還提供了多功能 LED 指示,而且 PR121/P 還可以實現與外部設備之間的連接,如遠程信號和監控或遙控管理顯示;PR122/P 和 PR123/P 采用了模塊化結構概念,根據電力網絡中的不同要求,實現信號檢測、故障信號指示和線路故障保護等多種功能。圖1.1所示的是基本型的PR121系列電子過流保護器的結構圖,電子過流保護器中的各個參數具有不同的作用,通過該系列脫扣器的結構來說明幾代脫扣器的在電網中主要的保護功能。其他系列如PR23X系列以及PR33X系列的電子脫扣器,這構成了多代電子保護器,為電力電網的安全提供重要的保證。在三代、四代的脫扣器中,電力參數主要有電壓、電流以及頻率的檢測,這類過流保護器用在智能電網中需要極其高的可靠性,由它們構成的斷路器對電路起保護作用。斷路器是電力電網系統中主要的開關保護設備之一,用于供電網絡和配電系統之間的接通、斷開和對線路中的故障保護等。脫扣器主要用于線路中電參數的檢測,根據實時監測的結果使斷路器動作。作為斷路器的核心部件,它的性能很大程度上決定了斷路器的性能,對電網的安全、穩定以及經濟運行起重要作用。隨著單片機等智能控制技術的發展和應用,保護器經歷了電子式和電磁式,并向智能式發展。智能式脫扣器采用智能化控制器設計,其精度更為準確、動作及時,取代了舊的保護器,已廣泛地應用在電力系統,因此對各類脫扣器的電力參數測量的精確度和準確性至關重要[2]。
………
 
1.2 課題研究背景及研究意義
近年來,隨著電力電網的不斷發展和電力工業參數的要求不斷提高,在自動化領域和半導體電子產品領域,取代以往智能化程度較低產品成為主要的方向。在電力電網中,電子產品的參數測量關系著電力電網的安全,因此電子產品的可靠性和安全性成為當今電子產品研究的主流方向。由于電器設備短路或者漏電等原因使電網的安全性和人身財產的安全受到威脅,電子產品的電參數的準確測量在電力電網中保護電路安全的起到重要的作用。電力電流保護問題的多樣化和復雜化導致電路保護元件的高速發展, 如今的保護器件已發展成為一個品類繁多的新興電子元件領域[3]。斷路器是配電系統中主要的電氣設備,形成具有短路、過載、接地故障、失壓及欠電壓保護等功能完善的保護設備。脫扣器作為其中最主要的部分,通過與斷路器操作機構相連的欠電壓脫扣器、分勵脫器來控制斷路器,用來完成電網的保護功能。
………..
 
第 2 章 測試系統的總體方案設計
 
2.1 系統的總體結構
根據現有系統存在的缺點和不足,本文研制的測試系統在測試速度以及信號精度上進行研究分析,測試系統的總體框架圖如圖 2.1 所示:測試系統軟件是利用 VisualBasic 編寫的上位機界面,主要包括對產品種類的選擇,測試模式的選擇,測試步驟的選取以及信號數據校正等部分。數據通訊模塊包括上位機與單片機通訊,實現數據采集信號通道的切換以及接收上位機確認信息等;上位機與數字萬用表通訊,實現對數據信號的校正功能和實時控制信號發生器的電壓電流的幅值以及頻率等;以及通過 RS485 和 TTL 接口傳送報文等;信號發生器模塊提供產品測試的不同種類的電壓電流等信號,通過與上位機通訊利用數字萬用表及時校正信號源信號;多繼電器控制模塊和數據信號反饋模塊主要是利用信號源的信號切換測試產品數據采集的通道以及數據反饋的通道,實現數據的正確傳輸。
…………
 
2.2 系統的性能需求分析
作為工業電網中的保護裝置,電路電壓電流過大都會對整個網絡構成危害,智能型電子脫扣器作為整個智能電網的保護電器,但是可靠性比較低是主要的問題之一,導致這樣原因的因素很多,實質性的特點就是工業電網中的電壓、電流等計算出現偏差與智能型斷路器保護裝置實際值大于計算值,使電網中斷路保護器的動作出現異常[19]:其中電網電壓電流的波動性、檢測電壓電流的可靠性較低和斷路器動作誤差成為幾個主要的因素。本文研究的全智能型電力過流保護器參數測試系統主要是克服以往系統中存在的精度和速度等問題,完成產品參數準確性測試的功能。在測試系統中,給定的電壓電流信號失真成為影響系統準確性的主要因素,信號精度低、誤差大會導致過流保護器不能及時做出判斷。由于電子脫扣器構成的斷路保護器裝置在實現第一次及二次配電中具有重要的作用,其選擇性保護是在出現過電流、過電壓時,將支路線路和工業供電系統中的故障分離,確保只有最靠近故障點供電側的斷路器立即分閘,而不影響其他區域的供電,確保其它部分供電的連續性[21]。根據負載線路和電源線路中不同的額定脫扣電流而實現自動選擇保護功能,也可以通過設置短路電流脫扣值的不同實現選擇性保護,這種保護功能要求電子脫扣器對電壓、電流值的判斷比較敏感,要求測試系統的輸入信號具有較高的精度。
……….
 
第 3 章 過流保護器參數測試系統的硬件開發........ 17
3.1 智能型斷路器的工作原理 .... 17
3.2 系統的硬件結構 ........ 17
3.3 功能模塊的硬件電路設計 .... 18
3.4 多通道數據采集模塊的設計 ........ 30
3.5 電源模塊的設計 ........ 32
3.6 本章小結 ........ 34
第 4 章 過流保護器參數測試系統的軟件開發........ 35
4.1 參數測試軟件總體設計 ........ 35
4.2 測試系統的軟件介紹 ...... 36
4.3 參數測試的軟件模塊的設計 ........ 39
4.4 本章小結 .... 57
第 5 章 時間序列模型在數據采集中的應用......... 59
5.1 時間序列分析方法 .... 59
5.2 神經網絡的預測分析 ...... 58
5.3 時間序列模型分析 .... 62
5.4 神經網絡的時間序列預測實例分析 ...... 63
5.5 本章小結 .... 70
 
第 6 章 測試系統試驗結果與分析
 
6.1 過流保護參數測試系統的測試流程
參數測試系統測試流程圖如圖 6.1 所示。本文中研究設計的全智能型電力過流保護器參數測試系統是由上位機軟件測試系統和下位機信號提供電路、數據轉換電路、數據采集系統以及通信模塊、數據校正模塊和裝置溫度控制系統組成。該測試系統不僅包括對同種類型一系列產品的測試,而且還可以實現對不同種產品的過電壓、過電流等參數的測試,實現了產品測試通用型系統的設計。在測試模式中,產品的測試模式不僅包含原有系統的手動模式,而且設計多繼電器控制系統實現數據信號切換和數據通道切換,實現從手動模式向自動模式方向的轉換,使系統具有高度集成化、模塊化和自動化水平。全智能型電力過流保護器參數測試系統的現場測試圖如圖 6.2 所示,由于測試系統的數據精度要求較高,電子元器件的發熱等會對系統產生一定的影響,而且 PA90 功率運算放大器組成的電信號放大模塊容易受到溫度、濕度等外界環境的影響,因此測試前的數據信號的誤差校正是測試系統準確性的關鍵。因此在測試系統工作前,當天的溫度以及測試室的溫度和濕度成為主要的考慮因素,將系統維持在恒溫的環境中可以保證數據的高精度。
……….
 
總結
 
隨著電力行業的不斷發展,電力網絡中的過電壓、過電流和短路等嚴重影響著人身財產的安全,電子產品的參數測量準確性成為研究的主要目標。本文通過對國外某大型公司的電流保護器的參數的功能分析,研發出一套針對該公司的全智能型電力過流保護器的參數測試系統,從自動化、模塊化和集成化程度進行考慮,結合當前電力網絡的智能化、網絡化等優點,結合電力參數測量的快速性和準確性,采用單片機控制技術和 VisualBasic 軟件設計能夠實時在線檢測產品,確保產品的出廠質量。本文在以下幾個方面進行研究:
(1) 根據項目的需求以及國外某公司一系列的過流保護器的參數功能分析,查閱國內外關于其他類型的過流保護器的參數測試系統以及該系列過流保護的文件資料,在了解國內外研究技術的基礎上,分析設計出針對該系列過流保護器的參數測試系統,克服原有系統的單一型,集成化程度低等缺點。
(2) 根據該系列過流保護器的測試參數的功能分析,確定了以 VisualBasic語言為主要的上位機測試系統。系統以模塊化為原則,設計出數據通信模塊、電源模塊(信號源模塊)、多繼電器控制模塊、數據采集模塊、功率放大模塊和數據校正模塊等。
(3) 針對該系列過流保護器的信號誤差要在 3‰范圍內,電信號以及數據采集的精度和速度要求較高,設計數據校正模塊和高保真低紋波的信號功率放大電路,使輸出信號不失真、不漂移,提高信號源的驅動能力以及精度和穩定性。
(4) 為了保證過流保護器參數測試的快速性和準確性,設計多個通訊模塊來實現上位機與下位機之間利用不同協議的通信,針對軟件測試系統中的數據采集精度和速度進行分析研究,設計出 Timer 控件、多媒體計時器以及高精度計時器三種方法對信號源的輸出信號進行監測分析,通過實驗分析尋找最優的方法進行數據采集,提出運用神經網絡和預測控制理論對三種定時器在預測數據以及數據采集的穩定性,以保證數據采集的準確性,并將建立的 ARMA 模型運用到軟件測試系統中,使產品的故障提前預報,達到高效的目的。
…………
參考文獻(略)
 

優秀工程碩士畢業論文范文篇十

 
第 1 章 緒 論
 
1.1 課題背景及意義
21 世紀以來,經濟建設與社會可持續發展的矛盾逐漸凸顯,人口眾多且走在強國復興道路上的中國,已經成為世界能源消耗量排名第二的國家。石油、煤炭等能源的全球儲量有限,這些常規能源緊缺的狀況直接影響著我國經濟的發展,電力行業是受能源影響較為嚴重的領域之一。此外,由化石燃料消耗所引起的環境污染問題也亟待解決,尤其是近兩年來我國北方地區霧霾天氣頻發,嚴重影響到人們的日常生活與健康狀況。在這種背景下,開發利用新能源,改變傳統依賴于煤炭的電力結構成為實現我國可持續發展的重要途徑之一。新型電力產業發展的重點是解決目前能源問題與環境問題的相互制約,并同時兼顧我國的經濟發展,這就要求我們優化電力結構需從優化能源結構入手,利用新能源發電是順應時代發展的產物,新能源的開發與利用將開辟我國能源研究領域的新局面。本文所提到的新能源指的是風能、太陽能、地熱能、海洋能以及生物質能等非化石能源[1],相應地,新能源發電的種類由其所利用的一次能源進行區分,主要有風力發電、光伏發電、地熱發電、海洋能發電以及生物質能發電等。目前,世界范圍內發展速度較快的為風電與光伏。2008 年起,美國和中國的風電發展勢頭強勁,美國超過德國成為世界風電裝機總量第一的國家,與此同時,中國也第一次超過印度,風電裝機總量位居亞洲第一。2012 年,中國風電發展迎來了前所未有的高峰,第一次超過美國,位居世界第一。中國風能協會理事長賀德馨預測中國風電裝機總容量2015 年將達到 1 萬兆瓦,2020 年將達到 3 萬兆瓦。同風力發電一樣,光伏發電也逐漸受到世界范圍內的重視與青睞。我國地處北溫帶與亞熱帶,全年日照時間在 2 300小時以上的地域占我國總領土面積的 2/3,太陽能資源十分豐富[2,3],對其進行開發和利用將起到緩解能源緊缺的作用,有利于實現我國社會的可持續發展,有利于提高人民的生活水平[4,5]。
………..
 
1.2 電力系統可靠性評估概述
開展電力系統可靠性評估的目的是保證電力系統在出現不確定因素的情況下可以正常運行。電力系統本質上是一個大系統,所以需要用系統工程的原理來分析,電力系統可靠性分析的實質是以電力系統可靠運行為前提,通過系統分析、系統建模、系統評估的方法改善系統性能,以達到最優設計、最優管理或最優控制等目標。大規模電力系統中的故障發生具有隨機性,往往一些不可預見的故障模式更容易造成嚴重的后果。為了盡可能的減少系統組件故障對系統供電能力的影響,在電力系統規劃及運行時都需要進行可靠性評估,這也是許多供電企業關注的重點內容之一。關于電力系統可靠性分析的研究可以追溯到 1969 年,第一篇關于電力系統可靠性分析的文章誕生了,其作者為國際知名學者 R.Billinton[13]。此后,越來越多的專家和學者開始對該領域進行深入研究。電力系統可靠性分析在可靠性建模、分析方法以及工程實際應用等諸多方面都取得了巨大的進步[14-17]。電力系統為一個復雜的大系統,很難將其作為一個整體來進行可靠性評估。通常采用的是系統結構分層的模式分別對發電系統、發輸電組合系統以及配電系統進行可靠性評估[18-20]。圖 1-1 所示為可靠性評估的層級圖,第一層為發電系統可靠性研究,主要包括發電廠有效度、發電容量裕度以及互聯發電系統可靠性等研究內容;第二層為發輸電系統可靠性研究,近年來的一個研究熱點是高壓直流輸電系統的可靠性分析;第三層為配電系統可靠性研究,主要研究含變電站、保護系統的配電網可靠性分析,關于此方面的研究內容已較為成熟。
……….
 
第 2 章 新能源發電可靠性建模
 
2.1 引言
各種新能源發電的出力特點不同,隨機性、波動性較大,當大規模新能源發電并網后,電網的供電可靠性將受到影響。因此,需要對新能源發電的出力值進行較準確預測,建立合理的預測模型至關重要。以風力發電為例,其一次能源不可控,所以風力發電為間歇式發電,不能以常規電源的角度進行分析,開展對風速的準確預測對電力系統可靠性分析有著重要的意義。目前,關于風電場風速預測模型的研究還沒有達到令人滿意的程度,常用的風速預測方法主要有時間序列法、人工神經網絡法、灰色預測法、卡爾曼濾波法等[40]。同樣,對于光伏發電系統來說,其出力的不確定性主要來自于該地區的光照強度?,F有研究中,常用 Beta 函數、正態分布、混合高斯函數等作為光照強度的概率分布函數,以實現對光伏發電系統出力值的模擬[41,42]。二十世紀末期,Vapnik 和 Corinna Cortes 首次提出了支持向量機的概念,它是一種基于數學方法和優化技術的學習型機制。隨著統計學習理論的逐漸成熟以及神經網絡、遺傳算法等機器學習方法的發展遇到了瓶頸,近年來,支持向量機的研究得到了迅速發展。目前,支持向量機算法在模式識別、概率密度函數估計、回歸估計等方面都表現出優良的性能??紤]到支持向量機算法的泛化能力較好,在處理小樣本、非線性等問題時表現出的特有優勢,本課題研究中以支持向量機回歸模型為基礎,建立了一個適用于不同新能源發電的數據預測模型,在保證預測精度的前提下簡化了新能源發電可靠性建模的步驟,奠定了可靠性分析的基礎。
…….
 
2.2 基于 SVM 的時序數據滾動預測模型
核函數理論的研究要早于 SVM,但直到 Vapnik 將其應用在 SVM 的非線性問題后,才引起學者們的廣泛重視。由式(2-9)可知,引入映射函數 φ (x)可將原始非線性可分樣本集轉換到高維特征空間后再進行處理,這種思想來源于模式識別原理。然而,在低維空間維數較大的情況下,映射后的高維空間維數可能會非常大,嚴重時會出現“維數災”。核函數通過內積的形式出現,可直接忽略確定 φ (x)的步驟,因而可以有效的緩解“維數災”, ( x,x)ik 即為所謂的核函數。支持向量機模型當中的主要元素為核函數,它將直接影響支持向量機的性能,起到度量數據間依賴關系、攜帶先驗知識的作用。Vapnik 等最早提出的 SVM 求解算法是以解決一個線性約束的二次規劃問題為最終目標,其算法編程比較復雜且收斂速度較慢,難以推廣使用。進一步的研究中考慮到 SVM 最優化問題為典型的凸二次規劃問題且該優化問題的解具有稀疏性,于是研究人員利用這些優良性能構造出了求解 SVM 的快速算法。
………
 
第 3 章 基于混合抽樣的系統狀態選擇.....19
3.1 可靠性評估的基本方法.........19
3.2 改進的狀態抽樣法.....20
3.2.1 蒙特卡羅模擬法的基本原理 .....20
3.2.2 混合抽樣的基本思想 .....23
3.3 算例分析.........25
3.4 本章小結.........27
第 4 章 計及新能源發電影響的系統狀態分析.....29
4.1 基于鄰接矩陣的系統結構判斷.........29
4.1.1 節點鄰接矩陣 .....29
4.1.2 圖的連通性判據 .......30
4.2 基于潮流跟蹤的新能源發電影響因子.........30
4.3 考慮新能源發電影響的最優切負荷模型.....34
4.4 算例分析.........37
4.5 本章小結.........39
第 5 章 考慮含大規模新能源發電的系統可靠性評估.....40
5.1 可靠性評估指標體系.......40
5.2 可靠性評估流程.........44
5.3 算例分析.........45
5.4 本章小結.........53
 
第 5 章 考慮含大規模新能源發電的系統可靠性評估
 
5.1 可靠性評估指標體系
按照適用對象的不同,可靠性指標可分為系統指標與節點指標;按照屬性的不同,可將其分為概率性指標與確定性指標;按照計算過程的不同,也可將其分為基本指標與導出指標。目前關于電力系統可靠性指標的研究已取得了較為成熟的研究結果[67-69],通常在制定可靠性評估的指標體系時,要綜合考慮研究對象與研究目的,盡量選擇涵蓋系統不同性能且指標之間交叉性較小的一組指標,關于可靠性指標的計算并非越復雜越好,簡潔明了能反映系統性能者為優,旨在獲得較為準確恰當的可靠性評估結果。下面給出本研究中制定的一組可靠性指標體系。對各子系統進行分析,對于支路容量越限的情況,若通過機組開停調節后仍出現傳輸容量越限,則采用基于新能源發電影響的最優切負荷模型進行負荷削減量的求解。統計負荷削減量、負荷削減時間等參數,計算可靠性指標體系,并判定指標結果是否滿足精度要求,不滿足則重新選擇系統狀態,滿足要求則輸出最終可靠性指標體系。
………
 
結 論
 
本文主要以含大規模新能源發電的電力系統為研究對象,在建立合理的可靠性模型以及改進傳統可靠性分析方法的基礎上對電力系統可靠性問題進行了研究。論文完成的主要工作如下:
(1) 建立了基于支持向量機的時序數據滾動預測模型,用于預測新能源電源的一次能源轉換參數,如風速、太陽輻照度等。該模型將較為先進的支持向量機回歸方法應用到數據預測模型中,由樣本訓練和滾動預測兩部分組成,在保證預測精度的前提下能夠實現對不同新能源轉換參數的滾動預測,為計算實時的新能源輸出功率提供了數據支持。
(2) 建立了基于混合抽樣的系統狀態選擇方法,將故障重數截止法與蒙特卡羅模擬法相結合,可起到揚長避短的效果。對狀態空間進行劃分,在各部分空間內有針對性的進行抽樣,可減少重復抽樣的次數,達到提高狀態抽樣效率的目的。在 MATLAB 環境下編程,實現了對 RBTS 可靠性標準測試系統的狀態抽樣,仿真結果表明混合抽樣法較傳統的蒙特卡羅模擬法更有優越性,在滿足可靠性指標精度的前提下,能夠顯著降低可靠性評估的時間。
(3) 改進了系統狀態分析中的最優切負荷模型,在潮流跟蹤算法的基礎上,定義了新能源發電影響因子,可定量展現出新能源發電對系統節點可靠性的影響。從新能源發電影響因子的角度考慮節點負荷削減的優先級,并同時兼顧了常規機組爬坡速率、新能源滲透率的約束。將改進后的最優切負荷模型應用到含風電場的 RBTS 可靠性測試系統中,以傳統切負荷模型作對比算例,仿真結果表明新的最優切負荷模型更符合實際情況且具有可靠性優化的效果。
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參考文獻(略)

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