“三电”实验教学（精选10篇）
“三电”实验教学 篇1
“三电”课程教学的探讨王欣
电工技术、模拟电路和数字电路这三门课程, 简称“三电”, 是电类专业的必修课, 在整个专业学习中起着承上启下的重要作用, 但其在当前职业教育中的教学现状不容乐观, 分析其原因:其一, 由于历史原因, 职业教育一般是沿袭大学的教学模式, 强调知识体系的完整和理论的深度, 忽视了职教学生的特殊性;其二, 调查研究发现, 职教教学中忽视了“教”对“学”的适应, 没有注意到学习者接受理解能力存在的差异, 只能是“满堂填鸭”或“我教你学”;其三, 职业教育正处于发展阶段, 同时大学连续扩招, 致使职教生源减少, 入校学生的基础普遍较低;这就造成“三电”教学面临的两难境况, 表现为教师费力不讨好, 付出了精力和时间, 却得到难以接受的教学效果———多数学生既学不懂又记不住。通过探讨实践, 个人认为相应的解决有效途径是:努力适应形势变化, 积极改革职业教育“三电”课程教学, 具体可以从以下方面着手:
一、深入研讨当前“三电”教学面临的新情况, 对下列问题要形成共识:
1.职业教育的培养目标和评价标准是什么?
2.职业教育的特殊性在教学中如何体现?
3.现在教学模式和方法要做到因材施教需要进行哪些改进?
二、提高教育者的教学观念和能力水平
在现今的职业教育教学中, 教育者如果一味强调学生对教育者教学风格的适应, 对学生成绩不佳过多追究其学习态度和动机, 而忽略教育者自身的“教”对“学”的主动适应, 就会导致教师在调控课堂教学中的盲目性, 不可能有效地发挥其主导作用的;未来的教育者不能再是知识再现型, 而要成为创造教育型, 不能再是单纯知识灌输型, 而要成为学生顾问型, 不能再是教书匠型, 而要成为教育科研工作者;同时对于职业教育成果的评价不能主要凭成绩论高低, 而应该逐渐将对技能的掌握和能力的培养作为重要的衡量尺度。
随着社会的发展和科技的进步, 对技能人才知识技能的需求会越来越高, 人常说“要想给别人一杯水, 自己必须有一桶水”, 教育者不但要深入研究课程, 而且要广泛涉猎联系密切的基础学科和应用学科, 及时关注不断涌现的新技术、新器件、新工艺, 努力做到一专多能。
职教院校的学生需要掌握专业针对性很强的文化知识和技能, 需要积极地借助“外力”, 逐步走出校园, 联系社会上的生产企业, 尝试互利合作, 建立校企实习参观基地, 使教学紧贴生产实际, 培养的学生适合企业的需求, 避免出现“闭门造车”的走弯路情况, 提高了教学投入产出比, 取得良好的教学效果。
三、相关课程内容的融合统一
1. 课程内容的分层次
在“三电”课程的内容组织上, 应该在调查研究的基础上, 将每一部分课程内容划分为一般了解 (作为常识了解大概) 、牢固掌握 (最重要的基本理论与应用) 、扩展提高 (一定难度的理论应用) , 例如模拟电路中的放大电路部分, 共发射极放大电路要牢固掌握, 共集电极放大电路作为一般了解, 而共基极放大电路作为扩展提高。
2. 课程内容的分模块
在“三电”课程的教学中, 可以尝试打破课程的界限, 按内容的关联性融合为若干独立的教学模块, 例如 (电工技术) 变压整流、 (模拟电路) 功放振荡电路、 (数字电路) 计数译码电路就可组和成“数字钟模块”。
四、突出实践技能的培养
1. 明确实践技能培养目标
培养学生的实践技能, 切忌盲目性。教师要明确培养目标———使毕业生不仅具有一定的理论基础, 而且具有较强的实际动手能力, 在“识别、检测、使用”等三个方面形成特色。
2. 根据实验设备条件统筹安排
教师的职责在于教, 只有通过教师正确清楚的操作示范与指导, 学生才能主动进行研究和实验。因为院校的实验设备条件有限, 教师在分组上必须统筹安排、全面考虑, 让所有同学都能亲自动手, 注意讲解和操作示范相结合, 启发学生在进行实验中去验证思索, 并及时加以指导和检查, 督促每个学生掌握基本的实践技能。
3. 实行质量监控, 加强实践考核
为了避免发生“南郭吹竽”的现象, 必须实行相应的质量监控和实践考核, 使每一个学生都受到相应约束, 而考核时随机抽取学生和项目, 使学生人人都得准备和应考, 可以有效提高大部分学生的学习主动性和积极性, 促进学生实践动手能力的提高。
4. 加强与生产企业联系
逐步建立校企实习、参观基地, 使教学紧贴生产实际, 给学生创造机会, 定期或经常去接触生产实际, 在生产实践中得到锻炼, 从而提高学生学习的主动性和积极性。
综上所述, “教学相长”是我国自古以来就一贯提倡的教学思想, 实践已经证明, 没有“包治百病”的课堂教学模式或教学方法, 只有不断地在总结经验教训的基础上坚持因材施教、以学定教, 充分调查研究, 转变教师观念, 提高教师教学水平, 将教学内容融合统一, 突出实践技能的培养, 才能适应发展变化的新形势, 做好职业教育中“三电”课程的教学工作。
参考文献
[1]吴恒玉, 唐民丽, 王平均.现代“电子技术基础”课程教学改革的研究与实践[J].电气电子教学学报, 2007, (03) .[1]吴恒玉, 唐民丽, 王平均.现代“电子技术基础”课程教学改革的研究与实践[J].电气电子教学学报, 2007, (03) .
[2]于宝琦, 于桂君.应用型本科电工电子类课程教学改革的研究[J].辽宁科技学院学报, 2010, (02) .[2]于宝琦, 于桂君.应用型本科电工电子类课程教学改革的研究[J].辽宁科技学院学报, 2010, (02) .
[3]刘海春, 邢丽冬.“电工电子技术”课程教学中的专业特色教育[J].电气电子教学学报, 2011, (03) .[3]刘海春, 邢丽冬.“电工电子技术”课程教学中的专业特色教育[J].电气电子教学学报, 2011, (03) .
[4]郭宗光, 齐凤河.电子技术课程教学改革的研究与实践[J].大庆师范学院学报, 2008, (05) .[4]郭宗光, 齐凤河.电子技术课程教学改革的研究与实践[J].大庆师范学院学报, 2008, (05) .
“三电”实验教学 篇2
一、联席会议组成
联席会议由市人民政府分管政法工作的副秘书长为第一召集人，市公安局分管副局长为第二召集人。市综治办、市工商局、市广播电视局、岳阳电业局、中国电信岳阳分公司、中国移动岳阳分公司、中国联通岳阳分公司等为联席会议成员单位。联席会议办公室设市公安局治安支队。
二、联席会议主要职责
（一）在市人民政府领导下，统筹研究部署全市“三电”设施安全保护工作，制订“三电”设施安全保护中长期规划，提出有关政策建议，严密防范、严厉打击盗窃破坏“三电”设施违法犯罪活动。
（二）指导、督促、检查各县、市、区人民政府及其相关职能部门、“三电”企事业单位对“三电”设施的安全保护工作。
（三）协调解决“三电”设施安全保护工作的重大问题，促进部门、地方及企业协作配合，切实落实领导责任制，形成齐抓共管的合力，推动建立“三电”设施安全保护长效工作机制。
三、联席会议成员单位主要职责
市综治办：将“三电”设施安全保护工作作为社会治安综合治理工作的重要内容，切实加强对重点地区的督查考核，对涉及“三电”设施案件多、盗窃破坏“三电”设施严重的县、市、区予以挂牌整治。
市公安局：加大对盗窃、破坏“三电”设施违法犯罪打击力度，积极会同有关部门查处涉嫌收购被盗生产性废旧金属的收购站点，检查、指导“三电”企事业单位加强内部治安保卫和巡线工作，对安全防范工作不重视及人防、物防、技防不到位的情况进行通报批评。
市工商局：严格废旧金属收购站点的市场准入，加大市场巡查力度，对违规经营特别是涉嫌收购被盗生产性废旧金属的，依法予以处罚；对无照收购生产性废旧金属的，坚决予以查处取缔；对违反治安管理行为和涉嫌构成犯罪的，移交公安机关依法处理。
市广播电视局：加强对行业企业内部安全保卫工作的指导、检查，提高安全技术防范能
力，充分利用广播电视行业的资源优势，组织开展宣传工作。
岳阳电业局、中国电信岳阳分公司、中国移动岳阳分公司、中国联通岳阳分公司：建立健全内部治安保卫机构，配齐配强内部治安保卫人员，加强人防、物防、技防建设，健全和落实巡护工作机制，组织开展宣传工作。
四、联席会议工作机制
（一）联席会议由召集人召集，每年召开一次例会。根据市人民政府要求或工作需要，可以临时召开全体或部分成员单位会议。联席会议以会议纪要形式明确议定事项，经与会单位同意后印发，同时抄报市人民政府。联席会议成员因工作变动需要调整的，由所在单位提出，报联席会议确定。
（二）联席会议办公室承担联席会议日常工作，督促落实联席会议决定，承办联席会议交办的事项。联席会议办公室成员由联席会议成员单位有关科室（部门）负责人担任。
（三）联席会议成员单位按照职责分工，研究解决“三电”设施安全保护工作相关问题，履行本部门单位职责，按要求参加联席会议，落实联席会议议定事项。
五、经费保障
有关部门单位要安排专项工作经费，保障“三电”设施安全保护工作顺利开展；电力、电信和广播电视企事业单位要为“三电”设施安全保护工作提供必要的技术支持和经费保障。
提出五点要求：一是要继续因地制宜组织开展打击盗窃破坏“三电”设施违法犯罪专项行动；二是要加强“三电”设施安全保护综合治理和废旧金属收购业监管；三是要加强与有关行业主管部门、监管机构的协调联系，推进企业事业单位人防、物防、技防建设；四是要建立完善“三电”设施巡护机制和“单位负责、政府监管”的企业内部治安保卫工作新机制，整合各方面巡护力量，提高保卫队伍整体素质和领导责任感；五是要加大“三电”设施安全保护宣传工作力度，进一步提高社会公众参与保护“三电”设施的主动性和自觉性。
4月20日，继全市“三电”设施安全保护工作会议召开后，我区立即召集中国电信资阳分公司、中 国移动资阳分公司、中国联通资阳分公司、资阳市区供电局、雁江供电有限责任公司的相关同志召开了“三电”工作联席会议。
会议充分肯定了过去一段时期各相关企业及其他责任主体在全区“三电”工作中的积极作用，通报了一季度全区“三电”工作开展的情况，指出了工作中存在的不足，客观分析了当前面临的形势，并对下一阶段全区的“三电”工作作了全面安排部署。
会上，各相关单位充分发表意见，对建立群众护线组织、加大打击力度、加大宣传力度、完善保护“三电”设施安全的奖励办法等方面提出了许多具体的建议。
会议提出了三点要求：一是进一步强化认识。充分认识当前全区“三电”工作面临的严峻形势，从维
护社会稳定，为全区发展提供要素保障的角度来抓工作，切实增强工作的紧迫感和主动性。二是进一步细化措施。把防范作为保护“三电”设施的重中之重，特别是各“三电”企业要加大经费保障力度，切实解决工作中存在的问题，完善人防、物防、技防等措施。三是进一步落实责任。要按照“党政领导、综治牵头、企地联动、部门配合、公众参与”的思路，进一步明确各相关主体的责任，把责任制的分解、落实、考核、责任追究落到实处，形成常态化工作机制。
一、宣传内容
（一）《通知》精神宣传。大力宣传公安部等9部门《关于进一步加强电力电信广播电视设施安全保护工作的通知》精神，进一步提高全社会和广大人民群众对加强“三电”设施安全保护工作重要性的认识，进一步增强保护“三电”设施的自觉性、主动性，进一步建立健全“三电”设施安全保护工作体制机制。
（二）打击整治宣传。大力宣传地方各级人民政府、有关部门及“三电”企事业单位开展“三电”设施安全保护工作进展、打击力度和整治成效，集中宣传一批破获的典型案例，震慑“三电”违法犯罪活动。
（三）安全防范宣传。大力宣传企地联防、联治、联建活动的做法和成效，推动建立“三电”设施安全保护长效机制。结合建党90周年、世界大学生夏季运动会等重大活动安保工作，深入“三电”企业及线路沿线、城乡人群密集区，大张旗鼓地开展宣传工作。认真落实“三电”企事业单位人防、物防、技防等安全防范措施，加强巡护防控，及时堵塞漏洞。
（四）法律法规宣传。大力宣传有关法律法规，进一步增强广大群众的法律意识。
二、宣传方式
（一）专题宣传。以“5〃17世界电信和信息安全日”为契机，5月16日至22日组织开展专题宣传周活动，各地“三电”
办领导、有关部门和“三电”企事业单位负责人上街、入村、进校参与宣传活动，组织开展军警民联合护线宣传活动。
（二）召开新闻发布会。各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团和挂牌整治的重点县（市、区、旗）“三电”设施安全保护工作联席会议（领导小组）都要召开一次新闻发布会，向社会通报“三电”设施安全保护工作动态和战果。
（三）媒体宣传。在本地广播电台、电视台重要栏目及新兴媒体上刊播关于打击“三电”违法犯罪新闻和专题节目，组织有关电力、电信企业策划制作“三电”专项斗争公益广告，协调广播电台、电视台等媒体在重要线路沿线和重点地区广泛播出宣传。在本地主流平面媒体及各有关部门、“三电”行业报纸开设专栏或专版，在有关部门政府网站、有关“三电”企业网站开设“三电”设施安全保护工作新闻专题，实时更新活动情况。对本地的重大行动、重大案件，要邀请媒体记者实地采访，跟踪报道。
（四）公共场所宣传。充分利用城市街头橱窗广告、公交车及出租车内视频和车体广告，充分利用写字楼、机场、车站视频广告等资源，在农村田间地头树立宣传牌，在农户宅院墙头和“三电”线杆喷涂“三电”设施保护标语。制作“三电”设施保护宣传挂图，并下发各地广泛张贴。设计制作印有“三电”设施保护字样的学生书包、作业本、水杯、文化衫等纪念品，编辑典型案例小册子，在“三电”设施沿线地区广泛散发。
（五）建立举报奖励制度。建立盗窃破坏“三电”设施违法犯罪举报奖励制度，公布举报电话，利用电话、互联网站、短信等手段收集群众举报案件线索。
三、有关要求
各地要把宣传月活动作为贯彻落实9部门《通知》精神的重要手段和载体，加强策划组织和督导协调，确保各项工作的落实。要结合各自实际，研究制定具体方案，明确工作重点、方法，全面进行动员部署。电力、电信、广电部门要充分发挥各自资源优势，制定具体的宣传方案，加强宣传力度。
工作要求：一是要进一步增强保护“三电”设施的责任感。由于“三电”企业涉及国计民生，关系百姓切身利益，其重要性不言而喻。而受金融危机的影响，就业压力大，社会上待岗人员增加，使经济价值较高、防范能力相对薄弱的“三电”设施更容易成为一些违法犯罪分子作案的侵害目标；二是要进一步加强部门协作配合机制建设。公安、工商等政府职能部门要加强与“三电”企业的沟通联系，不定期的开展联合检查，努力形成共同参与、齐抓共管、通力合作的良好格局，确保“三电”设施保护工作常态化运作；三是“三电”企业要加大“三电”安范设施资金投入，大力加强通信电缆防盗割报警系统建设，积极推进“三电”设施防盗报警系统与110联网，完善快速反应和协作工作机制，提高现场抓获率；四是要充分发挥公安机关“三电”专项斗争组织协调和打击、防范主力军作用。要牵头适时召开工作例会，经常性地组织开展“三电”企事业单位的内部治安检查，提高单位自身的安全防范能力。同时要主动出击，加强对“三电”案件的打击查处力度，尤其要加强对收赃、销赃、窝赃等违法犯罪行为的查处，从源头上遏制盗窃“三电”设施案件的发生。
9月7日下午，县公安局组织召开三电设施保护工作联席会议。县电力、电信等六家单位的负责人应邀参加了会议。县公安局副局长张兴亮，局属刑警大队、治安大队经文保中队、辖区派出所的主要负责人参加了会议，会上，电力、电信等六家单位的负责人先后就本单位三电设施被盗情况、防范措施进行了发言。刑警大队、治安大队经文保中队、派出所的负责人介绍了本辖区三电设施案件的高发区域、作案时间、作案手段、作案规律和案件侦破情况。
县公安局副局长张兴亮综合分析了涉电案件高发的原因，对下步“三电”实施安全保护工作提出具体意见。一是认真落实责任制，抽调精干警力，采取有效侦查措施，突破一批涉电大要案件，打处一批违法犯罪，整治一批治安乱点，堵塞销赃渠道，有效遏制此类案件高发势头。二是涉电企业和公安机关充分发挥联动机制作用，加强安全防范长效机制建设，在人防、物防、技防上下功夫，加大安全防范资金投入，在重点要害部位实行全方位技术监控，与公安机关报警中心联网，进一步提高安全防范能力，确保涉电企业安全与稳定。
为推动全县关于电力、电信、广播电视设施安全保护工作有效落实，建立保护“三电”设施长效工作机制，现将我局2011开展“三电”专项斗争工作作出如下安排。
一、加强领导，落实责任
1、为加强“三电”专项斗争工作的领导，成立以局党组书记、局长张玉霖任组长；党组成员、副局长廖廷友、杨勤英，纪检组长王光欧任副组长；各科室负责人为成员的“三电”专项斗争工作领导小组。办公室设在基层科，负责日常具体工作。为把工作落到实处，我局把“三电”专项斗争摆上重要议事日程，列入工作目标，专题研究（4次），同业务工作一同部署、一起检查、一样考核。
2、坚持把“三电”专项斗争作为“一把手”工程，严格落实社会治安综合治理领导责任制和目标责任制，与相关科室处及各司法所签订工作责任书，并具体指导其抓好“三电”专项斗争。同时建立“三电”设施安全保护工作联席会议制度，定期研究“三电”专项斗争工作中出现的新情况、新问题。
二、加强体系建设，密切配合工作
1、一是积极配合相关部门，将“三电”设施安全保护工作纳入辖区社会治安防控体系，深入研究“三电”设施违法犯罪活动的规律、特点、重点，搞好协作配合。二是建立“三电”安全保护治安形势定期分析制度，坚持每月对辖区“三电”治安形势进行一次分析，配合有关部门加强对治安重点区域、部位和突出治安问题的排查整治，并取得明显成效；重点采取
相应措施，管理严格。三是配合有关部门，进一步发挥基层组织的作用，依托村（社区）、单位、小区、群众实行重点线路、塔位、器材、区域分点包干、重点看守；建立相邻镇（街道）、村边际“三电”安全保护协作联防工作制度，定期召开工作联席会，共同维护边际地区“三电”设施安全；辖区兼职群防群治队伍，针对“三电”设施安全保护重点区域，坚持经常性的巡逻、值勤。四是配合有关部门，在辖区“三电”安全保护重点区域和部位设立治安报警卡点，安装报警灯箱，摆放巡逻卡点标识，悬挂宣传挂牌，兼职群防队伍能及时有效联动防范，力求取得明显效果。
2、积极参与专项斗争。一是广泛物色“三电”安全保护信息员，建立“三电”违法犯罪重点人员档案；二是对现行盗窃破坏“三电”设施违法犯罪案件，实施快速堵控，快侦快破。重大案件，实施专案攻坚，挂牌督办；三是建立完善区域间侦查协作和信息共享机制，形成打击合力，工作成效明显；四是经常性地开展针对辖区废旧金属收购站点以及小镕炉、小冶炼厂的清理整治工作。
3、通过专项清理整治工作，实现“三电”案件同比下降40%以上；无在全国、全省有重大影响的“三电”案件；废旧金属收购行业管理规范、有序，无违
法、违规经营涉“三电”赃物等违法行为；“三电”企事业单位内部治安保卫力量得到加强，治安保卫责任落实，人防、物防、技防水平不断提高。
三、充分发挥职能作用，保证专项斗争效果明显
1、一是充分发挥司法行政机关在参与“三电”专项斗争中的作用，认真履职尽责，务求取得明显效果；积极联系、指导和参与新民镇“三电”专项工作，定期反馈动态信息。；二是定期向区“三电”专项斗争工作领导小组述职,议事做到经常化、制度化、为区“三电”专项斗争领导小组当好参谋和助手,积极完成交办的各项工作任务；三是认真完成区综治委、区“三电”专项斗争工作领导小组下达的各项工作任务，积极参与区上组织的各种活动、各类会议和有关事项；四是及时全面报送信息，完善档案资料收集，规范建档；五是充分利用我局法制宣传的职能优势，以张贴挂图、散发资料等方式、大力宣传“三电”安全保护工作。通过这些工作的开展，使人民群众对“三电”安全保护参与知晓率达85%以上。人民群众积极参与“三电”专项斗争。
2、落实“三电”专项斗争工作专项经费,专款专用、保证需要。制定“三电”安全保护工作考核办法,严格考核,逗硬奖惩。对“三电”安全保护工作成效突
“三电”实验教学 篇3
简介
变速交流感应电机控制需要在所有分支越来越重要的作用产业。在这个领域的一个重要进展是通过引入在过去几年取得了微处理器控制系统。根据许多不同的逆变器拓扑结构，本文侧重于三个层面逆变器。它特别适用于大型电力系统。一DSP（数字信号处理）经常被用来完成这样的大量的计算量提供小型的采样时间。在DSP解决方案提供具有很好的精密控制方案性能。
在本文中，一个DSP TMS320LF2407控制系统三电平逆变器采用恒定的VLF的原则，特定消谐脉宽调制（SHE-PWM）的方法已被开发，并仿真和实验的结果。
一、恒V / F原理
因为能源的发展。设备和微型处理器[L]，变速交流感应马达供电由开关电源转换器变得越来越流行。其结果是多更高的效率和性能可以通过以下方式实现这些马达驱动用更少的噪音产生。最这种共同的原则，就是不断ViHz原则这需要的幅度和的电压的频率施加到电机的定子。保持恒定的比值。通过这样做，其幅度磁场在定子保持在一个整个操作大致恒定的水平范围内。因此，（最大）恒转矩产生能力被维持。当瞬态响应是关键，开关电源转换器也可以方便瞬态电压和电流的控制施加到电机实现更快的动态响应。从电机理论上讲，我们有：
Ex = Es / Em或者Er，Φx为定子磁链：fi ；是同步频率。为了E， / f，不变的，假定施加到三相AC电压异步电动机是正弦和忽视的电压整个定子电阻下降。然后我们有，从中可以得出，如果比V /f常数f的变化，然后保持Φm恒定太和转矩是独立于电源的频率。在实际行中，之间的比例定子电压的幅度和频率是通常根据这些变量的额定值，或者电机评级。然而，当频率，因此还电压低，整个电压降定子电阻不能忽略，并且必须补偿。当频率超过额定高值。恒V / Hz的原则，还必须侵犯，因为，为了避免绝缘分解，所述定子电压不得超过其额定值。
二、NPC三电平逆变
大电机驱动器，在柔性不间断电源（UPS）系统，和高功率逆变器交流电输电系统（FACTS）需要开关元件，可承受高电压和电流。为了克服半导体的局限开关，一些新的技术和拓扑结构有被开发出来，如在多个开关元件逆变器的一条腿，串联连接的逆变器，并联连接的逆变器的多级无功功率补偿器，多个整流器功率因数校正，电动机性能指标的最优化（如谐波电流，转矩脉动。常见的模电压，而─轴承电流）。和中点钳位（NPC）逆变器。 NI T中所示的三电平逆变器，它是正传统的拓扑风格逆变器，我们使用了两种的IGCT串联。
（一）SHE-PWM与DSP LF2407
1. SHE-PWM方法
许多方法已被采用，以获得良好的在电机驱动系统的输出正弦波波形。在这种区域[2]，技术是基于以下的方法：
（1）正弦脉宽调制（SPWM）；（2）空间矢量PWM（SV-PWM）；（3）非正弦载波PWM；（4）混合PWM；电池连接；（5）特殊结构； （6）选择性消谐PWM（SHE-PWM）。
2. DSP TMS320LF2407控制系统
DSP通常用于完成这样的大型计算的在小的采样时间数提供。在DSP解决方案提供了先进的控制方案具有非常不错的表现。DSP的TMS320LF2407。这样的优点：是的。高性能静态CMOS技术，基于011TMS320C2XX DSP CPU核心，片上存储器，引导ROM，两个事件管理器（EV）模块（EVA和EVB），外部存储器接口（LF2407），看门狗（WD）定时器模块，IO位模拟数字转换器器（ADC），控制器局域网络（CAN）模块。串行通讯接口（SCL），16位串行外设接口（SPI）模块，锁相环（我会）基金时钟发生器，截至40独立可编程，复用通用输入/输出（GPIO）引脚。多达五个外部中断和电源管理。
三、结论
一个DSP控制系统三电平逆变器与选定消谐PWM方法已建议。SHE-PWM的计算困难方法是通过使用DSP控制器克服。进一步的工作应注重实用的实时实施所设计的系统，并延伸这种方法的各种性能优化索引PWM逆变器。PSCAD结果仿真和实验表明，所设计系统运作良好，并具有较高的性能。
参考文献：
“三电”实验教学 篇4
1 光伏发电原理
光伏发电是利用半导体材料的表面光伏效应将太阳能转化为电能, 然后通过DC/DC变换和逆变等过程, 实现并网发电。图1为实验装置的结构图, 该装置主要由光伏板、逆变器、蓄电池、灯泡等构成, 能够实现太阳能到电能的转换, 并能将所得的电能变换处理直接用于灯泡供电;装置中还添加了相应的储能装置, 将多余的电能存储起来, 用于夜间或没有太阳时供给负载, 保证实验教学时整个装置可以顺利运行。接下来分别介绍各个模块的设计及原理, 由于整个实验装置中, 逆变器是其核心器件, 保证太阳能板转化的电能能够并入电网, 使灯泡正常工作, 所以将重点介绍逆变部分, 包括它的工作原理, 控制方法和实验波形。
2 实验演示装置研究
2.1 光伏板和MPPT控制器
为了使光伏阵列产生的电能更简单的转换到负载额定电压范围内, 同时降低太阳能板的成本, 选择功率60 W, 开路电压17.5 V, 开路电流3.43 A, 峰值电压21.3 V, 峰值电流3.74 A的光伏板。
为了提高太阳能电池组件的利用率, 实验装置中加入最大功率点跟踪装置, 该装置通过实时监测太阳能板的发电电压, 计算出光伏阵列的输出功率, 来实现对电压电流最大值的跟踪, 使工作效率大大提高。
2.2 DC/DC变换电路设计
由于升压电路需要将12 V电压升到100 V, 升压比比较大, 所以实验装置中升压部分采用了交错并联boost电路, 该电路可以将实验装置中蓄电池的较低电压提升到足够高的程度;从而满足后级逆变器的并网要求。
图2为升压电路电路图。与普通的boost电路相比, 交错并联boost电路不仅升压比大, 工作效率高, 避免了大电感的使用, 使得电压变换部分体积小且可靠性提高, 同时还降低了输入电流的波纹[1,2]。为了使得到的电压更稳定, boost电路中开关管的通断用闭环控制电路实现。
交错并联boost电路在一个工作过程周期中有4种状态。
状态1:V1, V2都导通时, 电感L1, L2存储能量, 电容C1, C2无能量流动。
状态2:V1导通, V2关断, 电感L1存储能量, L2释放能量, 电容C1充电, C2放电。
状态3:V1关断, V2导通, 电感L1释放能量, L2存储能量, 电容C1放电, C2充电。
状态4:V1关断, V2导通, 电感L1通过电容C1和二极管D1续流, L2通过电容C2和二极管D2续流, 电容C1, C2放电。
2.3 逆变器工作原理
逆变部分采用三电平逆变器, 具有开关损耗小、电磁干扰小、光伏阵列对地杂散电容上无共模漏电流、所需滤波电感小等优点, 三电平逆变器开关器件所承受的电压仅为直流侧电压的一半, 因此低耐压的器件也可以实现高压, 高功率的传输。
图3为逆变器的原理图, 忽略开关器件的正向导通压降, 根据开关器件的导通关断情况得到3种输出状态[3,4,5,6,7]:“P”状态, V1, V2导通, V3, V4关断;“O”状态, V2, V3导通, V1, V4关断;“N”状态, V3, V4导通, V1, V2关断。
“P”状态:当V1, V2导通时, 若电流从逆变器电路正向流入负载, 即电流从A点流经V1, V2到负载, 此时U点和O点间的电位差为Ud/2;若电流从负载反向流入逆变器, 则电流流过与主开关反向并联的二极管并对电容C1充电, 但U点和O点间的电位差仍为Ud/2。
“N”状态:当V3, V4导通时, 若电流从逆变器电路正向流入负载, 即电流经过V1, V2流回B点, 此时U点和O点间的电位差为-Ud/2;若电流从负载反向流入逆变器, 则电流流过与主开关反向并联的二极管并对电容C2充电, U点和O点间的电位差仍为Ud/2。
“O”状态:当V2, V3导通时, U点和O点间的电位差为0, 实际上V2, V3并未同时导通, 当电流方向为正向时, 电流从O点依次流过D1和V2, 当电流方向为负时, 电流则通过V3和D2流回O点。即通过D1和D2的导通将U点的电位钳位在0电位上。为保证三种状态的正常工作, 降低中点波动, 减小两个电容间的压差, C1, C2必须相等。
在工作过程中, V1和V3的通断状态是互补的, V 2和V 4的通断状态是互补的, 控制过程简单易实现, 但是为了避免V1, V4同时导通而发生短路, 开关器件的通断转换必须遵从先断后通的原则, 为此在两个开关导通时间上设置了一小段死区, 保证电路的安全性。同时为了能够得到相对稳定的正弦输出电压, 将逆变所得的正弦信号进行检测, 用标准正弦波 (50 Hz, 0.8 V) 与检测所得波形相减, 再经过比例放大作为调制信号, 以50 k Hz的三角波作为载波, 在两者的交点时刻控制开关器件的通断。通过简单的闭环控制, 可以使电路能够及时动态调整方波的占空比, 提高电路的抗扰性能;电路通过负反馈过程消除实际输出与要求输出之间的差值, 使所得的波形更精准。
三电平逆变器的主要特点是由不同层次的电平合成正弦波, 在同样的开关频率下, 和传统的两电平相比, 能够实现更多阶次的电平, 因此输出波形更接近正弦波。
3 实验验证
升压所得的100 V电压, 经过逆变器逆变后得正弦波, 图4为仿真所得电流电压波形, 图5为示波器显示实物电压波形。
图6为实验演示装置。各模块以一个网格架为支撑搭建连接成一个整体, 太阳能光伏板能够自由变换角度, 实现了入射角的可变;在支架下安装万向轮, 便于整个实验演示装置的移动;装置采用模块化技术, 使得学生能够更透彻地了解光伏发电过程中各部分的原理和作用。
以中国矿业大学 (北京) 为试点投入使用, 在教学过程中让学生自己动手操作, 结合教学讨论, 课堂氛围相对纯理论教学更活跃, 整个学习过程不仅提高了学生的积极性, 还增强了他们的求知欲;通过一段时间的实验教学和课后调查, 学生在使用教学实验装置后, 对光伏发电有了更直观清晰的了解, 同时对相关知识的掌握更牢固, 有些学生还对光伏发电产生了极大的兴趣, 该装置在教学应用中起到的积极作用可见一斑。
4 结束语
本文介绍了三电平逆变器的工作过程和控制方法, 通过仿真和反复测试, 验证了中点钳位三电平逆变器能够很好地实现直流到交流的变换, 以此为基础研究制作的光伏发电实验演示装置也达到了预期的要求, 实现了电能的储存, 转换以及并网应用, 使新能源教学从理论到实践成为可能。通过试点推广和走访调查, 验证了该实验装置的可行性和在教学过程中起到的积极作用, 达到了预期的教学效果。
摘要：讨论了一种用于辅助电力电子技术理论教学的光伏发电系统实验演示装置的研制, 重点分析了中点钳位三电平光伏逆变器的设计。该逆变电路通过SPWM控制方法, 将直流电压转换成负载所需的交流电压, 具有谐波少、效率高等一系列优点。基于光伏发电实验演示装置通过模块化的形式, 将光伏发电的过程清晰地呈现出来, 同时通过改变光伏板的倾斜程度可以完成各种演示实验, 使理论教学过程更直观, 更富有活力。
关键词：实验装置,逆变器,工作原理
参考文献
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三电保护情况汇报 篇5
“狠抓落实、下深功夫”切实加强电力设施安全保护 今年以来，我镇“三电”工作在县委、县政府的坚强领导下，通过“四下功夫”有效遏制了“三电”案件高发，确保了“三电”设施安全。
一、加强领导，狠抓落实
9月27日, 县“三电”设施安全保护工作会议召开后，我镇高度重视，立即进行精心安排部署、层层召开会议、成立组织机构，为“三电”工作有效开展提供了强有力的人员保障和组织保障。
一精心安排部署。根据县、市文件要求，我镇先后印发了《2011年“三电”设施安全保护工作要点》、《关于开展废旧金属收购站点集中清查整治行动的通知》、《关于开展“三电设施保护宣传周”活动和加强外包队伍管理的通知》、《关于开展“三电”设施“三定”管理工作的实施意见》和《关于切实做好迎峰度夏期间电力设施保护工作的通知》等文件，详细安排部署了“三电”设施安全保护工作，严格工作责任落实。
二层层召开会议。9月28日，我镇组织召开了全县“三电”设施安全保护专题工作会议；10月11日召开全镇废旧
金属收购站点集中清理整治行动工作动员会和“三电”设施“三定”管理工作动员会。各村、各相关部门和各“三电”企业也分别召开了相应的“三电”设施安全保护专题工作会议，确保了各项会议精神深入人心、落到实处。
三成立组织机构。镇上成立了以镇党委书记范华平同志为组长，分管政法的副书记曾云华同志任副组长，相关部门和“三电”企业为成员的“三电”专项整治工作领导小组。领导小组下设办公室于镇综治办，由镇综治办主任欧阳可兼任办公室主任，具体负责处理日常工作。各村、各相关部门和“三电”企业也分别成立了相应的领导机构和工作机构，确保了“三电”工作有领导主抓、有部门配合、有专人负责。
二、开展集中整治，严厉打击违法犯罪活动
我镇以开展废旧金属收购站点集中清理整治为契机，强力开展了“三定”专项整治行动，取得了良好效果。
一开展“四大行动”整治。国庆以来，各级相关部门和“三电”企业加强了信息沟通和协同作战，有力整合了资源，形成了工作合力，切实加强了巡防值守力量，提高了“三防”水平，建好了重点设施保护台帐，强力开展了“四大行动”，即“三电”安全隐患“大排查”、重点设施“大巡防”、违
法犯罪“大整治”、设施保护“大宣传”活动。截止目前，共整改“三电”安全隐患5余处。
二开展废旧金属清理整治。10月8日—10月15日，镇综治办积极组织公安、工商、税务等单位对废旧金属收购站点开展了为期一周的集中清理整治行动。截止目前，共出动执法人员23人次，执法车辆2台次，排查清理废旧金属收购站点12家，处理无照经营1家，处罚1家，取缔1家，下达限期整改通知书5份，破获盗窃刑事案件1起，查处治安案件2起，抓获违法嫌疑人2人，行政处罚2人，整治工作取得明显成效。
三开展“三定”专项整治。9月27日，全县 “三电”设施“三定”管理工作会议后，全镇高度重视，镇上成立了“三电”设施“三定”管理工作领导小组，并从“三电”企业抽调2名精干人员到镇综治办进行集中办公，制定了金石镇 “三电”安全设施保护“三定”管理网络图和台帐。各村（社区）、各企业与片区责任人、工商所与废旧金属收购业主等均签订了目标责任书，明确了村（社区）、片区责任人、废旧金属收购业主在实施“三定”管理工作中的责任任务。截止目前，共签订目标责任书50余份，守护协议书100余份，确保了“三电”设施“三定”管理工作落到实处。
三、加大宣传力度，营造舆论宣传氛围
我镇以“三月综治宣传月”、“5.17世界电信日”和“三电设施保护宣传周”等活动为契机，强力开展了“三电”设施安全保护宣传活动，形成了全社会人人关心、保护“三电”设施的良好舆论氛围。
一扎实开展日常宣传。各村各级相关部门和“三电”企业通过设立宣传点、悬挂横幅、标语、挂图等多种行之有效的宣传形式，在社会治安复杂地区和城乡结合部、“城中村”、流动人口聚居区、废旧收购站点集中地和“三电”案件高发地，加大了对国家有关“三电”设施保护的法律法规、“三电”设施保护和举报奖励办法、本地“三电”典型案例等宣传力度，截止目前，共张贴宣传通报200余张，悬挂横幅36幅，书写岩标、墙标和张贴宣传标语1000余条，挂图50余张，设置展板5块，散发宣传单11000余份，接待群众咨询800余人次，进一步提高了人民群众保护“三电”设施意识。二强化联合集中宣传。10月15日—10月25日，各村、各相关部门和“三电”企业在全镇范围内开展了联合集中宣传活动。在全镇开展了一场声势浩大的“三电设施保护宣传周”活动。向广大群众集中宣传了《电力法》、《电信设施保护管理暂行办法》等法律法规，共举办大型集中宣传3场次，加强了外包队伍管理、预防监守自盗专项整治，有效防范和震慑各种违法犯罪活动，收到了良好的社会效果。
三充分发挥媒体宣传。我镇充分发挥“三电”企业宣传优势，广泛利用报纸、电视、手机短信平台等媒介，在镇电视台、设立曝光台进行广泛宣传，动员全社会积极参与，不断提高人民群众保护“三电”设施意识，形成了“三电”工作有效的社会、群众和舆论监督机制。截止目前，共播放专题片5场次，群发手机短信3100余条，营造了良好的宣传氛围。
四、健全机制，强化监管责任
我镇不断健全保障机制、督促检查、考核奖惩等监管机制，进一步确保了“三电”设施安全保护工作落到实处，取得实效。
各村、各部门和各“三电”企业深入开展了“三电”矛盾纠纷排查化解，针对电力干线安全、线路受损和无法正常使用等问题，在第一时间内将“三电”矛盾纠纷化解在基层、消除在萌芽状态。建立健全了电力部门派遣联络员进驻村居制度，进一步明确了联络员与因电力纠纷衔接协调的职能作用，截止目前，全镇无一例因三电问题引发的纠纷，维护了一方的稳定。
“三电”实验教学 篇6
国内高速动车组牵引传动系统主要分为两电平牵引逆变器驱动系统和三电平二极管中性点钳位(NPC)牵引逆变器驱动系统两类[1-2]。其中,三电平逆变器以其输出电压波形畸变小、电压应力小等优点得到了广泛应用与研究[3-5]。目前,三电平逆变器的调制策略主要分为正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)两类。相比于载波调制,空间矢量调制技术以其易于数字化实现、电压利用率高等优点,被广泛应用于三电平逆变器的控制[1-4]。但由于算法实现的复杂度,多采用基于单数字信号处理器(DSP)或微控制单元(MCU)的软件实现方案[6-8],文献[9]提出了一种基于DSP的三电平SVPWM信号发生器设计方案,并采用在调制波过零点处增加开关次数的方式减小输出电压波形畸变。但作为顺序处理器,DSP或MCU按照顺序逐条执行指令会导致时间延迟与性能下降,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成三电平SVPWM相关工作,不仅兼具硬件电路速度快、可靠性高、设计复用性好等优点[10-11],同时将核心控制器DSP/MCU从繁重的重复性计算中解放出来,使其更好地运行核心控制算法[2]。文献[12-13]中给出了三相两电平SVPWM算法的FPGA实现方案。
本文以三电平二极管NPC牵引逆变器电机系统为研究对象,首先在对各扇区的几何对称性与矢量作用时间之间存在的密切关系进行了详细分析的前提下,探讨了一种简化三电平SVPWM算法,并详细介绍了该简化三电平SVPWM算法基于FPGA的设计方案,最后为了验证该简化三电平SVPWM算法的正确性与基于FPGA设计方案的可行性,进行了基于FPGA+dSPACE半实物实验平台的实验研究。
1三电平SVPWM算法原理
针对三电平NPC牵引逆变器主电路拓扑结构, 定义三相桥臂状态函数为:
式中:x=a,b,c。
对于三相三电平逆变器拓扑,利用不同开关状态下对应三相电压(Ua,Ub,Uc)合成空间电压矢量us,即
本文中将整个空间分为6个扇区(1至6),每个扇区又分为4个区域(Ⅰ至Ⅳ)。以第1扇区为例进行详细阐述。首先,定义调制度为:
式中:Uref(1)为第1扇区内的参考空间电压矢量;Ud为直流侧电压。
设如图1中参考空间电压矢量位于第1扇区的 Ⅱ区域,参考空间电压矢量Uref(1)由空间电压矢量U1,U2,U8合成,则在一个开关周期Ts内,由伏秒平衡原理得出参考空间电压矢量合成方式可表示为:
式中:ta,tb,tc分别为U1,U8,U2的作用时间。
解得基本矢量U1,U8,U2作用时间为:
同理,可以推导出参考空间电压矢量位于第1扇区内其他小区域时对应的基本矢量作用时间计算公式,如表1所示,其中k=4m/31/2;δ=π/3-θ, ε=π/3+θ。
传统的三电平SVPWM算法需要根据参考空间电压矢量所在位置及计算得出基本空间电压矢量的作用时间,产生对应的PWM信号,用以驱动电机。对于传统三电平SVPWM方法而言,基本空间电压矢量的计算不仅会消耗大量的芯片资源,同时会影响系统的计算速度。
2三电平SVPWM算法简化
若如图2中所示,空间电压矢量Uref(2)位于第2扇区,则将Uref(2)顺时针旋转60°即可得到第1扇区内同一位置的等幅空间参考电压矢量Uref(1),其中空间电压矢量Uref(2)可由空间电压矢量U2,U10,U3合成,即
由前面的分析可知空间电压矢量Uref(1)可以由U1,U8,U2合成,如式(7)所示。将Uref(2)乘以旋转因子e-jπ/3即可得到Uref(1),即
而乘以旋转因子前后基本矢量作用时间不变, 因此可通过矢量旋转将各扇区参考空间电压矢量等价到第1扇区进行基本矢量作用时间的计算。
在第1扇区内确定参考空间电压矢量合成方案及基本空间电压矢量作用时间后,需要根据参考空间电压矢量位于不同扇区内同一位置时输出相电压间存在的关系,将第1扇区内计算得出的开关导通时间折算到参考空间电压矢量实际扇区。首先,根据式(2)空间电压矢量构成方式,假设第1扇区内参考空间电压矢量对应相电压为Ua,Ub,Uc,则Uref(1)可表示为:
将Uref(1)逆时针旋转60°即可得到参考空间电压矢量Uref(2):
参考空间电压矢量Uref(2)对应三相输出相电压为-Ub,-Uc,-Ua。以此类推,可以得出各扇区与第1扇区对应相电压关系。假设已知参考空间电压矢量位于第1扇区时的输出相电压,则表2给出了参考空间电压矢量位于不同扇区内的同一位置时对应的逆变器输出相电压。根据表2所示规律,利用参考空间电压矢量位于不同扇区内同一位置时,三相电压存在的对称关系,即可根据计算得到的基本空间电压矢量作用时间,产生对应的PWM信号。
表3为根据中点电流的变化情况分析得出的不同空间电压矢量对中点电位的影响情况。
根据计算得出的基本空间电压矢量的作用时间,以中点电位平衡为目标,给出了一种利用短矢量冗余开关状态使中点电位维持平衡的第1扇区内各区域对应桥臂状态序列选择方案如下。
区域 Ⅰ:PPO-POO-OOO-OON-ONN-ONN- OON-OOO-POO-PPO。
区域 Ⅱ:PPO-POO-PON-OON-ONN-ONN- OON-PON-POO-PPO。
区域 Ⅲ:PPO-PPN-PON-OON-OON-PON- PPN-PPO。
区域 Ⅳ:POO-PON-PNN-ONN-ONN-PNN- PON-POO。
3基于FPGA的实现方案
在本设计中,基于Xilinx公司FPGA芯片和VerilogHDL与Schematic的设计方式,设计了简化的三电平SVPWM硬件电路。图3给出了三电平SVPWM硬件电路模块的组成框图,其中Uα和Uβ为Uref(1)在αβ坐标系下的分量。
3.1基于FPGA的除法器设计
本设计采用定点方式完成计算,但在算法中存在大量除法运算。为达到高速、低资源占用的设计要求,图4给出了一种除法器的设计思路。
整个除法运算主要包括4个步骤:1加载被除数A、除数B,同时将商Q和余数R清零;2将A左移1位并将移出的这一位赋给R的最低位;3比较R和B,若R≥B,则将R更新为R-B,同时将Q左移1位并将其最低位赋值为1,否则,保持R不变, 将Q左移1位并将其最低位赋值为0。如此循环, 便可得到需要的商和余数。
3.2基于加法器和移位寄存器的乘法器设计
本设计中,无论是扇区判断、基本矢量作用时间计算,都需要用到大量的乘法运算,这些乘法均存在公因子31/2,因此本文以乘法运算Y=31/2X为例,给出一种满足系统计算精度的基于加法器和移位寄存器的简化乘法器设计。
首先,将31/2以泰勒级数形式展开为:
然后,根据展开的级数形式即可得出硬件电路设计方法。图5为乘法器的硬件电路描述。当时间计算模块以16位的数据长度进行定点运算时, PWM模块的分辨率不足13位,因此只需取到级数的第6项即可满足精度要求。
3.3 PWM信号生成
由于器件的性能要求,避免上下桥臂出现同时导通的情况,需要对互反的两路PWM信号添加4μs的死区时间。 图6为带有死区时间的互反PWM信号生成原理图。
由图6可知,可以根据以下算法对死区时间计数器的工作状态进行描述。
1)当PWM信号下降沿出现时,死区时间计数器从初始值200进行减计数到0,并保持不变。
2)当PWM信号上升沿出现时,死区时间计数器从0进行加计数到200,并保持不变,等待下一个PWM信号下降沿的出现。
根据死区时间计数器的数值变化情况,即可得出用于具有死区时间的互反PWM信号生成规则, 具体如下。
1)当死区时间计数器DEAD_COUNT的计数值为200且PWM信号为1时,上桥臂开关信号PWM_H为1,否则PWM_H为0。
2)当死区时间计数器DEAD_COUNT的计数值为0且PWM信号为0时,对应下桥臂开关信号PWM_L为1,否则PWM_L为0。
3)当死区计数器的计数值位于0~200时,对应上下桥臂开关信号PWM_H为0且PWM_L为0。
4半实物实验分析
为了验证基于矢量旋转的简化三电平SVPWM算法及基于FPGA设计方案的正确性与可行性,对该算法进行了基于FPGA+dSPACE的半实物实验研究。所采用的实验电机参数为:额定功率PN=3kW,额定电压UN=380 V,电极数np=2,定子电阻Rs=1.794 8 Ω,转子电阻Rr= 1.588Ω,定子漏感Ls=7.3mH,转子漏感Lr=7.7 mH,定转子漏感Lm=387mH。中间直流侧电压为260V,死区时间设为4μs,调制波频率为15Hz,开关频率为1kHz。
图7给出了调制度m=0.3时对应的线电压uab与相电流ia的波形。由图7可知,此时参考空间电压矢量位于各扇区的Ⅰ区域内,逆变器输出线电压为三电平结构,幅值达到Ud/2,即130V,电机相电流幅值为1A且具有良好的正弦度。
图8给出了调制度m=0.5时对应的线电压uab与相电流ia的波形。由图8可知,由于调制度增大,逆变器输出线电压为五电平结构,幅值达到Ud, 即260V,电机相电流幅值达到2A且具有良好的正弦度。
图9给出了调制度m=0.7时对应的线电压uab与相电流ia的波形。由图9可知,逆变器输出线电压为五电平结构,幅值达到Ud,即260V,由于调制度进一步增大,长矢量与中矢量作用时间进一步加大,逆变器输出线电压Ud的时间变长,电机相电流幅值达到2A且具有良好的正弦度。
5结语
本文以三电平二极管NPC牵引逆变器电机系统为研究对象,探讨了一种简化三电平SVPWM算法及基于FPGA的实现方案,其特点如下。
1)该算法能够有效减小传统三电平SVPWM算法中基本矢量作用时间计算与开关导通时间计算部分的实现复杂度与芯片资源占用量。
2)方案采用VerilogHDL语言完成设计,通过简化乘法器、除法器等关键性设计在满足设计精度的前提下,进一步减少芯片资源占用量。
3)本设计可作为电机控制系统协同处理器,将SVPWM相关运算移植到FPGA中完成,使DSP/ MCU从大量正余弦计算中解放出来,更好地运行电机控制核心算法。
基于FPGA+dSPACE半实物平台的实验研究验证了该简化SVPWM算法的正确性及基于FPGA设计方案的可行性。
摘要：以三电平二极管中性点钳位牵引逆变器电机系统为研究对象,首先对各扇区的几何对称性与矢量作用时间之间的密切关系进行了详细分析。在此基础上,探讨了一种简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。然后,给出了该算法基于现场可编程门阵列(FPGA)的详细设计方案,并通过简化乘法器、高效率除法器等关键性设计,避免数字处理器进行大量三角函数运算,减少硬件资源占用,同时兼具FPGA速度快、可移植性好、模块复用率高等特点。最后,通过基于FPGA与dSPACE的半实物实验平台的实验研究,验证了该简化三电平SVPWM算法的正确性及其基于FPGA设计方案的可行性。
供电企业“三电”法律问题探讨 篇7
1 触电伤亡问题
触电伤亡事件是在供用电过程中因电能的高危性和破坏性而造成的人身伤亡事件。一旦发生, 索赔数额通常巨大。如何在事前有效预防、事后妥善处理触电事故, 关系到供电企业正常生产经营与成本控制, 关系到企业在客户心目中的良好形象。
公司曾发生过这样一起值得深思的典型触电案例:A厂雇用工江某在为立邦漆专卖店招牌换蒙布时, 手中金属器具触及楼顶高压线, 当即昏迷, 入院后进行双上肢截肢与右下肢扩创自体皮移植术。经查, 事发地段架设的高压线路于l988年通电作业, 事发广告牌房屋建造年份为l993年。事后, 江某以供电企业、A厂等为被告诉至法院, 要求赔偿人民币97万元并承担诉讼费。该案是一起高度危险作业的特殊侵权案, 依法适用“无过错”原则, 即供电企业无过错也要承责, 除非其能证明触电损害是江某自己故意或违法造成的, 这显然很困难。法院一审认为供电企业未能证明损害是原告本人故意造成, 且对高压线路下事后建造房屋与高压线距离过近又未能采取有力措施消除危险 (如发整改通知书、设置警示标志等) , 故对江某损害应承担l0%责任, 其他被告承担90%责任。本案判决后, 其他被告上诉。最后, 二审判决维持原判。上述案例的教训是深刻的, 为防范类似触电伤亡事件带来的法律风险, 笔者提出法律建议如下:
(1) 在大彻查基础上, 实行定期巡检和日常纠错汇报制度。 (1) 组织人员对电力设施作一次全面彻底的检查, 发现问题立即整改。对不符合《电力设施保护条例》及其实施细则或不符合电力行业技术标准、设计标准的地方全面整改, 如, 变压器对居民住宅距离、线路对地及对居民住宅距离、线路之间距离是否符合设计规范要求的安全距离;人口密集区高压线路周围, 如电杆上是否悬挂高压危险警示牌等, 在平时工作中定期与不定期组织专人巡检。 (2) 加强对电力职工的企业自我保护意识宣传力度, 促其工作中能主动发现问题、跟踪解决问题。企业对切实发现问题的人员在员工评估中予以加分或评班组建设专项奖时予以加分, 调动员工积极性。
(2) 对产权不属于电力企业的电力设施, 企业应与产权人签订“技术服务合同”, 并在合同中明确日常维护管理人由产权人负责。合同中一定要写清在该电力设施上发生各类事故的责任承担人, 以免日后卷入不必要的诉讼。特别注意在因优质服务而为用户免费安装漏电保护器时, 出具包含漏电保护器性能及使用说明、漏电保护器日常维护及修理责任等内容的漏电保护器维护使用协议书, 要用户签字确认, 避免用户以漏电保护器致触电为由向供电企业提出索赔。
(3) 对一切违章、违法行为采用合法手段加以制止。如对违章建筑出具整改通知书等。注意凡书面文件均应要求违章、违法者签收。尤其注意在触电事故现场, 处理人员应积极取证, 协同有关部门人员做好事发现场的调查, 必要时可采用当地行政机关协助、司法机关强制执行等措施 (具体处理方法可参考下述外力破坏处理方法) 。
2 外力破坏电力设施问题
目前, 因外力破坏电力设施导致停电的事件时有发生, 尤其是大面积停电事故, 给企业造成了不良社会影响。而在此类外力破坏事件处理中, 供电企业过度处于被动地位, 常常在被停电致损的用户上门索赔时, 才进行紧急处理。因拖延时间, 对事件处理极为不利。比较典型的是因外力破坏造成“三塘”养殖户停电致损纠纷, 虽然最后都妥善解决, 但也暴露出在处理该类纠纷时由于公司现场取证时间滞后以及证据不足等问题, 给案件处理带来很大后患。为加强电力设施的法律保护, 维护电力设施安全, 笔者提出法律建议如下:
(1) 外损事件发生后, 供电企业任何现场人员都应明确:查找外力破坏者和固定证据是关键。故企业人员应立即向公安部门报案, 调查外力破坏者, 并通过公安部门所作的现场笔录将外力破坏的事实固定下来, 作为日后起诉索赔的证据。
(2) 严格事发现场的拍照、摄像等证据收集程序, 确保该类证据法律效力。对因故无法及时取得公安人员协助的, 应立即赴现场作事故调查报告, 并对外破现场进行拍照或摄像, 关键是将外破点、破坏主体拍录清楚。同时, 当场简制的书面事故说明, 应让现场外破者签字。
(3) 证据固定后, 以快递方式发函至外力破坏者, 促其主动至公司处理相关事宜。
(4) 发函无果, 不要拖延, 应立即诉至法院, 依法追究外力破坏者的民事侵权责任。对于有第三人因外破事件向供电企业索赔的, 尽力指引、协助其直接向外力破坏者索赔。如供电企业起诉在先, 第三人索赔在后且第三人拒绝直接向外力破坏者索赔的, 供电企业可向法院申请增加诉讼请求中的索赔金额。
3 停电程序的规范性问题
停电是电力供应活动中因故中断供电的行为, 停电管理则是供电企业营销管理的重要内容之一, 是防范经营风险, 减少或避免法律纠纷的重要环节。近年来, 一些供电企业法律意识欠缺, 对依法加强停电管理的重要性认识不足, 因停电引起的纠纷不断。由于停止供电, 必然对客户正常用电产生影响, 因此存在诸多因停电程序操作不当所带来的法律风险, 例如, 因告知程序未到位、证据未能有效保全而面临停电法律纠纷等。为规范停电程序, 防范因停电引起的法律风险, 停电通知必须到位。因此, 笔者提出法律建议如下:
(1) 在供用电合同中明文规定停电通知方法, 尤其应写清通知送达地址和注明采用媒体公告或录音电话或委托居委会、村委会通知或发书面通知方法之一进行通知的, 均视为履行了停电通知义务。
(2) 注意停电通知发放范围。建议对所有停电范围内非居民用户都发送书面停电通知。如养殖承包户、不属重要用户范围但进行生产经营的厂家、商家等等。
(3) 欠费停电的, 应确保预期停电前一个月内书面催费通知和停电通知到位。建议停电前可使用律师函催告, 明示欠费后果。具体停电时, 注意遵循法定程序。
(4) 窃电停电的, 中止供电前必须提前通知。以前, 供电企业在查获窃电中止供电前, 向用户发出书面停电通知的情况占少数。2009年, 上海电力发生的一起窃电案件就涉及停电通知义务问题。公司在用电检查中发现A店存在窃电行为, 由于店方拒绝签字承认窃电, 公司当场中止供电。次日, A店与公司就违约使用电费协商, 达成书面承诺分期付款, 并支付了第一期费用。当日, 公司恢复供电。之后, A店起诉, 称自己没有窃电, 要求公司返还已缴钱款。该案窃电事实清楚, 且有书面付款承诺为证, 供电公司行为于法有据, 故法院判决公司胜诉, 但同时也带出供电公司是否应该履行停电前通知用户的附随义务问题。法院认为作为供用电合同一方的供电公司采取中止供电措施应考虑用户利益, 提前通知以避免给其造成不必要的损失。
鉴于该案的风险提示, 建议供电企业日后应努力做到:查获窃电需要中止供电的, 通过快递、挂号邮寄或当场送达等方式提前发送停电通知, 尽量在当事人知晓情况下中止供电。且要严格按公司规定时间节点发停电通知, 履行停电附随义务, 以避免中止供电可能带来的法律风险。
三电平悬浮斩波器性能研究 篇8
电磁悬浮系统(EMS)是一个非线性强耦合的不稳定系统,当悬浮气隙发生变化时,要求电磁铁电流迅速做出相应调整,使悬浮气隙的波动保持在很小的误差范围之内,以达到稳定悬浮。悬浮斩波器是磁悬浮列车悬浮控制系统的执行机构,根据悬浮控制器的电流调节指令来改变电磁铁的电流,从而调节悬浮电磁铁对钢制轨道的吸引力,使磁悬浮列车稳定悬浮。根据电磁悬浮系统要求响应快、耐冲击等特点,一般采用H型两象限斩波器,它既可向负载提供能量,也可以迅速将负载电路反接入电源,向电网回馈能量,使磁场电流快速减小[1,2]。
磁浮列车对于悬浮控制精度具有很高的要求(日本HSST和德国TR磁浮列车悬浮气隙波动范围不超过±2 mm),因此,对于悬浮斩波器输出电流精度具有很高的要求。实际应用中发现,采用普通PWM调制方式的传统H型悬浮斩波器输出存在很大的纹波电流,电流纹波造成了悬浮力的较大波动,从而降低了悬浮控制的精度和稳定性。
基于以上分析,如何在不降低悬浮斩波器电流响应速度的前提下,减小悬浮电流的纹波,提高悬浮力的精度,成为一项重要的研究课题。
2 三电平悬浮斩波器主电路及控制原理
三电平悬浮斩波器的主电路与传统的H型悬浮斩波器完全相同(如图1所示),是一个全桥电路,每个桥臂由1个可控功率元件IGBT(T1和T4)和续流二极管(D2和D3)组成,电感L和电阻R串联来等效负载电磁铁,连接在两个桥臂之间,Ud为输入直流电源,C为输入支撑电容。对于传统的悬浮斩波器,加在悬浮电磁铁两端的电压为+Ud和-Ud两种电平,而基于控制原理的不同,三电平悬浮斩波器加在悬浮电磁铁两端的电压为+Ud,0和-Ud 3种电平。
图2为采用三电平技术的悬浮斩波器控制时序图。
UT1和UT4为2个IGBT的栅极驱动电压信号,相位相差180°,Ug为给定控制电压信号,当UT1和UT4占空比都大于50%时,T1和T4共同导通,电磁铁两端电压为+Ud;当UT1和UT4占空比都小于50%时,T1和T4共同关断,电磁铁两端电压为-Ud;其他情况下,任一时刻,T1和T4只有1个导通,电磁铁两端电压为0电平。
3 工况分析
三电平悬浮斩波器负载电压Uo ,负载电流io(t)波形如图3所示。
悬浮斩波器三电平控制方法也采用PWM调制方式,输入的控制指令可以等效为占空比D。设斩波周期为T,元器件均为理想元器件,导通起始时刻为t1,通过分析可得
开环时状态分析如下。
1)0<t<t1。
当t=0时,io(0)=Io1,T1关断,T4导通。Uo=0,io(t)按指数规律下降,可列出如下微分方程式:
解此微分方程可得:
当t=t1时,io(t1)=Io2,代入式(2)可得:
2) t1<t<T/2。
此时,T1,T4导通,在电源电压作用下,io(t)按指数规律增长,可列出如下微分方程式:
即
解此微分方程可得:
当t=T/2时,io(T)=Io1,代入式(5)可得:
联立式(3)和式(6)微分方程,求解可得:
4 对比仿真
根据以上分析结果,对采用三电平控制和两电平控制技术的磁浮列车悬浮斩波器进行了对比仿真。采用的磁悬浮系统参数为:Ud=440 V,C=2 000 μF,L=300 mH,R=0.8 Ω。通过仿真,研究以下几方面的内容:电流纹波、电流响应速度、输入电源电压对输出电流的影响。
系统仿真原理图如图4所示,输出额定电流为30 A,开关频率为5 kHz。
4.1 电流纹波
图5a为两电平悬浮斩波器输出电流波形,其中iload为电磁铁上的电流波形,Vt1为T1的栅极电压控制波形,Vt4为T4的栅极电压控制波形。从图中可以看出,电流纹波峰峰值为0.24 A;而图5b 所示三电平悬浮斩波器输出电流波形中电流纹波峰峰值仅为0.02 A,远小于两电平悬浮斩波器的输出电流纹波。
4.2 电流响应速度
图6a为两电平悬浮斩波器输出电流阶跃波形,图6b为 三电平悬浮斩波器输出电流阶跃波形。从波形上可以看出,在相同的控制参数和条件下,输出电流从0上升到30 A,两电平悬浮斩波器的上升时间为15 ms,而三电平悬浮斩波器的上升时间为17 ms,三电平悬浮斩波器输出电流响应比两电平悬浮斩波器慢,但是相差较小。
4.3 输入电源电压对输出电流的影响
图7a和图7b 分别为Ud=300 V和Ud=600 V时两电平悬浮斩波器输出电流波形;图7c和图7d 分别为Ud=300 V和Ud=600 V时三电平悬浮斩波器输出电流波形。从波形上可以看出,当输入电压增加时,两电平悬浮斩波器输出电流波形纹波增大(峰-峰值从0.15 A增大到0.3 A),而三电平悬浮斩波器输出电流纹波没有变化。这说明三电平悬浮斩波器输出电流纹波并不随着输入电源电压的增大而增大。考虑到悬浮电磁铁可等效为一个大的感性负载,等效电阻R很小,电流变化率di/dt=Ud/L,因此可以通过增大输入电源电压Ud的方法,提高电流响应速度。
5 试验
在研制的悬浮斩波器上进行了三电平控制技术实验研究。试验中,Ud=440 V,C=2 000 μF,L=1.4 H,R=3 Ω,f=5 kHz。实验波形如图8所示。图8a为三电平悬浮斩波器T1和T4栅极电压控制波形;图8b为三电平悬浮斩波器给定20 A时电流的上升波形。从图8中可以看出,T1和T4栅极电压控制实验波形和电流跟踪波形与仿真结果基本一致,采用三电平控制技术的悬浮斩波器可以产生悬浮控制所需要的电磁铁电流,并且电流信号纹波很小。另外,由于实验中负载电磁铁的电感较大(L=1.4 H)导致上升时间较长(约为40 ms)。
6 结论
通过以上对比仿真和试验研究,可以得到以下结论:1)三电平悬浮斩波器具有两电平悬浮斩波器同样的简单结构,只需要通过改变控制方式就可以实现;2)三电平悬浮斩波器输出电流纹波较两电平悬浮斩波器小很多,有利于提高磁浮列车悬浮气隙的控制精度;3)三电平悬浮斩波器输出电流响应速度虽稍慢于两电平悬浮斩波器,但三电平悬浮斩波器输出电流纹波并不随着输入电源电压的增大而增大,可通过增大输入电源电压的方法,提高电流响应速度,弥补其响应速度稍慢的不足;4) 三电平控制技术可以应用于磁浮列车的悬浮斩波器,有助于进一步提高悬浮控制性能。
摘要：采用两电平控制技术的磁浮列车悬浮斩波器由于较大的输出纹波电流引起的悬浮力波动,影响了悬浮控制的精度和稳定性。提出了一种采用三电平控制的悬浮斩波器,分析了其主电路和工作原理,针对输出电流纹波、响应速度、输入电源电压对输出电流的影响等3方面进行了对比仿真分析,并给出了试验验证结果。
关键词：三电平,悬浮斩波器,电磁悬浮
参考文献
[1]蒋启龙,胡基士.磁浮列车斩波器研究[J].电力电子技术,1997,3(22):60-62.
[2]王宁,姚煊道.软开关悬浮斩波器研究[J].电力电子技术,2006,3(40):86-87.
[3]曾学明,徐龙祥,刘正埙.电磁轴承三电平PWM功率放大器研究[J].电力电子技术,2002,36(3):13-15.
干熄焦三电系统的改进实例 篇9
干法熄焦(CDQ)目前已成为我国焦化企业广泛应用的1项节能技术,其利用冷的惰性气体,在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦,吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉,产生蒸汽用于汽轮机发电,其经济效益十分可观[1]。上海梅山钢铁股份有限公司干熄焦项目为1#和2#焦炉移地大修配套项目,该项目于2007年开始建设,2008年4月投产,包括新建1座140 t/h干熄焦装置及1座6 MW的背压式汽轮发电机电站及相应的配套设施。它是国内目前唯一将锅炉与干熄焦本体分开操作的干熄焦系统,锅炉及发电机组由动能部管理,干熄焦本体由炼焦分厂管理。其电气控制系统应用了国内外先进的工业自动化技术,在国内同行业中属于领先水平。
本文主要介绍梅钢干熄焦从试生产阶段到稳定生产阶段所经历的电气控制系统改进过程,针对电气控制系统在实际应用中存在的缺陷进行了优化和改进,达到了操作简单、维护方便的目的,实现了干熄焦生产的自动控制,只需要3位操作人员(焦罐车司机、中控操作人员、现场巡检人员)就可维持其正常工作。
1 电气系统配置
该工程用电设备总装机容量6 125 kW,计算有功功率3 368 kW,约160台电动机,其中6 kV电动机2台,最大功率电动机为CDQ气体循环风机,功率为1 350 kW。发电机发电功率为16 830 kW,运行方式为全年发电,按年运行8 160 h计算,年发电量为137.33×106 kW·h。
梅钢干熄焦供配电系统包括炼焦35 kV配电室、干熄焦动力负荷中心、提升机负荷中心、除尘风机电气室和循环风机电气室。其中干熄焦动力负荷中心、提升机负荷中心和循环风机电气室设置在干熄焦控制中心楼内,由2路电源供电。
循环风机和除尘风机分别设有2个电气室,内有6 kV变频器,由动能部高压配电室供电。干熄焦控制中心楼内设2台6/0.4 kV动力变压器,容量分别为1 250 kVA和800 kVA,其主要供电范围有干熄焦本体工艺设备、焦运输系统、提升机系统、干熄焦环境除尘及生活设施等用电设备。低
压配电设备为固定单元柜,由厂家根据图纸直接装配预留接线端子现场接线,一些关键设备如装入装置和旋转密封阀的电气柜为随机附件,从国外整体进口。
2 控制系统配置
整个系统采用美国罗克韦尔公司ContolLogix1756和MicroLogix1500系列的PLC系统进行控制。主要设备的操作在机旁和中控均采用PLC系统控制,即:自动-PLC自动控制;中控手动-PLC联锁控制;机旁手动-PLC解联单独控制。[2]
控制系统可分为干熄焦本体、提升机控制系统、干熄焦除尘地面站和APS四大子系统,其控制系统构成如图1所示。
其中APS的PLC为MicroLogix 1500,它可将APS的状态信号通过继电器回路传送给提升机PLC,同时也接收提升机通过继电器回路或焦罐车通过收、发信器传送的控制信号,从而实现APS,电机车,提升机和干熄焦本体的联锁控制。
3 电气系统的优化改进
由于梅山干熄焦系统是总包工程,很多设计都为“公版”设计,并且这也是梅钢第1套干熄焦系统,生产维护人员在无任何生产实践经验的情况下边摸索边掌握其特性,因此一些未结合梅山生产实际的问题在项目运行投产后逐渐暴露出来。在试生产阶段经常出现电气故障停机并发现有些可引发安全生产事故的电气控制隐患,技术人员边维持生产边进行改进,努力做到低投入高产出。改进后系统逐渐达到了稳定,降低了生产事故发生的概率并提高了生产效率。就电气系统来说,改进主要集中在皮带系统、工艺除尘系统、提升机系统、操作控制系统和传感器等几个方面。
3.1 皮带系统
运焦皮带系统在投产之初,出现无报警停机的现象,有时连续几d都工作正常,而有时1 d却出现几次无报警停机,严重影响了干熄焦的正常稳定生产。后应用RSlogix5000编程软件的I/O点监视功能发现,部分翻板的油缸不能保持在限位位置,导致限位信号丢失,从而造成皮带联锁停机。该问题涉及到9个电液动油缸。由于我厂的备件是统一型号的油缸,更换油缸将造成极大的浪费,并且影响生产,因此只能从程序入手。运焦系统共D101,D102,D103,D104四条皮带,可有四种料线运行方式,如表1所示。
皮带系统在排焦过程中必须要有相应的翻板信号联锁才能正常运行,为了在不影响皮带安全运行的前提下,忽略皮带运行过程中产生的翻板限位丢失,在PLC程序中屏蔽掉皮带运行过程中的翻板限位联锁条件,并加入了逻辑判断条件,判断是否为翻板引起的故障。例如料线一在运行时,V103开限因油缸未能保持而丢失,将在操作员画面中显示“翻板故障”报警,同时PLC向V103发出打开指令(包含超时保护),使V103开限重新保持住,保证与之联锁的皮带不受该故障的影响而停机。
3.2 工艺除尘系统
干熄焦1DC除尘排灰控制系统在设计时由统一的指令控制两组共四台电动机自动运行,当现场旋钮打到“中央控制”时,可以在中控的操作画面上选择“中央自动”和“中央手动”两种操作方式。这两组电动机对应着两个仓位,却只能统一运行于“中央自动”和“中央手动”状态,当有一组电动机出现问题时另一组电动机也要停下来,影响了排灰的效率。
通过修改PLC程序和操作画面,可实现干熄焦1DC排灰操作画面的分组操控,让每组电动机可以独立运行于“自动控制”和“手动控制”状态,提高在单台电动机出现问题时整体设备的工作效率,修改前和修改后的操作画面如图2所示。
生产中,操作人员在发现有一组电动机出现问题时,只需要将有问题的这组电动机切换到“中央手动”即可,或者当两组电动机都处于“中央手动”时,可以分别控制每组电动机的启动和停止。
3.3 提升机系统
3.3.1 避免重罐事故
熄焦车要同时拖动两台焦罐车进行生产,主流程为:1#焦罐车接焦,2#焦罐车到提升机井架下受2#空焦罐,1#焦罐车到提升机井架下送1#满焦罐,2#焦罐车接焦[3]。由于是重复性的工作,在司机观察不仔细的情况下,就有可能在受罐时,将刚接完焦的焦罐车停在提升机井架下,当另一空罐放下时,就会落在有红焦的焦罐上,从而造成重罐事故。该问题在试生产阶段就出现过,幸亏当时地面人员及时发现并通知司机按下“提升机紧急停止”按钮才未造成重大生产事故。
针对重罐事故各厂家采取的方法不同,有的厂家采用IR电缆来实现三车联锁,防止重罐事故。由于梅钢干熄焦设备已经投产使用,重新添加设备比较麻烦,并且涉及到多个设备安装厂家的协调问题,因此在现有条件下对运焦控制系统进行改进,修改后的控制逻辑见图3。
在逻辑图中加入了不允许动作指令m.30。以2#焦罐车为例,当2#焦罐车有罐 (m.12=1)时,1#焦罐车无罐(m.13=0),而2#焦罐车却进入了提升机井架下(m.2=1),这时2#焦罐车提升机禁止条件满足,即使司机误操作,按下允许提升机动作(f.11=1),2#焦罐车“允许动作指令”仍不会发出,从而从电气逻辑上避免了重罐事故的发生,有效防止司机的误操作。
3.3.2 将提升机与本体的PLC网络合并
提升机是干熄焦的重要组成部分,负责焦罐的运输,起到衔接焦罐车和本体的作用,由中国冶金起重行业的龙头企业太原重工有限公司总承包,其涉及到的主要接口有焦罐车与提升机的通信、提升机与干熄焦本体的通信。提升机与干熄焦本体的通信以电气继电回路为主,提升机电气室在中控楼1楼,本体电气室在中控楼2楼,在监控设备的工作状态时十分不方便,并且若要在中控操作画面上加入一些提升机设备监控点也不容易实现。
由于提升机和本体PLC都采用AB公司的ControlLogix 1756系列,因此可以考虑用以太网卡实现两段网络互联。在提升机的扩展机架中插入1756-ENBT网卡,经过组态就可在编程器的网络配置RSLinx中发现该网卡,将网卡IP设为与本体PLC属同一网段的地址,用带屏蔽层的超五类线将其接入本体的交换机中[4]。网络修改前后的信号流程如图4所示。
在联入该交换机的服务器上运行操作画面编辑软件RSstudio SE就可方便地读写提升机的参数,简化了信号传送的中间环节,并可以与电气继电回路并用,确保通信的畅通与可靠。
3.4 操作控制系统
在原有的操作画面中,提升机的状态监测点比较少,并且是以文字的形式显示,操作人员掌握起来较难,在某个状态出问题而导致联锁停机时,操作员也无法直观判断到底是在哪个位置出了故障。由于涉及到的提升机的状态监测点都是由电气继电器回路传送至中控,因此若要添加监控点就要重新布线,实施起来比较麻烦,而将提升机PLC的网络并入本体PLC网络后由于提升机的所有监测点都可以通过以太网方便读取,因此在操作画面中加入提升机的状态监测变得可行。为了使操作画面直观明了,同时又方便读取提升机工作时重要的联锁参数,选取了故障率较高的点和在联锁控制中起重要作用的点进行监控,利用画面编辑软件RSstudio SE就可以编辑状态监测画面,如图5所示。
该画面集成了提升机提升与走行的位置监测点、高度与行程指示、电动机电流指示、极限保护点、工作状态显示、与提升机连锁的APS状态指示以及装入装置的状态指示。利用该画面,操作人员或设备维护人员可以清楚地分析出提升机的工作状态和故障原因,而不再需要专门的技术人员读取PLC程序来分析故障。在节假日或技术人员不能及时赶到的时候,该监测图的优势就得以发挥,原来排除一次故障要在1 h左右,现在甚至操作人员就可看出故障原因,直接通知检修人员更换或维修设备,大大减少了设备故障停机时间。并且由于网络通信比较方便,提升机和本体的所有点都可以在画面上集成,因此还可以进一步优化。
3.5 传感器
干熄焦系统使用了大量的传感器用于信号检测,生产中偶尔出现被检测物体到达指定位置传感器不发出信号,或被检测物体没有到达指定位置却发出“假信号”的情况[5]。由于传感器所起的作用极为关键,因此一旦出现故障就有可能造成严重的生产事故。梅钢干熄焦生产之初,提升机与焦罐车的发信器与受信器就遇过类似问题。当时由于焦罐车在井架下走行时“提升机允许”受信器误发出允许提升信号,导致焦罐车撞击放下的吊钩,造成停产事故。这种事故发生了3次,最长的一次停产近6 h,直接损失达8万元人民币。
根据传感器工作原理及其在生产中所起的作用,可以把它们归结为两大类:(1)不发信号产生事故类;(2)发“假信号”产生事故类。对于第1类情况,我们对重要的位置检测采用多个传感器并联的解决方式,当一个传感器损坏或位置偏离不能正常检测时,其他并联其上的传感器可以正常工作;对于第2类情况,我们采用多个传感器串联的方式,这样即使有一个传感器发假信号,也不能把假信号传递出去。
对重要位置的传感器采用上述改进方法后,事故发生概率由每月的1～2次变为改进后近1 a都未发生,大大节约了设备维修费用,确保了干熄焦生产的安全可靠。
4 结束语
通过对梅钢公司干熄焦电气控制系统的改造,已使干熄焦三电系统能够安全稳定运行,干熄率可达到97%,在全国的干熄焦行业中属于较高的水平。改造经验证明,根据现场实际情况,对控制程序、人机画面、控制参数等进行适当的改进和优化,只需投入较少的人力、物力就可取得较大的设备、安全改进。目前干熄焦三电控制系统还面临着如何让一台变频器带动两台旋转电动机,实现旋转焦罐快速对位以及通过电气系统保护提升机行星减速机等问题,这些问题需要与操作方、机械检修方等共同解决。对电气控制系统的改进也是一个边学习边提高的过程,希望此文能给从事干熄焦电气控制系统维护的同志提供借鉴。
参考文献
[1]潘立慧,魏松波.干熄焦技术[M].北京:冶金工业出版社,2005.
[2]邓李.Control Logix系统实用手册[M].北京:北京机械工业出版社,2008.
[3]潘立慧,魏松波.炼焦新技术[M].北京冶金工业出版社,2006.
[4]林山.Windows XP局域网建设应用实践与精通[M].北京:清华大学出版社,2003.
NPP三电平变流器损耗分析 篇10
关键词：三电平,NPP,压接式IGBT
1 引言
由于三电平变流器的结构简单, 体积小, 使用功率器件数量最少, 高可靠性的特点, 在中高压、大功率变换器领域, 三电平变换器结构已成为主流拓扑。使用最新高压功率器件压接式IGBT, 采用三电平拓扑结构, 可输出3.3k V、6.6k V和10k V的额定电压。
三电平拓扑结构常用NPC结构, 如图1 所示。NPC三电平应用于高压大功率变流器时, 由于内外管损耗不一致, 散热设计困难; 存在大环流回路和小环流回路, 对结构设计要求高, 限制了变流器开关频率和输出容量的进一步提高。
三电平NPP拓扑结构如图2 所示。主要优点为每只开关管承受的电压一致Vdc/4, 开关损耗为NPC拓扑结构的一半, 内外管损耗一致。并且由于每只开关管承受电压的降低一倍, 开关管的安全运行区余量有很大的提高。
文献[1]、[2] 分析了NPC三电平变流器的功率器件导通规律, 并给出了NPC三电平损耗计算方法; 文献[4] 给出了由IGBT手册估算IGBT动态损耗的方法;本文按照文献[3] 的方法, 首先分析了NPP三电平变流器的导通规律, 在此基础上, 依据厂商提供的IGBT产品参数, 给出了计算NPP三电平IGBT通态损耗和开关损耗的方法, 最后就计算结果和实验测量结果进行了比较。
2 NPP三电平换流过程分析
如图2 所示,NPP三电平每相有六个开关管和六个续流二极管组成, 交流输出由三个位于不同位置的开关顺序决定, 当与正电压相连的开关(S1,S2) 导通时输出正电压; 当与零电压相连的开关(S5,S6) 导通时输出零电压; 当与负电压相连的开关(S3,S4) 导通时输出负电压。
NPP拓扑换流过程如图3 所示:
a. 开关管S1和S2同时导通,S3和S4同时关断,如图3(a) 所示: 电流从逆变电路流向负载, 从P点经S1和S2到达输出端A; 输出端A电位等同于P的电位,为Vdc/2。
b. 开关管S1和S2同时导通,S3和S4同时关断,如图3(c) 所示: 电流从负载流向逆变电路, 从A端经过续流二极管D1和D2流进P点; 输出端A电位等同于P的电位, 为Vdc/2。
c. 开关管S1、S2、S3和S4同时关断, 如图3(b) 所示: 电流从逆变电路流向负载, 从中性点o点经箝位开关管S5 和二极管D6 到达输出端A; 输出端A电位等同于o的电位, 为0。
d. 开关管S1、S2、S3和S4同时关断, 如图3(d) 所示: 电流从逆变电路流向负载, 从中性点o点经箝位开关管S6和二极管D5到达输出端A; 输出端A电位等同于o的电位, 为0。
e. 开关管S3和S4同时导通,S1和S2同时关断, 如图3(e) 所示: 电流从逆变电路流向负载, 从负电位n点经由箝位二极管D3和D4到达输出端A; 输出端A电位等同于n的电位, 为-Vdc/2。
f. 开关管S3和S4同时导通,S1和S2同时关断, 如图3(f) 所示: 电流从负载流向逆变电路, 从A端经过S3和S4流进n点; 输出端A电位等同于n的电位, 为-Vdc/2。
根据上述工作模式可知:S1和S2、S3和S4的工作状态正好相反, 工作在互补状态,S1和S2、S3和S4共同承受正向阻断电压为Vdc/2, 每相桥臂中开关管导通时间基本相等, 即S1、S2、S3、S4损耗一致,D1、D2、D3、D4损耗一致。S5、S6工作在互补状态, 损耗一致;D5、D6损耗一致。
3 功率器件损耗计算方法
IGBT的损耗[5]主要由以下原因构成:
3.1 通态损耗计算
器件的通态压降和通态损耗可以通过下式计算:
其中rT为器件导通内阻;VT0为初始饱和压降;VT为通态压降;I为导通电流。
VT0和VT0可以通过器件传输特性曲线求取, 将动态压降和电流近似成线性关系。图4 为I X Y S的T1800 G B45A的传输特性曲线, 动态压降和电流近似成一条直线, 与横轴的交点即为VT0, 斜率为器件导通内阻rT。
器件平均通态损耗计算方法:
假设负责电流I=Imsin(ωt), 在一个载波周期内器件的损耗计算表达式为
其中TC为载波周期,D为器件导通占空比,I为负载电流。
对上式进行积分, 可得到器件在一个周期Ts内的平均损耗。假设器件在一个周期Ts[0,2π] 内导通区间为[θ1,θ2], 则其平均损耗表达式为
其中D=Msin(ωt+θ),θ 为功率因数角,M为调制比。
3.2 开关损耗计算
器件手册一般给出器件在标称电流、特定的电压、门极电阻、门极电容下的开通损耗Eon和Eoff, 则t时刻IGBT的开关损耗为Eonsin(ωt)、Eoffsin(ωt), 再乘以电压电流系数。设开关频率fs, 在导通区间为[θ1,θ2], 则器件在一个调制周期Ts的平均开关损耗为
3.3 器件总功率损耗及结温的计算
在开关频率fs下, 器件的平均损耗为
4 NPP三电平变流器功率器件的损耗计算
采用单极性SPWM正弦调制,NPP三电平变流器的器件通态占空比在不同工况下的取值如表1 所示。按照最大损耗考虑, 取调制度M=1, 功率因数在[-1,1] 区间上取值。
本文假设S1和S2、S3和S4同时开通和关断, 动静态完全均压, 则S1和S2、S3和S4通态损耗和关断损耗完全一致。
4.1 主管IGBT(S1、S2、S3、S4) 损耗计算
由第2 节NPP三电平换流过程分析可知,S1和S2开通和关断完全一致, 损耗一致;S3和S4开通和关断完全一致, 损耗一致;S1和S2、S3和S4的工况对偶,因此S1、S2、S3、S4的损耗相同。以S1为例, 计算方法如下:
S1在V>0、输出负载电流IL>0 期间斩波, 导通取件为[0,π-θ], 导通占空比为D=Msin(ωt+θ), 则其通态损耗为
其中,VT0为IGBT的通态压降,Im为交流电流的幅值。
考虑到S1的导通区间为[0,π-θ], 则器件S1在一个调制周期Ts的平均开关功耗为:
4.2 主管(S5、S6) 损耗计算
S5与S6工况对偶, 损耗一致。以S5为例, 计算方法如下:
在V>0、I<0 与上桥臂S1、S2交替导通, 导通区间为[0,π-θ], 导通占空比D为1-Msin(ωt+θ); 并且在V<0、I>0 与下桥臂S3、S4交替导通, 导通区间为[π-θ,π], 导通占空比D为1+Msin(ωt+θ)。
考虑到S5的斩波区间为为[π-θ,π], 则器件S5在一个调制周期Ts的平均开关功耗为:
4.3 二极管(D1/D2/D3/D4) 损耗计算
D1和D2开通和关断完全一致, 损耗一致;D3和D4开通和关断完全一致, 损耗一致;D1和D2、D3和D4的工况对偶, 因此D1、D2、D3、D4的损耗相同。以D1为例,计算方法如下:
S1在V>0、输出负载电流IL<0 期间斩波, 导通取件为[π-θ,π], 导通占空比D为1-Msin(ωt+θ), 则其通态损耗为
考虑到S1的导通区间为[π-θ,π], 忽略二极管开通损耗, 则器件S1 在一个调制周期Ts的平均开关功耗为:
4.4 二极管(D5、D6) 损耗计算
D5与D6工况对偶, 损耗一致。以D5为例, 计算方法如下:
在V>0、I>0 与上桥臂D1、D2交替导通, 导通区间为[0,π-θ], 导通占空比D为1-Msin(ωt+θ); 并且在V<0、I<0 与下桥臂D3、D4交替导通, 导通区间为[π-θ,π], 导通占空比D为1+Msin(ωt+θ)。
考虑到D5的斩波区间为为[0,π-θ], 则器件D5在一个调制周期Ts的平均开关功耗为:
4.5 小结
结合第4.1-4.4 节可以看出,
1) 开关频率只和开关损耗有关, 与通态损耗无关;
2) 调制度只和通态损耗有关, 和开关损耗无关, 调制度为1 时, 通态损耗最大;
5 计算结果和实验结果对比
5.1 计算结果
变流器交流输出3300V, 直流母线电压5400V,则PO、ON电压为2700V, 额定电流692A, 开关频率1k Hz,IGBT选择全部选择IXYS压接式IGBT,4500V档的T1800GB45A[6], 双面散热。T1800GB45A手册给出技术参数如表2 所示:
根据以上数据及计算方法, 变流器单相功率模块器件的损耗归纳如表3。
5.2 实验结果
对于功率器件总的损耗测量存在一定困难, 主要是导通时Vce和关断时的Vce差值很大, 准确测量功率器件的通态压降, 需要特殊的测量方法。同时我们注意到在通态电流、门极电压和环境温度确定的情况下, 功率器件的通态压降是确定的值, 可以准确确定额定电流下的通态损耗。为验证计算方法的有效性, 实验对器件在单周期内的开关特性进行了测试, 获得器件的开关过程的数据, 并与计算结果进行比较。
电压、电流通过Tek示波器DPO3054 和电流探头CWB30B、电压差分探头THDP0100 进行测试, 在峰值电流978A条件下测得功率器件的开通和关断的电压、电流波形, 两者乘积可得损耗功率关于时间的波形, 在开关过程时间内对函数积分即可求得开关损耗。测试值和表3 的计算值总结为表4 所示。
二极管的开关损耗本身较小, 受测量工具影响, 测量值与理论计算值误差范围较大。
6 结束语
本文分析了N P P三电平换流器的导通规律和换流过程, 给出了N P P三电平换流器功率器件损耗计算方法。通过实验和计算对比, 验证了损耗计算方法的有效性。
参考文献
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