系统电容分析

系统电容分析（精选十篇）

系统电容分析 篇1

铅酸蓄电池组 (VRLA) 作为备用电源, 被广泛应用于通信、电力和交通等领域, 为系统安全可靠供电提供最后的保障。所以, VRLA的蓄电能力直接影响整个供电系统的安全可靠地运行。蓄电池蓄电能力的在线检测是保障蓄电池可靠供电的有效措施。蓄电池的蓄电能力随着使用年限的增加而逐渐下降[1]。这种能力的下降不仅与电池生产的质量有关, 而且也与电池的日常使用和维护有重要关系[2]。准确地了解电池的蓄电能力或剩余电量, 准确地掌握蓄电池充放电等运行参数, 是保证电池供电系统可靠工作的重要参数。对于评价电池的质量和性能, 判断电池维护是否合理, 掌握上述参数是非常重要的。目前测量电池蓄电能力常用的方法有电解液密度法、放电电压分析法、电池内阻分析法和放电统计测量等方法。本文主要是采用工作电流放电法。

1检测电池组蓄电能力的实现方案

蓄电池蓄电能力的评价单位是A·h。这个评价单位实际上也是个计量单位。以0.1 C的放电电流, (标准温度一般为25℃) [3,4,5], 规定的放电终止电压 (单节电池电压1.8 V) 条件下, 电池所能放出的电量称为电池蓄电容量。对于室内安装的供电设备, 电池实际的供电能力主要取决于放电电流。按照实际的工作电流进行放电, 一直放到规定的放电终止电压, 这样统计出来的放电量自然是最客观的计量结果。通过实际放电来测量电池蓄电能力的方法是检测电池蓄电能力最准确和有效的方法。

测量充分充电电池的内阻可以评价电池蓄电性能是否发生了变化。利用现代电子设备详细记录电池工作的运行参数, 可以得到满意的电池参数检测结果[6]。本应急电源蓄电池组综合检测系统主要包含三项检测内容:电池放电量检测、单节电池电压检测和单节电池内阻检测。

电池放电量检测实现方案如图1所示。在电池组回路上加装电流变送器, 对放电电流进行采样。当电池组开始放电工作, 电池组的放电电流大于0时, 开始累计电池的放电量。当电池组的总电压达到最低允许电压, 电池组终止放电工作, 对放电电流进行全程累计, 这样就得到了工作电流放电的实际蓄电量。

充分充电后的全程放电量累计, 反映了电池的实际蓄电能力。另外, 用电池的计算容量减放电的累计电量就得到电池的剩余电量。这样测到的剩余电量具有良好的线性显示值。电流采样还可以检测电池组充电的情况, 根据电池的充电量可判断电池的充电程度。

利用电池电压巡检表, 检测单电池电压, 单电池检测原理如图2所示。

测量单数节电池电压时, 闭合开关K2n-1、K2n和KA, 对应电池的电压为:

U1=E2n-1 (n=1, 2, 3, …) 。

测量偶数节电池电压时, 闭合开关K2n、K2n+1和KB, 对应电池的电压为:

U2=E2n (n=1, 2, 3, …) 。

在放电状态下, 电池组单电池电压的变化也可以反映电池性能的变化。性能良好的电池, 放电时电压变化缓慢, 恒压放电时间较长。性能下降的电池, 恒压放电的时间相应缩短。

采用交流法对单电池内阻进行在线检测[7], 可以在不放电的情况下, 方便地根据电池内阻的变化实现检测电池性能的变化。测量原理如图3所示。交流信号源可采用50 Hz市电电源, 经变压器降压供电。

测量时先闭合开关KA和KB, 对电池组施加一个正弦交流电流, 测量电流有效值为I。然后再闭合开关K1与K2, 通过采样电容C1和C2测量电池E1上交流电压的有效值U1。由这两个测量值算出电池E1的内阻:

R1=U1/I。

依次接通开关Ki和Ki+1, 测得电池Ei上交流电压有效值Ui, 就能够得到各电池的内阻ri。严格地说, 这个结果应该是电池E1的内阻抗。当电池内阻增加时, 其内阻抗必然随之增加。也就是说电池内阻抗的变化与内阻的变化密切相关。新电池的内阻一般比较接近, 由于电池内阻表接线方式的差别, 实际测量结果可能会有所差异, 这是由于部分测量线串联了电池的连接电缆, 引入了包括电极桩在内的附加欧姆电阻。这部分附加电阻, 以及电池内阻抗的电抗分量, 在电池运行中一般不会有明显变化。将最初的测量结果加以保留, 和以后的内阻测量结果进行比较, 电池内阻增加时, 说明电池的性能变坏, 蓄电能力将下降。现在一般免维护电池的平均使用寿命在5年以上, 充分充电后电池内阻不会快速变化。内阻测量的频度可以每月测量一次, 或经历放电再充电后增加一次[8]。内阻检测过程较短, 最好在测量时暂时停止电池组的浮充电, 以便避免浮充电对测量内阻信号的影响。

2电池运行参数记录

表1是摘录计算机检测系统记录的电池组全放电测试数据。表1中Q列对应的参数为累计放电量。Q′/%列为根据累计放电量算出的剩余电量百分数。由于采用了直接根据输出电流累计蓄电池的电力消耗, 剩余电量百分数反映的结果更加客观准确, 克服了电压式电量表电力消耗过半才有电力下降显示的缺点。

表中所列的参数分别为:

I—总电流 (A) , Q—累计放电量 (A·h) ,

U—总电压 (V) , Ei—单节电池电压 (V) ,

Q′ (%) —剩余电量百分数。

电池的计算容量是根据实际放电量进行修正的。例如在表1中电池的计算容量是根据上次全放电的记录修正的结果, 57 A·h, 它反映了电池运行的实际情况。对于EPS (应急电源) , 实际负载和设计负荷会有一定偏差。其它类型的蓄电池电源有许多也有上述类似的特点。蓄电池使用的年限不同, 电池实际负载率不同, 都会影响电池的实际蓄电容量, 通过累计工作电流完全放电量, 当实测的电池容量与电池的计算容量差值达到一个预定的等级时, 系统将对电池当前的计算容量进行修正, 其结果可以更加客观地反映电池的蓄电能力。

在浮充状态, 通过对电池内阻的巡检, 可以非放电地发现电池失效的故障。表2列出了电池组放电前电池内阻巡检的结果。

在所有18节电池中, 第4、11、13、16、17节电池的内阻, 明显高于其它电池的内阻, 反映出这五节电池性能已发生了变化。从表3所示的后来放电时, 单电池电压记录可见, 电池内阻明显增加的五节电池电压, 在放电时迅速跌落。而其它内阻正常的电池 (表3中的E1、E12、E18) 电压在放电过程中平稳地变化。由此可以证实这五节电池已经失效。

3运行数据远传实现了计算机数据保存

电池组供电系统往往安置在鲜为人知和安静寂寞的地方, 它的工作、表现和待遇, 平时往往无人问津。现在的计算机具有海量的数据存储能力和高速的数据处理能力, 监控电池只需要占用它极少的时间和资源。现在电池组工作的数据可以通过简单的数据通道传到远方的计算机里, 由值班计算机代为监管和保存。

4计算机在线监测结果

综合检测系统应用的计算机系统是北京三维力控科技的力控6.0监控组态软件。本应急电源蓄电池组共有18块单体蓄电池。

将电池柜中的数据采集系统采集到的数据信息经过串行通信口传到计算机监控系统, 就可以得到如图4所示的蓄电池检测系统电压实时测量的界面。

该监测系统可以显示电压测量的实时值, 可以以图形的形式显示电池电压检测结果和系统的各个主要参数, 还可以生成各个单体蓄电池的电压报表。

5结论

采用记录工作电流放电法检测蓄电池的蓄电能力, 较电池放电电压分析法更为准确。通过测量电池内阻可以有效判断电池性能是否发生变化, 可以得到更加全面客观准确的分析结果, 为日常电池组的维护提供便捷。而且该测量方法简单、实用、可靠。并且结合了计算机监控系统, 能够更详细地反应当前蓄电池的工作状态, 实现了线性电力消耗指示、动态的电池容量修正和电池性能的非放电测试, 实现了实时在线的精确反应电池组的运行状态, 提高了系统的安全运行、可靠性和自动化程度。

摘要：根据铅酸蓄电池组的充放电特性, 采用工作电流放电法测量蓄电池组的蓄电能力。设计了铅酸蓄电池组蓄电容量的计算机在线监测系统。该系统在测量过程中可以对电池放电时的剩余电量给出线性的指示。蓄电池组放电时对电池组单节电压进行巡检, 发现性能开始下降的电池, 排除电池失效的隐患。在浮充状态下在线测量电池的内阻, 在非放电的条件下发现电池性能的变化。通过计算机对铅酸蓄电池组的各参数的在线监测, 实现了铅酸蓄电池组监测和预警的自动化。

关键词：铅酸蓄电池组,容量,内阻测量,在线监测

参考文献

[1]朱永祥.蓄电池剩余容量在线检测方法研究.长沙大学学报, 2006;20 (5) :39—41

[2]刘险峰, 倪洪权, 张旭, 等.蓄电池容量在线检测研究.通信电源技术, 2009;26 (3) :51—54

[3]刘百芬, 程海林.一种新型的蓄电池内阻测量方法的研究及实现.仪表技术与传感器, 2004; (5) :49—50

[4]李立伟, 邹积岩.内阻测量装置的研究.电源技术, 2003;27 (1) :42—44

[5]徐曼珍.新型蓄电池原理与应用.北京:人民邮电出版社, 2005:21—33

[6]吴中明, 吴昊.密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析.通信电源技术, 2006;23 (1) :59, 60, 67

[7]龙顺游, 强锡富.阀控铅酸蓄电池劣化程度预测研究.哈尔滨工业大学学报, 2003;35 (1) :118—121

系统电容分析 篇2

PCI-8361BN数据采集卡在光纤电容液滴分析系统中的应用

结合光纤电容液滴分析系统的开发,阐述了数据采集卡PCI-8361BN在实际应用中的功能及有关硬件的`设置,给出了在VC环境下利用PCI-8361BN进行数据采集的基本流程和关键函数,并利用该方法实现了光纤电容液滴分析系统的实时数据采集.

作 者：张春松 宋晴  作者单位：北京邮电大学自动化学院,北京,100876 刊 名：工业控制计算机 英文刊名：INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER 年，卷(期)： 23(8) 分类号： 关键词：光纤电容液滴分析系统   PCI-8361BN   数据采集  

灌溉用电容式涡街流量测试系统研究 篇3

关键词：灌溉；电容式；涡街；流量测试系统；系统设计

中图分类号： TP274；S126文献标志码： A

文章编号：1002-1302（201412-0437-02

电容式涡街流量计具有精度高、量程比较宽、线性度较好、压力损失小、性能可靠、测量元件结构简单、使用寿命长、安装维护方便、适用于各种介质等一系列优点，在农业的计量检测中正在发挥越来越大的作用，有着广泛的应用前景，因此研究电容式涡街流量计将具有重要的意义[1-4]。

本研究设计了灌溉用的电容式涡街流量测试系统，该系统的硬件电路包括信号处理电路、接口电路、供电电路，软件部分由主程序、键盘中断服务子程序、液晶显示子程序、信号采集与处理程序组成。测试结果表明，该系统具有低功耗、高精度的特点，在农业领域具有广阔的市场应用前景。

1硬件部分的设计

流量传感器将检测到的涡街信号经信号调理后传送到单片机，读入捕获的时间，获得信号频率，再根据仪表参数，可以计算出瞬时流量值、累积流量值，送到指定的RAM数据缓冲区供LCD实时显示。

11信号处理电路

环行电路输出的信号低于mV级，若直接采用此信号，则不能满足单片机输入信号要求，因此须要对采集到的信号进行放大处理。具体电路是一个恒流源式双入单出差动放大电路，这种电路对抑制零点漂移更为有利。传感器得到的信号中往往夹杂着许多噪声信号，为了尽可能消除噪声的干扰以获得频率为ω的近似正弦波，设計滤波电路采用的是无限增益多路反馈二阶滤波电路，该电路与其他有源二阶的过渡带相比变窄，衰减斜率的值加大，有助于改善ω附近的频率特性。信号由上述放大滤波电路后，得到的信号并不是理想的方波信号，为了便于单片机计数，需要对信号进行整形处理。在电路设计中采用施密特触发器对信号波形进行整形，整形电路通过施密特触发器电路产生方波信号。电路中通过设置可调电位器的阻值，可以设定门限电压，将输入信号转换成脉冲信号输入MSP430F149单片机的P11端口，利用P11端口可以设置为捕获方式以获取流量信号频率。

12键盘接口电路

采用独立式键盘来修改流量测试现场的相关参数值，利用MSP430单片机的I/O端口来设计键盘电路。它的6组端口的8个I/O管脚都可以单独设置成输入和输出，P2端口可以单独设置为中断或只读口分别与P20～P24连接。键盘由返回键、右移键、增1键、左移键、修改键组成。当修改键有按键动作时，触发键盘中断，其他按键不响应中断。当进入中断后，按下其他任意键使得对应P2口由100 Ω和1 kΩ 2个电阻对33 V分压为高电平3 V，弹起键时对应P2口为低电平0，以此作为键盘扫描判断。

13显示电路

采用低功耗点阵式字符液晶显示器 NOIA5110，此液晶具有低电压供电方式，可选择33Vcc和5Vcc的电压供电。液晶内部采用PCD8544，设计为48行84列的图形显示，所有的显示功能集成在1块芯片上，包括LCD电压及偏置电压发生器，只需很少外部元件且功耗小，正常显示时的工作电流在200 μA以下，且具有掉电模式。芯片的2、3、4脚同单片机P40、P41、P42相连，使用内部振荡器时令6脚接高电平，8引脚所接电容是起延时作用，由于它影响掉电时屏幕上信息消失速度的快慢，通常选01～100 μF。

14电源电路

该单片机的工作电源一般是18～36 V，并且功耗极低，电池电压通过W7805转换成+5 V电源。该芯片输入 5 V，输出电压为33 V，电流为800 mA，能满足大多数低功耗应用场合的要求。

2系统的软件设计

系统的软件包括主程序、各中断服务子程序。系统开机后进入初始化，分别对MSP430的看门狗和晶振、键盘I/O口中断、定时器A和定时器B初始化。当有中断触发时，由中断服务子程序完成响应，否则系统一直处于低功耗模式的休眠状态[5]。

21键盘中断服务子程序

键盘在系统中的作用是根据不同的情况对相关参数进行修改，实现人机对话，本系统键盘中共采用5个按键：key0：返回键，key1：右移键，key2：增1键，key3：左移键，key4：修改键。键盘中断子程序流程见图1，由修改键触发键盘中断，响应中断后，系统关闭其他的所有中断，进入系统设置界面。扫描键盘是否有键按下，如有键按下，查询键码；如果是左移键，光标进行左移操作；如果是右移键，光标进行右移操作；如果是增加键，当前位进行加1操作；如果是返回键，保存修改参数，返回正常显示页面，打开所有中断，中断返回。

[F（W18][TPYF1tif][F]

22液晶显示子程序

液晶显示用来显示相关信息给用户，它也是实现人机对话的重要部分。本系统液晶显示的主要信息是流速、流量、管道直径、雷诺数Re、仪表系数等。首先初始化液晶I/O口和液晶，读取相关要显示的数据，保存至缓冲区，并送入液晶显示，最后中断返回。

23信号采集与处理程序设计

信号经过前置放大后接入P11口，该端口具有定时器A捕获中断作用，主要用来捕获脉冲周期，2个上升沿为1个周期，1个周期有2次捕获，用N来标志测量的周期次数，用F0来标志测量是某个周期的第1个上升沿还是第2个上升沿。为保证测量的精确性，捕获定时器A 10个周期，并对10个周期进行平均。定时器A程序流程如图2所示。开定时器A捕获中断服务程序，查询捕获次数标志F0，如果捕获标志 F0=1，清空定时器A，并开启定时器A；如果捕获标志F0=2，记录定时器A值，判断测量周期标志数N是否为10，不为10，继续开启定时器A，为10，关闭定时器A中断。定时器B中断服务程序工作流程是开定时器B中断服务程序，提取缓冲区数据，并进行数据处理与转换，定时刷新液晶屏显示，清空数据缓冲区，初始化定时器A，开启定时器A中断，让定时器A捕获脉冲。

[F（W17][TPYF2tif][F]

3结论

本研究设计了灌溉用的电容式涡街流量测试系统，其中硬件电路包括信号处理电路、微处理器系统接口电路、电源电路；软件部分由主程序、键盘中断服务子程序、液晶显示子程序、信号采集与处理程序组成。试验验证了该系统设计的正确性和可靠性。该系统还具有结构简单、价格低廉、测试精度高的优点，在农业领域具有广阔的市场应用前景。

[HS2][HT85H]参考文献：[HT8SS][HJ18mm]

[1][（#]赵永科，李跃忠，胡开明 超声波流量计信号驱动与高速切换电路研究[J] 东华理工大学学报：自然科学版，2011，34（2：198-200

[2]管小明，李跃忠，王晓娟 基于MC34063的便携式仪器电源电路设计[J] 东华理工大学学报：自然科学版，2010，33（1：97-100

[3]李跃忠，朱星华，吴伟伟 检测仪表中的数据融合方法[J] 东华理工大学学报：自然科学版，2008，31（1：89-92

[4]葛远香，胡开明 基于MATLAB和Dsp Builder的电网信号FIR滤波器设计[J] 东华理工大学学报：自然科学版，2010，33（2：197-200

低压配电电容补偿系统研究 篇4

为了更好地改善低压电网的功率因数, 提高电压质量, 降低线损, 2000年以来, 卢龙供电分公司根据农村电网建设的要求, 积极安装低压自动补偿装置, 由100 k VA以上变压器供电的用户全部安装电容补偿系统。几年来, 笔者通过对本公司安装的低压电容柜运行的观察及大量维修经验, 得出了一些有关低压电容补偿装置的心得体会, 本文将对此进行严谨的分析和总结。

1 电容补偿系统设计问题

应根据现场实际负荷情况, 严谨设计电容补偿系统:

(1) 根据不同用户实际情况, 设计电容补偿容量。如:饲料厂、粉丝厂因设备转数高, 机械惯性较大, 功率因数低, 设计补偿容量要增加1.5倍, 若按一般情况正常设计, 电容全部补偿, 则不能保证功率因数达标。所以, 实践中笔者总结得出:配电电容柜补偿容量一般按变压器容量的30%～60%设计。

(2) 在设计中不应忽略就地补偿的原则。电网无功补偿管理规定要求坚持全面规划、合理布局, 分级补偿、就地平衡, 集中补偿与分散补偿相结合, 以分散补偿为主。设计时要考虑就地补偿的优点, 配合集中补偿, 使补偿更加准确, 同时降低连接负荷设备到配电柜截面的载流量。

(3) 应根据不同企业的生产情况设计不同的投切装置。如:耐火材料厂、轮毂厂主要是冲击负荷, 应当选用无触点投切装置, 无触点开关具有投切无涌流、工作无噪音、运行稳定可靠的特点, 但实际运行中易损坏。而电容器复合投切开关将可控硅无触点开关与交流接触器的优点结合在一起, 投切电容时能保证电压过零合闸和电流过零分闸, 开关通断时涌流小、过压低、触点不烧结, 运行中无压降、不耗能、不产生压降, 在实际运用中很有优势, 但其成本较高, 故应针对实际情况来推广使用。

(4) 应按照地区的不同、距离变电站的远近、实际网络电压来合理选择低压电容型号。低压电力电容分为400 V、415 V、450 V 3种, 因低压电网规定电压合格范围为±7%, 而电容容量又会随着电压的增高而变低, 所以, 同样规格的电容, 电压不同时电流补偿值也不同。选用电压过高类型的电容而使用电压又达不到时, 电容的实际容量就会大大降低。

(5) 设计要采用新技术。因为卢龙供电分公司属于农网, 农业生产、生活用电有其特点, 单项负荷较多, 故统一进行三相补偿不合理, 而对企业工业用电来说三相补偿就很适用。以农村用电为主电网补偿应采用先进的无功功率分相补偿控制器, 它既可以进行分相补偿也可以进行三相补偿, 能使补偿更加科学合理化。

(6) 容量较大的配电变压器设计补偿系统时, 单台电容容量不应大于30 kvar。电容值大, 产生的叠加电流就会过大, 容易损坏电容器。某公司1 600 k VA变压器, 电容控制器为12路, 采用30 kvar电容2台并联投入, 经实践检验, 电容器经常损坏。故设计时应考虑多回路、小容量, 选择最少6路以上电容, 每步投切电容值要设计得尽量小, 以保证合理高效补偿。

2 电容柜质量问题

(1) 卢龙分公司在安装电容配电柜时很少安装限流电抗器。电抗器主要用于限制低压电容器的合闸涌流, 增加合闸开关的开断能力, 安装时倾斜角度不应大于5°。

(2) 生产配电柜的厂家为降低成本多采用普通电容而非BSMJ内装放点电阻电容。实践中, 笔者发现指月、正泰、德力西等电容质量较好。

(3) 选择电熔开关容量的依据是能断开电容器回路而不重燃, 具备通过涌流能力, 其额定电流一般可按电容器额定电流的1.3～1.5倍考虑。

(4) 并联放电灯厂家多采用普通的指示灯而非专用电容放电灯 (阻性指示灯) , 普通的指示灯是容性降低电压照明。

(5) 电容连线应采用软铜线, 截面积应按电容电流的1.3～1.5倍选择。

(6) 安装时必须配备低压避雷器 (或压敏电阻) , 以吸收系统过电压。避雷器主要起到瞬时过压保护的作用, 避雷器接线端要用不小于10 mm2的多股软通线与柜体及接地线可靠连接, 接地装置与接地电阻必须符合要求。

(7) 应安装稳定的过电流保护装置, 即低压补偿用并联电容器的保护———热继电器。在电网中高频谐波成分较大时, 电容电流很大, 会对电容造成危害。因此, 热继电器不能取消, 除非已采用热脱扣电流合适的断路器或其他方式进行有效保护。

3 电容柜施工和运行问题

(1) 电容柜施工要求严格化。其中, 主要容易忽略以下几个方面:

1) 电容柜电源进线严格要求正相序接入, 同时要保证取样电流互感器不能与取样电压同相, 否则, 自动补偿控制器显示功率因数将与理论预测值相差很大 (如0.3以下, 或显示超前) , 也可能随着电容的接通功率因数变化不正常, 此均为取样信号相位接差所致。某厂的电容柜调试情况就是这样, 开始以为是电容柜质量问题, 经检查调整三相相位后正常运行。

2) 安装时经常出现随着电容补偿的投入, 功率因数几乎不变的情况。经现场检查, 发现主要是因为取样电流互感器安装位置错误, 应当安装在电容柜电源的前端, 即配电柜电源的总线上 (后端接负荷) , 否则无法测量补偿后的总功率因数。

3) 取样电流互感器二次侧不得并联其他设备、仪表, 若有, 应当改为串联, 否则控制器取样电流不够或信号相位偏移, 就会显示错误的功率因数。同时要注意, 选择取样电流互感器时应根据变压器最大负荷选取, 不能过大, 否则会出现问题。某厂选取的电流互感器为正常值的2.5倍, 负荷小时, 因取样电流小于50 m A, 则控制器检测不到功率因数, 同时执行了分断动作。

(2) 运行中的电容柜主要会出现以下问题:

1) 要经常进行电容器柜设备的外观检查, 特别应当注意电容是否有外形变鼓、漏油、电容发热等现象, 这些情况下电容损坏几率很大。最简单的电容检测方法是电流测量法:使用钳形电流表测量每项电容器电流值, 然后与额定电流比较。这种方法误差较大, 一般允许电流误差10%, 以三相电流是否平衡来判断电容的好坏。对于衰减的电容器要及时更换, 否则会带来谐波放大、发生谐振的可能, 从而影响系统的稳定运行。同时, 检查是否有接头松动, 电容切换器、放电电阻烧损现象, 一旦发现要及时更换。

2) 运行时要根据现场实际情况对无功功率自动补偿器进行参数调整, 以保证电容可靠投切。控制器投切电压不应高于电容器标示电压, 否则电容器容易因电压过高而烧坏;电容器投切延时可根据实际情况选择, 一般不低于30 s。

3) 主要运行的投切电容接触器型号是CJ19, 接触器有限流电阻, 运行中很容易烧坏, 其作用是有效减少合闸涌流对电容的冲击和抑制开断过电压。

4) 运行人员要对电容柜设备进行定期清扫, 清扫必须在停电并实施电容放电后进行。一、二次回路螺丝要紧固, 接头不应有发热现象;有条件的话, 要用电容表检测电容核定;必须定期手动调节电容控制器, 观察功率因数变化, 发现问题要及时处理。

4 就地补偿

在配电系统补偿中要高度重视就地补偿原则。

(1) 指月电气、正泰电气等都生产专门的低压补偿装置, 其特点是采用自愈式电容, 安装在感性负载旁与之并联, 同步投运, 直接做无功补偿。该装置改善了尾端电压, 挖掘出了供电系统的潜力, 非常适用于工矿企业、商场等感性负载的就地补偿。

(2) 就地补偿的特点是用电设备运行时, 无功补偿投入;用电设备停运时, 补偿设备也退出。不需频繁调整补偿容量, 具体配置灵活, 直接高效, 安装方便, 使用安全可靠, 投资小, 回报率高。经考察, 实际运行半年所节约电费即可收回投资, 经济效果显著。

(3) 就地补偿电容容量选择:电动机机械惯性小的按照0.9倍空载电流选配电容, 机械惯性大的电机如水泵等按照1.3～1.5倍空载电流选择。电容不能选择过大, 否则功率因数角有时会超前和产生自励过电压, 烧坏用电设备及电容。

(4) 启动频繁易产生很大的浪涌冲击电流, 经常正反转的电动机易产生自励过电压, 大容量电力电子设备易产生高次谐波, 这些因素易损坏电容, 所以不宜采用就地补偿装置。

5 加强无功管理的意义

我们应该深入了解加强无功管理的意义:

(1) 可降低电费。低压进相电容器可补偿感应电力设备的负载, 改善功率因数。要使功率因数达到要求数值, 可根据负载选择安装相应大小的电容器。安装后如功率因数得到改善, 电费将会降低。

(2) 能节省设备费用。低压进相电容器的功率因数加大后, 可减低电线中的电流量。使用强电流的电焊机或新机器时安装此电容器, 便能抑制电流上升现象, 因此可节省增设配电设备的成本。

(3) 能提高生产量, 保证质量。功率因数得到改善后, 电压下降或电压变动的现象将会减少。低压进相电容器接上电动机后, 因电压上升, 转矩加大, 故电压变动现象减少, 电动机运转速度更加稳定, 从而令使用电动机生产出的产品质量更均匀。

(4) 可加大配电系统容量。使用低压进相电容器后提高了功率因数, 减少了电线中的电容量, 因此可减轻配电机械 (变压器或开关等) 的负荷。安装低压进相电容器后可使本有的配电机器不超负载, 而且还能在配电系统中增设新负载。

6 结语

以后的工作中要高度重视低压无功补偿的作用, 从设计、采购、安装、运行等环节严格把关, 应用科学、规范的无功电容设备来解决电网无功容量不足的问题。同时, 要严格运行管理, 有效发挥低压电容补偿在电网中的作用, 更好地保证电压质量, 提高系统供电效率, 降低线路无功损耗, 使电力系统安全、高效运行。

摘要：根据生产实践从电容补偿系统设计, 电容柜质量、施工、运行和无功就地补偿几个方面介绍了低压配电电容补偿系统, 并阐述了加强无功管理的意义。

系统电容分析 篇5

2013-2018年中国安规电容行业投资前景分析预测报

告

报告目录部分：

第一部分 行业发展环境 第一章 安规电容行业概述 第一节 安规电容行业定义 第二节 安规电容行业发展历程 第三节 安规电容行业分类情况 第四节 安规电容产业链分析

第二章 2009-2013年中国安规电容行业发展环境分析 第一节 2009-2013年中国经济环境分析

一、宏观经济

二、工业形势

三、固定资产投资

第二节 2009-2013年中国安规电容行业发展政策环境分析

一、行业政策影响分析

二、相关行业标准分析

第三节 2009-2013年中国安规电容行业发展社会环境分析

一、居民消费水平分析

二、工业发展形势分析

第二部分 行业运行分析

第三章 2009-2013年中国安规电容行业总体发展状况 第一节 中国安规电容行业规模情况分析

一、行业单位规模情况分析

二、行业人员规模状况分析

三、行业资产规模状况分析

四、行业市场规模状况分析

第二节 中国安规电容行业产销情况分析

一、行业生产情况分析

二、行业销售情况分析

三、行业产销情况分析

第三节 中国安规电容行业财务能力分析

一、行业盈利能力分析与预测

二、行业偿债能力分析与预测

三、行业营运能力分析与预测

四、行业发展能力分析与预测

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第四章 中国安规电容市场供需分析 第一节 安规电容市场现状分析及预测

一、2009-2013年我国安规电容行业总产值分析

二、2013-2018年我国安规电容行业总产值预测 第二节 安规电容产品产量分析及预测

一、2009-2013年我国安规电容产量分析

二、2013-2018年我国安规电容产量预测 第三节 安规电容市场需求分析及预测

一、2009-2013年我国安规电容市场需求分析

二、2013-2018年我国安规电容市场需求预测 第四节 安规电容进出口数据分析

一、我国安规电容进出口数据分析

1、进口分析

2、出口分析

二、2013-2018年国内安规电容产品进出口情况预测

1、进口预测

2、出口预测

第三部分 市场发展形势

第五章 安规电容行业发展现状分析 第一节 全球安规电容行业发展分析

一、全球安规电容行业发展历程

二、全球安规电容行业发展现状

三、全球安规电容行业发展预测 第二节 中国安规电容行业发展分析

一、2009-2013年中国安规电容行业发展态势分析

二、2009-2013年中国安规电容行业发展特点分析

三、2009-2013年中国安规电容行业市场供需分析 第三节 中国安规电容产业特征与行业重要性 第四节 安规电容行业特性分析

第六章 中国安规电容市场规模分析

第一节 2010-2013年中国安规电容市场规模分析

第二节 2010-2013年中国安规电容区域市场规模分析

一、2010-2013年东北地区市场规模分析

二、2010-2013年华北地区市场规模分析

三、2010-2013年华东地区市场规模分析

四、2010-2013年华中地区市场规模分析

五、2010-2013年华南地区市场规模分析

六、2010-2013年西部地区市场规模分析

第三节 2013-2018年中国安规电容市场规模预测

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第七章 安规电容国内产品价格走势及影响因素分析 第一节 国内产品2008-2012年价格回顾 第二节 国内产品当前市场价格及评述 第三节 国内产品价格影响因素分析

第四节 2013-2018年国内产品未来价格走势预测

第八章 安规电容及其主要上下游产品 第一节 安规电容上下游分析

一、与上下游行业之间的关联性

二、上游原材料供应形势分析

三、下游产品解析

第二节 安规电容行业产业链分析

一、上游行业影响及风险分析

二、下游行业风险分析及提示

三、关联行业风险分析及提示

第四部分 行业竞争策略

第九章 安规电容产品竞争力优势分析

一、整体产品竞争力评价

二、产品竞争力评价结果分析

三、竞争优势评价及构建建议

第十章 安规电容行业市场竞争策略分析 第一节 行业竞争结构分析

一、现有企业间竞争

二、潜在进入者分析

三、替代品威胁分析

四、供应商议价能力

五、客户议价能力

第二节 行业国际竞争力比较

一、生产要素

二、需求条件

三、相关和支持性产业

四、企业战略、结构与竞争状态 第二节 安规电容企业竞争策略分析

一、提高安规电容企业核心竞争力的对策

二、影响安规电容企业核心竞争力的因素及提升途径

三、提高安规电容企业竞争力的策略

第十一章 安规电容行业重点企业竞争分析 第一节 企业一

一、企业概况

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二、市场定位情况

三、企业优劣势分析

四、2009-2013年经营状况分析

五、2009-2013年主要经营数据指标

六、2013-2018年公司发展战略分析 第二节 企业二

一、企业概况

二、市场定位情况

三、企业优劣势分析

四、2009-2013年经营状况分析

五、2009-2013年主要经营数据指标

六、2013-2018年公司发展战略分析 第三节 企业三

一、企业概况

二、市场定位情况

三、企业优劣势分析

四、2009-2013年经营状况分析

五、2009-2013年主要经营数据指标

六、2013-2018年公司发展战略分析 第四节 企业四

一、企业概况

二、市场定位情况

三、企业优劣势分析

四、2009-2013年经营状况分析

五、2009-2013年主要经营数据指标

六、2013-2018年公司发展战略分析 第五节 企业五

一、企业概况

二、市场定位情况

三、企业优劣势分析

四、2009-2013年经营状况分析

五、2009-2013年主要经营数据指标

六、2013-2018年公司发展战略分析 略......第五部分 行业前景预测

第十二章 安规电容行业投资与发展前景分析 第一节 安规电容行业投资机会分析

一、安规电容投资项目分析

二、可以投资的安规电容模式

三、2012年安规电容投资机会

第二节 2013-2018年中国安规电容行业发展预测分析

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一、未来安规电容发展分析

二、未来安规电容行业技术开发方向

三、总体行业“十二五”整体规划及预测 第三节 未来市场发展趋势

一、产业集中度趋势分析 二、十二五行业发展趋势

第十三章 安规电容产业用户度分析 第一节 安规电容产业用户认知程度 第二节 安规电容产业用户关注因素

一、功能

二、质量

三、价格

四、外观

五、服务

第六部分 行业投资策略

第十四章 2013-2018年安规电容行业发展趋势及投资风险分析 第一节 当前安规电容存在的问题 第二节 安规电容未来发展预测分析

一、中国安规电容发展方向分析

二、2013-2018年中国安规电容行业发展规模预测

三、2013-2018年中国安规电容行业发展趋势预测 第三节 2013-2018年中国安规电容行业投资风险分析

一、出口风险分析

二、市场风险分析

三、管理风险分析

四、产品投资风险

第十五章 中金企信专家观点与结论

第一节 安规电容行业营销策略分析及建议

一、安规电容行业营销模式

二、安规电容行业营销策略

第二节 安规电容行业企业经营发展分析及建议

一、安规电容行业经营模式

二、安规电容行业生产模式 第三节 行业应对策略

一、把握国家投资的契机

二、竞争性战略联盟的实施

三、企业自身应对策略

第四节 市场的重点客户战略实施

一、实施重点客户战略的必要性

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二、合理确立重点客户

三、重点客户战略管理

四、重点客户管理功能

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配电系统电容电流测量方法的研究 篇6

1 电容电流基础知识

电容电流的产生:电力系统中的线路和设备都存在一定的对地分布电容, 在交流电压作用下, 就会产生电容电流, 特别是在配网系统中, 随着系统规模的扩大、电力线路和设备不断增加以及电缆线路的大量投运, 使得电容电流越来越大。

系统电容电流主要包括线路对地电容的电流和设备对地的分布电容产生的电流, 一般情况下, 架空线路的电容电流比同样长度下的电缆电容电流小的多, 而电力设备的电容电流比电力线路小得多, 故通常只计算电缆和架空线路的电容电流。

大量资料表明, 10k V配电网系统单相接地时电容电流的工程计算法为[1]:

(1) 电缆线路:Ic (28) KUL

式中Ic为电容电流, A;UL为系统线电压, k V;I为电缆长度, km;, 其中S为电缆芯线截面, mm2。

(2) 绝缘架空线路:Ic (28) 62ULL10-3

式中Ic为电容电流, A;UL为电压, k V;I为电缆长度, km。

(3) 普通架空裸导线系统线

当电网稳定运行时, 在不考虑系统参数和相电压误差的情况下, 三相对地电容大小相等, 相位相差120度, 其矢量和为0, 中

性点无电流流入。

由于配网系统往往直接面向用户供电, 系统情况复杂, 系统参数也不可能完全对称, 因此, 运行中的配网系统中总是存在电容电流。更为严重的情况是当系统发生单相接地或间歇性电弧接地时, 中性点电位升为相电压, 其他两相电压将在震荡过程后上升为线电压, 流过接地点的电容电流为其他两相电压在其对地电容上产生的电流矢量和。

在不稳定单相接地过程中, 将对电网造成间隙性电弧接地过电压, 这种过电压的幅值有时可达相电压的3~5倍或更高, 往往会造成电网薄弱环节被击穿, 甚至发展成相间短路, 还可能引起电缆着火、避雷器爆炸等事故。另外, 当配网系统出现单相接地故障时, 非故障相电压升高, 可能造成系统中的电磁式电压互感器铁芯饱和, 引起互感器烧毁等事故, 严重威胁电网的安全稳定运行。

2 电容电流测量方法

目前电容电流测量方法很多, 有单相金属接地法、中性点外加电容法、TV开口三角信号注入法、中性点信号注入法等。本文详细介绍上述几种测量方法, 并结合现场实际, 比较各种方法的优缺点。

2.1 单相金属接地法

在较早时期, 测量电容电流一般采用单相金属接地法。这种方法利用一个断路器来操作, 在配电线路上人为造成一个单相金属性接地点, 利用电流互感器直接测量入地点的电容电流。这种方法需要的操作及安全措施非常繁杂, 而且有可能在试验过程中危及非接地相绝缘薄弱处的绝缘, 造成相间短路, 很不安全。整个试验工作对试验人员和配网系统的安全均构成危险。由于这种方法存在上述的缺点, 20世纪80年代后一般很少采用。目前均使用更为安全的方法测量电容电流——间接测量法。

2.2 中性点外加电容法

中性点外加电容法测量系统的电容电流应在系统无补偿的情况下, 在变压器或者接地站用变的中性点对地接入适当的电容量, 测量中性点的对地电容, 然后用计算的方法间接得到系统的电容电流。

中性点不接地系统在正常运行时, 由于三相不可能完全对称, 系统中性点对地电压并不等于0, 由中性点KCL定律可得 (2.1) 式。当在中性点串入一个电容量为0C的电容器时, 此时中性点KCL定律为 (2.2) 式。

将式 (2.1) 简化得式 (2.3) :

将式 (2.2) 简化得式 (2.4) :

将式 (2.3) 除以式 (2.4) 得式 (2.5) :

令C (28) CA (10) CB (10) CC, 得式 (2.6) :

其中U01为加了外加电容中性点的不平衡电压, U0为没有加外加电容中性点的平衡电压。

2.3 TV开口三角信号注入法

TV开口三角信号注入法的原理图如图6所示。从母线的TV二次侧开口三角注入幅值相同、频率不同的正弦电流信号, 其中CA、CB、CC分别表示三相对地电容。若在图6中TV二次侧注入一个恒电流I0, 则在A、B、C三相分别在TV一次侧感应出3个大小相等, 相位相同的零序电流IA、IB和IC。在三相对地电容较为平衡的时候, 这三个零序电流不能在电源和负载之间流通, 只能通过线路及线路的对地电容, 构成回路流通。实际计算中一般认为各相TV特性相同, 三相对地电容值也基本相同。设TV变比为n, 则。基于上述原理, 图6所示测量电路等效原理图如图7所示。

因此TV一次侧的感应电压如式 (2.8) 所示, TV二次侧的零序电压如式 (2.9) 所示, 进而推得TV二次侧的零序电压U0和注入的电流I0的关系如式 (2.10) 所示[2]。

通过式 (2.10) , 为了求解出电容C的方程组, 需要注入两个频率不同, 幅值相同的电流信号, 可以测量到两组电压、电流的矢量, 通过运算可求出不同注入频率下的等效复阻抗Z1、Z2。设2个注入电流的频率分别为f1、f2, 利用这两组测量结果, 分离出相应的实部和虚部, 得到可以联立的两个方程:

求解电容:

配电网的电容电流值。

TV开口三角信号注入法注入电流的频率不同, 配电网线路对地的电容的电抗XC和TV的漏抗XL也不同。频率选的越高, 漏抗XL越大, 容抗XC越小, 则通过测量总阻抗来计算电容C的难度越大;频率越低, 漏抗XL越小, 容抗XC越大, 越能增大XC对XL的比重和增加计算的稳定度。但频率越低, TV励磁回路的影响就越大, 因此也增加了电容电流的测量误差。

TV开口三角信号注入法最大的优点为测量时不涉及一次设备, 安全性高, 且接线简单测量方便, 但在实际测量中该方法受以下几个方面因素干扰给试验人员来带不便:

(1) TV二次消谐装置必须断开连接;

(2) 必须正确输入TV的变比;

(3) TV中性点消谐电阻必须退出。

2.4 中性点信号注入法

TV开口三角信号注入法大大增加了现场试验人员的工作量, 给测量带来了极大的不便, 因此, 近年来出现了中性点信号注入法进行电容电流测量的仪器。长沙电业局目前使用的邯郸联捷电子生产的GW-2005电容电流测试仪采用的方法就是中性点信号注入法。通过采用特定频率标准信号从供电系统的中性点注入电网, 由测量仪取样电路从供电系统的中性点注入电网, 由测试仪取样回路电路唯一地收集流过系统对地分布电容电流, 并经过精密矢量跟踪与测量 (幅值比较法) , 精确地得出运行方式下系统对地的分布电容及电容电流大小。

GW-2005电容电流测试仪的基本原理如图8所示[3]。

AC220V给电源模块上电自检, CPU板设置参数 (电压等级、测试日期、变电站代码、中性点类型) , 然后进行测量。信号板经副机 (10k V电容器和高阻电流) 向系统中性点注入信号电流I0矢量, 经副机回收由I0产生的零序电压U0矢量, 通过滤波放大电路、矢量修正、A/D转换及信号调校模块调节流过测试仪内标准电容的电流, 改变标准电容的电压。经CPU换算得到分布电容值C及电容电流I0。

原理图

中性点信号注入法可以在接地站用变、并联电容器组的中性点或者人为设置电容器组的中性点进行测量。在正常情况下, 一次中性点为三相不平衡电压, 数值较低, 但若在测量电容电流的过程中发生单相接地故障, 中性点电压将上升为相电压, 容易对试验人员造成伤害。因此在测量过程中应采用必要的安全措施, , 如带绝缘手套, 使用绝缘杆进行操作, 同时在测量过程中还需要运行人员配合完成对隔离开关的拉合操作。

3 电容电流测试仪的校验

目前, 电力系统广泛开展配网系统电容电流测量, 采用的电容电流测试仪多种多样, 方法也不尽相同。试验人员反映个别仪器测量精度不高, 某些地方误差能达到50%以上。因此如何对电容电流测试仪进行校验日益重要。湖南省电力科学研究院自主研发了一套全自动电容电流测试仪校验装置, 可以对国内所有基于“异频信号注入法”的电容电流测试仪进行校验, 比如采用TV开口三角信号注入法、中性点信号注入法的电容电流测试仪进行校验。

该套校验装置基于两项基本要素设计而成, 其原理在于使用高精度电容器代替现场测试中零序回路的线路分布电容, 即使用已知电容量的集中电容作为校准装置的“标准源”, 电容电流测试仪测得的结果与该“标准源”进行比较校验。此外本装置特制多档位三相高压TV代替现场TV, 用印刷电路模拟出一个微缩的配网系统, 并和电容器组构成与现场实际类似的零序回路。校验时电容电流测试仪通过注入异频信号进入这个模拟的零序回路, 并测量给定的电容将得出系统电容量及电容电流大小, 将测量值与给定值进行比较及可得出校验结果, 此外标准源的电容值可大范围可调, 可以校验所有量程的电容电流测试仪。

通过电容电流校验仪可以甄别出厂家电容电流测试仪产品的优劣, 能为今后电容电流测试仪设备的选购提供参考依据, 也可以作为产品合格与不合格的判断标准用于仪器设备的检测。

4 总结

本文详细介绍了4种电容电流测试方法, 其中TV开口三角形注入法, 代表产品为苏州海沃HC-1, 该方法操作简便, 安全性高, 但较多变电站TV中性点接有消谐电阻, 需退出才能进行, 需要在运行人员和二次人员的配合下完成作业, 该方法测量结果受TV变比、TV漏抗等因素影响较大, 测量误差较大且数据重复性差;中性点注入信号法代表产品为邯郸联捷GW-2005, 操作简单, 测量结果较为准确, 但是在一次中性点测量时, 存在高压触电的危险, 需要采用必要的安全工器具。

针对目前电容电流测试仪产品存在部分产品测试不准的现象, 对电容电流测试仪进行校验势在必行, 精确的仪器是保证测试数据准确的前提。本文介绍了一款电容电流测试仪校验装置。该校验装置的研制可以大大保证新采购电容电流测试仪的测试准确性。

参考文献

[1]冉启鹏, 陈欣, 代正元, 等.1OkV配网系统电容电流的测算[J].云南电力技术, 2010, 39 (6) :46-49.

[2]赵正军, 姜新宇.信号注入法在配电网电容电流测量中的研究[J].广东电力, 2004, 17 (6) :25-28.

系统电容分析 篇7

电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置[1],电容传感器具有温度稳定性好、结构简单、动态响应好、可实现非接触测量,具有平均效应等优点。电容式传感器除了上述的优点外,还因其带电极板间的静电引力很小,所需输入力和输入能量极小,因而可测极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力高,能敏感0.01µm甚至更小的位移;由于其空气等介质损耗小,采用差动结构并接成电桥式时产生的零残极小,因此允许电路进行高倍率放大,使仪器具有很高的灵敏度。

水位测量用电容式传感器不足之处是其输出的电容信号很小,通常为十几pF至几十pF,所以其后续测量电路的设计相当关键。测量电路结构设计的好坏直接关系到系统性能的优劣,所以它是水位检测技术中最重要的部分。本文提出的基于开关电容技术的水位自动测量系统能有效地克服温漂、零漂、寄生电容、电源电压及各种杂波的干扰。经实验证明该电路具有良好的测量精度和可靠性。

1 传统电容传感器测量电路

电容传感器是将被测的非电量变换为电容量的变化,传统电容传感器测量电路[2]则是将变化的电容量转换成电压、电流或频率等信号。其测量电路主要有以下几种形式:1)变压器电桥电路,2)运算放大电路,3)二极管双T形电路,4)差动脉宽调制电路,5)调频电路等电路形式。

各种传统测量电路在实际应用上普遍存在着受等效电路、边缘效应、静电引力、寄生电容、零漂、温漂、电源电压及各种杂波干扰的影响。通过利用本文所介绍的基于开关电容技术的水位自动测控电路基本上克服了以上各种不利因素的影响,保证了测量结果的可靠性和准确性。

2 开关电容技术

开关电容技术本质上是把模拟量转化成数字量,在测量电路的前向通道中,利用开关电容技术通过电容式传感器将随被测水位H不断变化所形成的电容量C经由555所构成的单稳态触发器转换成相应系列脉冲宽度tW,由555构成的单稳态触发器及工作波形如图1所示[3]:

555定时器的内部结构主要由3个阻值为5KΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器、一个基本RS触发器、一个放电BJT T所组成。

电源接通瞬间,电路有一个稳定的过程,即电源通过电阻R向电容C充电,当VC上升到2/3VCC时,触发器复位,V0为低电平,放电BJT T导通,电容C放电,电路进入稳定状态。若触发输入端施加触发信号(VI<1/3VCC),触发器发生翻转,电路进入暂稳态,V0输出高电平,且BJT T截止。电容又开始继续充电,此后电容C充电至VC=2/3VCC时,电路又发生翻转,V0为低电平,T导通,电容C放电,电路恢复至稳定状态。

如果忽略T的饱和压降,则VC从零电平上升到2/3VCC的时间,即为输出电压V0的脉宽tW。输出脉冲宽度tW,也就是暂稳态的维持时间,可以根据VC的波形进行计算。为了方便起见,对于图1中的VC的波形,将触发脉冲作用的起始时刻t1作为时间起点,于是有:

根据RC电路零状态响应暂态过程的分析,可得电容元件两端的电压为:

当t=tW时,VC(t)=VC(tW)=2/3 VCC,代入上式可求得:VC(tW)=2/3 VCC=VCC(1-e-tW/τ)

由公式(3)可见:脉宽tW随电容量C的变化而发生变化,此时所得到脉冲宽度tW是与适时水位高度变化相对应的。

3 水位测量系统

3.1 工作原理

图2所示为水位自动测量系统电路设计原理框图,设计方法为在与开关电容传感器接口电路中,将水位参量h直接转换成具有与其相应宽度的脉冲系列并通过串码/并码变换电路后进入单片机的前向通道,将水位信息通过单片机的数据采集、数据处理和数字滤波后在LED三位数显中显示出来。

时基电路主要由晶体振荡器、分频器组成。时基信号发生电路由石英晶振电路[4]产生。石英晶振电路由于采用了具有很高Q值的石英晶体元件,所以具有极高的频率稳定度。这里选用频率为32.768MHz的晶振,分频器采用具有14级分频功能的COMS集成电路CD4060。

由时基电路产生的时基和脉宽为tW的脉冲信号分别输入到同一个两输入端与非门,其输出端即得到与水位高度H相对应的串行数字信息,这一数字信息经过由三个74LS393(异步清零二进制计数器)所组成的计数器,通过串码/并码变换电路,将水位串码数据转换为12位并码后直接输入到89C52单片机对应并口线,单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数后,计数值再由单片机读取。此时所传送的这些数据已变成液位高度的实时数据,其电路部分如图3所示。因此对于计算机来讲,这些数据是不断变化的随机数据,为了使计算机能对数据进行采集和处理,我们将tW脉冲信号延时后,利用其下降沿来触发中断。89C52单片机接到中断信号后即可采集到水位数据,并通过串口进行数据输出,驱动LED进行数字显示并定时刷新[5]。

3.2 设计要点

测量系统在设计过程中要特别注意电缆电容的影响,在传感器通道中除开关电容传感器在被测液体由水位高度H所形成的相应电容量C外,还有信号电缆所附加的电缆电容C0,当使用电缆长度L确定后,C0即为一常数。在自动水位测量电路结构中传感器电容量C与电缆电容C0的迭加是不可避免的,事实上在传输电缆中传输的脉冲宽度是(H+0)的函数,即:这一输出脉宽需经过一个消除电缆电容附加脉宽的电路(可用异或门实现),就形成与水位高度H完全对应的脉宽,此时产生的脉宽H与水位高度相对应,随水位高度H的变化而发生变化。

3.3 实验结果

自动水位测量系统一直在实验室1米深的量筒中进行连续测试,根据实际水位数据和LED显示数据的对比记录,可得到如图4所示的测量曲线。

通过实验测试曲线可以发现,在0~1米之间的测量数据发生了+0.03~+0.06米之间的向上偏移,这种现象是由于传感器的非线性特性、边缘效应及杂散电容的影响所造成的上偏误差,同时我们也发现在下行程水位测量过程中的误差较上行程误差稍大,这可能是由于液体使传感器湿润而增大了电极的有效长度,从而增加了其电容量后所造成的影响。总体来说,测量结果与实际水位基本相符,系统精度完全可以达到设计要求的1.5级的水平。

4 结束语

基于开关电容技术利用电容传感器所设计出的水位自动测量系统,能有效地克服温漂、零漂、寄生电容、电源电压及各种杂波的干扰,保证了系统运行的安全性、稳定性和可靠性,实现了输出的数字信号可与计算机直接接口的优点。这种利用电容的开关特性,以电容C为输出参变量的电容式传感器特别对于直接测量有诸多不安全因素的液位:油库、油箱、酸罐、碱罐等的检测更具实用价值。因而对于工农业生产、水工程、石油化工业、医药食品等领域具有广泛的推广性和可研性。

参考文献

[1]王化祥,张淑英.传感器原理及应用[M].天津:天津大学出版社,1988.

[2]张福学.传感器应用及其电路精选[M].北京:电子工业出版社,1993.

[3]康华光,邹寿彬.电子技术基础(Ⅳ)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[4]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(Ⅲ)[M].北京:高等教育出版社,2000.

新能源超级电容智能管理系统 篇8

新能源超级电容储能装置具有功率密度大、工作温度范围广、工作寿命长、充电速度快、动态响应快、内阻小等显著优点, 现阶段与锂离子电池配合使用, 可以弥补锂离子电池在功率密度等方面的不足[1]。目前, 它已经应用于航空机载设备、新能源汽车以及多种机电设备中, 能够大幅提升储能元件的各项技术指标, 以满足近乎苛刻的复杂的使用环境。随着技术的进步, 它们将替代众多产品中的可充电电池, 从计算机、数码相机、手机到其它手持设备, 具有广阔的应用前景。

超级电容器由于其端电压较低, 一般只有2.7V, 而在使用中要大量的进行串、并联才能满足电压与容量需求。因此对电容器进行管理就成为保证电容器安全使用的前题。超级电容管理系统可以对电容器进行管理控制, 从而保证电容器在使用的过程中的可靠性, 安全性, 延长电容器使用寿命[2]。国外目前比较著名的超级电容生产商, 如日本的Panasonic、NEC公司, 美国的Maxwell、Powerstor公司, 法国的AcatelAlsthom (SAFT) 公司等, 已经在工程中用到的超级电容器的电压均衡系统主要分为两种, 分别是电阻消耗式均压与能量转移式均压[3]。消耗式均压法是最简单的均衡方法, 著名的超级电容器制造厂家MAXWELL通过在超级电容器表面安装电阻器实现超级电容器单体电压均衡。但是其缺点是耗费能量, 均压电阻发热量大, 均衡电流小, 且在超级电容大量串并联的情况下, 该方法起到的均压作用有限。而能量转移性的均压方式, 目前各国还处于研究试验阶段, 并没有成熟的应用技术, 国内对于超级电容器组电压动态均衡系统的研究工作[4]起步比较晚, 还是处于前沿探索阶段, 对超级电容器生产和应用的水平还落后于世界先进水平。目前国内最为普遍的使用的还是电阻消耗式均压法[5], 总的来说国内超级电容均压方式没有统一的衡量标准。但是, 高效、快速、能量转移型均压可认为是达到比较好的均衡效果, 也是超级电容均压方式的发展趋势。

本文设计开发的新能源超级电容智能管理系统, 通过大量试验, 确定合适匹配的采集频率和隔离技术, 实现多路电压 (可同时采集18路电压) 高精度采集, 通过MCU计算电容的SOC进行智能均衡, 保证单体电压的一致性, 实现了对单体电容工作状态的实时监控、测量、保护并上报信息, 具有电压均衡、过压保护、故障定位、自行诊断、监测报警等功能, 管理系统对超级电容工作状态进行实时监控与控制, 可大大提高其安全性、可靠性, 保证模块稳定运行, 具有节能减排、绿色能源的实质性技术特点和显著效果, 在工程上具有广阔的应用前景, 从而推动锂离子电池的市场应用[6], 推进新能源动力的发展, 具有重大的社会意义和经济效益。

2 设计分析

新能源超级电容储能系统的“细胞”是单体电容, 基于此设计智能管理系统对超级电容模块内单体进行必要的保护, 管理系统由MCU控制部分、电源部分、采集部分、通信部分和均衡部分组成, 系统原理如图1所示。主要技术指标及性能要求见表1。

3 关键技术和电路设计

3.1 采集电路

单体采集板供电电压为24V, 工作电压为5V, 根据性能可靠性要求, 系统总功耗≤5W, 选择24V转5V隔离DC-DC电源模块, 采集部分功耗在0.1~0.3W, 选择5V转5V隔离DC-DC电源模块, 通过DC-DC将采集板与系统电源隔离;CAN通信模块隔离性能为2500VDC, 通信速率≤1Mbps, 与上一级通信采用隔离CAN通信模块, 提高了整个系统的可靠性和抗干扰能力。

为了满足单体测量电压的精度指标, 单体采集板采用12位ADC, 内部基准电压4.096V, 全量程精度±6LSB, 完全满足±15m V精度要求。采集方式采用浮地隔离采集, 采集前端通过Photo MOS将单体电容接入采集电路, 采集部分供电通过DC-DC与数字部分隔离, MCU通过I2C磁耦隔离方式读取采集值, 减少了超级电容对系统的冲击, 降低了外部系统对采集部分的干扰。经计算, 使用Photo Mos光电继电器搭建的采集前端在掉电状态下单个模块单体放电差异小于0.5u A, 15个模块串联的单体放电差异小于50u A, 超级电容单体2.0V电压72h后漏电流小于178u A, 保证了超级电容单体一致性。同时光电继电器耐压600V能够满足极端情况下MOS管两端的耐压要求。

采集电路如图2、图3所示, 为了避免增益电阻的冲击损坏, R57、R58、R59、R60耐冲击玻璃釉插装电阻, 采集电路误差小于等于输入电压的2%, 由于误差是线性的, 经过软件校准后能够满足±15m V的精度要求。

采集电路设计中, 高精度多路电压 (可同时采集18路电压) 隔离采集技术, 可有效的防止电压瞬变对系统的影响, 增加了系统的可靠性, 同时采用的12位AD芯片, 采集精度可达到1m V;CAN总线的采用, 增加了数据传输的可靠性, 并可在总线上同时挂20个数据采集器, 解决了储能系统中对电容串并联使用的要求。

3.2 均衡电路

均衡电路采用消耗式均衡, 超级电容工作区间均衡电流大于200m A, 通过Photo MOS隔离控制, 降低了均衡器件承受的应力, 提高了系统的可靠性。

均衡电路如图4所示, 均衡电压和均衡电流如表2所示, 20欧电阻工作功率小于0.45W, 输出端工作功率小于30m W, 满足设计要求。

均衡电路设计中, 隔离式智能均衡技术, 采用Photo MOS管把电容和MCU部分进行隔离, 通过MCU计算电容的SOC对其进行智能均衡, 保证电容单体的一致性。

3.3 可靠性设计

可靠性设计中, 系统电源采用隔离变压器与共模扼流圈设计, 可以增加系统可靠性;差分运放选择单运放芯片, 工作电压5V, 具有满摆幅、输入偏置电流低、封装小等特点, 最大输入偏置电压±4m V, 每一个单体通过运放切换进入差分运放, 进行1比1转换后输出, 浮地测量的优点在于降低了增益电阻的应力, 每个电阻所受的应力均小于3V, 减少了器件损坏的几率;为了防止多路开关失效造成超级电容短路, 每一路开关前端串联5.9K耐冲击玻璃釉插装电阻, 多路开关控制逻辑芯片进行互锁控制, 保证控制端每次只能开启一个运放, 在软件控制上采取死区控制, 运放切换之间留有一定死区时间, 同时每一轮对器件是否失效进行检测及时发现问题。

4 结论

新能源超级电容智能管理系统, 实现高精度多路电压隔离采集技术和隔离式智能均衡技术, 保证电容单体的一致性, 采用CAN总线增加了数据传输的可靠性。该系统能够对单体电容工作状态的实时监控、测量和保护, 可大大提高超级电容储能系统的安全性、可靠性、精确性、实时性, 保证系统安全运行, 具有节能减排、绿色能源的实质性技术特点和显著效果, 在工程上具有广阔的应用前景, 可进一步推动锂离子电池的市场应用, 推进新能源动力 (如汽车、列车) 的发展, 还可满足微网系统实时性、精确性的储能管理要求, 实现超级电容在民用电网的应用, 具有重大的社会意义和经济效益。

摘要：新能源超级电容储能装置与锂离子电池配合使用, 可以弥补电池功率密度不足, 但其安全性、实时性较差。本文设计开发的超级电容智能管理系统, 通过大量试验, 确定合适匹配的采集频率, 利用隔离技术, 实现多路电压高精度采集, 通过MCU计算电容的SOC进行智能均衡, 保证单体电压的一致性, 实现了对电容工作状态的实时监控、测量、保护并上报信息, 具有电压均衡、过压保护、故障定位、自行诊断、监测报警等功能, 可大幅提高电容的安全性, 保证了超级电容安全运行, 在工程上具有广阔的应用前景。

关键词：新能源,储能装置,超级电容,智能管理

参考文献

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系统电容分析 篇9

超级电容器作为近几十年来发展起来的新型储能元件,具有电容值大、充放电寿命长、能够快速充放电及比功率高等一系列优点,在混合电动汽车、起重机、燃料电池发电系统等一些小容量且需要功率快速交换的系统中得到广泛应用[1,2]。

随着经济社会的发展,人类社会对电网电能的质量和可靠性要求越来越高,未来电网面临的一个重要问题是电网发电和电网负荷的不平衡[3]。在当前的电网系统中,为了满足峰值负荷的需要,通常需要一些调峰电厂进行高峰负荷调节,而调峰电厂的成本高、利用率低、性价比不高。可通过在用户负荷端加超级电容器储能系统对电网能量进行管理,解决供电系统存在的用电负荷和电能供应不平衡问题,在电网负荷低谷时对多余电能进行存储,在电网负荷高峰时将储能回馈给电网,以满足电网峰值负荷需要。这样既满足了电网峰值负荷的需要又充分利用电网低谷负荷时的电能,相对于应用于光伏发电系统和燃料电池系统中,超级电容器储能系统应用于电网中不仅起到能量缓冲,还起到缓冲电网负荷、提供短时供电等作用[4]。

本研究首先对应用于电网系统中解决供电系统存在用电负荷和电能供应不平衡问题的超级电容器储能系统运行模式做介绍,对超级电容器储能系统运行于充电储能模式时双向DC/DC变流器工作方式进行分析,并设计此时变流器的闭环控制参数,实现对超级电容器充电储能过程的控制。最后,搭建一个小容量的超级电容器储能系统,进行超级电容器充电储能实验,以验证超级电容器储能系统运行于充电储能模式时闭环控制设计的有效性。

1 超级电容储能系统运行模式分析

应用于电网中的超级电容储能系统的电路如图1所示,超级电容通过双向DC/DC变换器和并网变流器与电网连接,电网处于用电高峰时,并网变流器工作于逆变状态,向电网输送能量,双向DC/DC变换器工作于升压电路模式,维持并网逆变器的直流Bus电压恒定,此时超级电容处于放电释能状态;电网处于用电低谷时,并网变流器工作于整流状态,从电网吸收能量,并且维持直流Bus电压恒定,双向DC/DC变换器工作于降压电路模式,给超级电容器充电储能,使超级电容充电储能到预定值。

本系统中双向DC/DC变换器选用半桥型非隔离式双向DC/DC,其电路结构如图2所示。这种电路结构简单,采用的有源器件少,控制容易,效率较高,适用于电压变比不大、中小功率的情况,大功率应用时一般采用多重化结构。

下面对超级电容器储能系统充电工作模式时双向DC/DC变流器运行模式进行分析,并进行闭环控制设计。

2 充电工作模式时分析及控制设计

超级电容器充电工作模式时双向DC/DC变流器工作于降压电路模式,并网变流器工作于整流状态,等效为一个直流电压源,根据文献[5],超级电容器组等效为一个理想电容器并联一个阻值较大的电阻Rep(并联等效阻抗)和串一个阻值较小电阻Res(等效串联阻抗)。超级电容器充电工作模式时的等效电路如图3所示,此时开关管Sc1工作在PWM状态,开关管Sc2工作于二极管状态。双向DC/DC电路等效于一个Buck电路。

超级电容器充电工作模式的控制框图如图4所示,为了限制超级电容器储能系统充电储能时的充电电流和实现对超级电容器组充电电流进行控制,充电时采用超级电容充电电流内环和充电电压瞬时值外环的双环控制。在图4中:K1为电感电流的采样系数;为了方便电感电流采样,电流采样后通过滤波器将其开关纹波滤掉,系统只采样电感电流的直流分量,GLf(s)为电感电流滤波器的传递函数;Gi(s)为电流环控制器;K2为超级电容电压的采样系数;Gv(s)为电压瞬时值环控制器;1/Vm为PWM调节器的增益。从控制框图可以看出:当超级电容电压较低时,电压瞬时值环输出值饱和,限幅后作为电感电流的给定,此时超级电容处于恒流充电状态,当超级电容电压达到预定值时,电压瞬时值环起作用,此时处于恒压充电状态。

这里采样电流滤波器采用美信公司生产的MAX291芯片来实现。根据文献[6]、文献[7]可知滤波器的传递函数GLf(s)如下:

式中ωc—滤波器的截止角频率。

根据文献[8]可知,电流环的被控系统占空比到电感电流的传递函数Gid(s)为:

式中Vbus—直流Bus电压;Lsc—储能电感;Csc—超级电容器组等效电容;Res—超级电容器组等效串联电阻;Rep—超级电容器组等效并联电阻。

电流环控制器Gi(s)采用PI调节器,即:

式中Kii—电流环的积分调节器;Kip—电流环的比例调节器。

对超级电容充电时电压瞬时值环进行闭环控制[9,10],电压瞬时值环的被控系统为Gicl(s)×Gvi(s),其中电流环闭环传递函数为:

超级电容电压到电感电流的传递函数为:

电压瞬时值环控制器Gv(s)采用PI调节器:

式中Kvi—电压瞬时值环的积分调节器;Kvp—电压瞬时值环的比例调节器。

本研究搭建了一个最大充放电功率为2 k W,最大储能量为60 k J的超级电容器储能系统,其中双向DC/DC变流器主电路参数为:

超级电容器组:Csc=12.5 F;电感Lsc=418μH;

直流Bus电容:Cdc=750μF,直流Bus电压:Vdc=300 V,超级电容最高充电电压:Vscmax=100 V。

超级电容组等效电路为:一个电容值为Csc=12.5 F的理想电容器并联一个阻值为10 kΩ的电阻Rep后串联一个阻值为0.28Ω的电阻Res。

设置开关管的开关频率为fs=20 k Hz,电感电流滤波器的截止频率fc=5 k Hz,PWM调制器的增益Vm=1,电感电流采样系数K1=1/25,超级电容电压采样系数K2=1/300。

由于电感电流采样的滤波器截止频率为5 k Hz,系统设置电流环的PI调节器的转折频率为80 Hz,电流环的穿越频率为800 Hz,求得:电流环PI调节器参数为:Kip=0.176,Kii=88.349。电流环补偿前后的Bode图如图5所示,可见:补偿后电流环的相位裕量为45°,增益裕量为5.6 d B。

在低频段,电流环等效为一个比例环节,电压瞬时值环等效为一个积分环节。根据被控系统的特性,这里设计电压瞬时值环的穿越频率为1 Hz,取PI调节器的转折频率为0.1 Hz。求得电压瞬时值环PI调节器参数为:Kvp=937.9,Kvi=589.3。电压瞬时值环补偿前后的Bode图如图6所示,可见:补偿后电压瞬时值环的相位裕量为84°。

3 实验验证

本研究在双向DC/DC实验平台上对超级电容充电模式功能进行了验证,实验参数如下:直流母线电压Vbus=300 V,电感Lsc=418μH,开关频率fs=20 k Hz,巴特沃斯滤波器转折频率fc=5 k Hz。超级电容器采用日本贵弥功公司生产的超级电容,其单台电容参数为:电容值CF=100 F,内阻抗为Re=35 mΩ,最大充电电压为Vmax=15 V,系统采用8台超级电容串联,参数为:Csc=12.5 F,串联等效阻抗Resr=0.28Ω,并联等效电阻Rp=10 kΩ。

实验中对超级电容组从零开始对其预充电到75 V。为了验证设计对超级电容器组的充电控制,实验分别采用恒流充电电流为10 A和20 A的充电模式。超级电容器组充电电流为10 A时的充电电压电流波形如图7所示。超级电容器组充电电流为20 A时的充电电压电流波形如图8所示。其中,超级电容器组的充电电流波形为经过巴特沃斯滤波器滤波后的波形。

从上面的实验波形可以看出,超级电容器组电压较低时,电压瞬时值环输出饱和,不起作用,超级电容器组以期望的电流进行恒流充电;当超级电容器组电压达到预充电压时,电压瞬时值起作用,超级电容器组转为恒压充电模式进行充电储能。由于系统的充电电流为人为设定,储能系统可以按实际需要设定充电电流的大小。从图7可看出在超级电容器组充电的前70 s,由于超级电容器组的电压较低,超级电容器组以设定的10 A电流进行恒流充电,70 s后,由于超级电容器组充电到预定电压,超级电容器组转入恒压充电模式进行充电。图8与图7类似,在充电的前35 s超级电容器组以设定的20 A电流进行恒流充电,35 s后,超级电容器组转入恒压充电模式进行充电。

4 结束语

本研究对应用于解决供电系统电能供应和用电负荷不平衡问题的超级电容储能系统运行模式进行了分析,并对超级电容器储能系统充电储能模式时的双向DC/DC变流器进行了闭环控制设计,最后进行了实验,设定了不同的恒流充电区充电电流值对超级电容器组进行充电储能。实验结果表明:通过对应用于超级电容器储能系统中的双向DC/DC变流器闭环控制,能够实现对超级电容器储能系统充电储能过程控制,从而能够解决供电系统电能供应和用电负荷不平衡问题。

摘要：针对电网供电系统存在用电负荷和电能供应不平衡问题,设计了超级电容器储能系统。对设计的超级电容器储能系统两种工作模式(充电储能模式和放电释能模式)进行了介绍,对超级电容器储能系统充电储能运行模式时的双向DC/DC变流器工作方式进行了分析,同时设计了闭环控制参数,从而实现了对超级电容器储能系统充电储能过程的控制。实验结果表明,通过对双向DC/DC变流器在超级电容器充电工作模式时的闭环控制,有效地实现了对超级电容充电储能过程的控制。

关键词：储能,超级电容器,双向DC/DC变流器,充电控制

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系统电容分析 篇10

1 风电系统低电压穿越能力分析

就2010年全球风电装机容量统计分析, 其容量已经超过了1.5亿千瓦, 但是由于风能本身的间歇性和随机性, 随着并入电网的风电装机容量越来越大, 其对电网的运行安全性、稳定性产生了重大的影响。特别是在发生电力故障的时候, 电压必然会出现瞬间降低, 如果这个时候没有电能及时的补充到其中, 必然会产生电网供电故障, 甚至是风电机脱网, 最终导致电网故障的发生, 严重的时候还容易引发电网奔溃。目前, 风电公司几乎普遍要求电网具备风电机组能力, 这也是一个具备一定低电压穿越能力的内容。近几年来, 根据我国《风电场接入电网技术规定》得出, 风电场低电压穿越要求十分严格, 它也对风电机组的设计和制造提出了挑战。比较明显和突出的风电设计在目前主要包含了定速异步发电机、永磁同步发电机以及双馈异步发电机等。这些发电机组的产生为风力发电事业的进步做出了重大贡献, 就实现低电压穿越要求有着至关重要的意义。在目前的工作中, 永磁同步发电机的应用最为广泛, 这主要是因为这种发电技术与传统的发电机组相比优势突出, 能够与电网科学连接, 实现在功率相同的变换器基础上实现低电压穿越。经过几年工作实践分析, 受到超级电容、双向变换器的影响, 吸收、释放电能为主的直流目前电流工作体系受到重视, 它在保持直流母线电压的稳定性、减少电网故障和分离电网故障方面有着至关重要的意义, 有效提高了风电系统中低电压穿越能力。

2 风电系统低电压穿越中超级电容系统分析

在当前工作中, 我们选择超级电容作为储能元件优势明显, 不仅有着功率大、循环使用且不污染环境的有丝毫, 而且还能延长系统的使用寿命, 调节电网中的功率不平衡状态, 为电能的循环利用和发展做出应有贡献。

2.1 系统结构分析。

一般来说, 在风电系统低电压穿越中是按照永磁同步发电机机组模型、全功率背靠背转换模型以及超级电容模型三方面进行分析的。

2.1.1系统结构。按照图中所示, 风力发电机之驱动永磁同步发电机同传统的发电机存在着很大的差异, 这种发电机在应用的过程中能够通过功率背靠背变换器, 一般都是按照电网连接要求, 其在超级电容机组和变换器两方面有着重要的意义, 一般来说都是同直流母线连接起来。具体的连接体系如图1。2.1.2系统模型。2.1.2.1永磁同步发电机模型永磁同步发电机d-q旋转坐标系下的模型方程为:

式中:usdusq为发电机定子输出电压;IsdIsq为定子电流;LsRs分别为定子电感和电阻;为电机转速;f为转子永磁体磁链。2.1.2.2全功率背靠背变换器模型。全功率变换器标注了端口电压和电流从输入端与到输出端之间的有功功率平衡通过控制直流母线上的功率来实现, 功率平衡方程可表达为 式中:Pdc为直流母线上吸收 (或释放) 的有功功率;Pg为电网侧变换器输出到电网的有功功率。2.1.2.3超级电容模型。超级电容是一种双层电容, 它利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量得益于纳米技术的进步, 超级电容技术获得了突破性的进展, 其性能进一步提高, 制造成本大大降低。作为一种理想的短期储能元件, 超级电容具有功率密度高大电流充放电能力强能量转换效率高和循环使用寿命长等优点。

2.2 系统控制电路分析与设计。

2.2.1电机侧变流器控制电路设计。电机侧变流器主要作用是控制发电机输出的用功率以实现最大风能跟踪控制。由于调节发电机电磁阻转矩可实现对发电机电磁功率和输出有功的准确控制, 因此, 结合发电机的最佳风能跟踪控制原理, 电机侧变流器控制系统外环可采用有功功率的闭环PI控制, 其调节输出量作为发电机定子电流的q轴分量给定;控制系统内环则分别实现定子轴电流的闭环控制。2.2.2电网侧变流器控制电路设计。网侧变流器是永磁直驱风风力发电机与电网相连的重要组成部分, 其控制策略的主要目标, 一方面要保持直流母线电压恒定;另一方面要实现并网无功功率控制。

2.3 仿真分析。

根据前面的分析与设计, 将图所示系统在MATLAB/Simulink环境下进行仿真。为简化仿真模型, 风速设为恒定值, 且在此风速下发电机输出有功功率为1.5MW系统其他主要参数:直流母线参考电压 (Vdc-ref) 为11k V;直流滤波电容 (Cdc) 为6.8m F;双向变换器控制系统载波频率 (fs) 为2140Hz;超级电容串联等效电阻 (Ri) 为0.012, 容量 (Ci) 为1500F;电网电压跌落25%, 持续时间为0.5s (0.2s至0.7s) 由于仿真目标主要考察储能系统在风电机组低电压穿越过程中的功率平衡效果, 设定网侧变流器工作在单位功率因数条件下。

3 结论

世界各国在在大力发展风电产业的同时, 也开始重视风电并入电网后对电网的影响, 新的电网规则都要求并网风电机组具有一定的低电压穿越能力。永磁直驱同步风电系因省掉了故障率较高的齿轮箱, 整体可靠性大大提高, 而且这种风电系统在结构上容易实现低电压穿越, 从而成为风电发展的一个重要方向新型储能元件超级电容, 作为短期储能元件, 其循环使用寿命长等特点显示了作为风电系统储能设备的优势。

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