四象限运行

四象限运行（精选8篇）

四象限运行 篇1

微型电网是将一定区域内的负载与微型电源整合成可控制的系统以提供电力给用户。微型电网技术主要包括微汽轮机、燃料电池、风力机、太阳能光电、储能技术等, 其特点包括即插即用、规模可变、余热发电、可在孤立和并联运行间平稳转换。此外, 微型电网应能提供设备即插即用的功能, 即系统内模块可任意变动位置而不需调整任何监测参数与保护设定阈值。微型电网孤立运行时, 因可再生能源机组系统内大都含有变频器, 除传统的过电流保护方式和保护协调观念需要调整外, 分散式电源控制、电力潮流控制以及系统扰动下的卸载控制等, 均需作相应的调整[1,2]。

本文主要研究一个与城市供电并联的微型电网在功率调节系统四象限运行条件下的动态特性, 通过数学模型构建微型电网系统的系统结构模型、系统组件模型, 然后利用MATLAB的Sim Power Systems模块对各模型进行动态特性模拟, 所得结果可作为功率调节系统设计与应用的重要参考[3]。

1 微型电网系统的数学模型

1.1 状态空间表示法

状态空间法是利用一组首阶微分方程构建系统组件及整个系统的动态模型, 此法可将组件模块化后进一步加以连接, 如此可使研究的系统结构具有弹性且多元化。 利用状态空间法, 系统组件可表示为[4,5]:

式中, [x]是n维状态参数矩阵, [u]是m维输入矩阵, [A]、[B ]分别为nxn维系数矩阵和nxm维控制矩阵, p是微分算子。

1.2 微型电网系统结构

假设与城市供电系统并联的微型电网由一套容量为68k W的微型汽轮机系统, 一套容量为32k W的太阳能发电系统, 一套容量为98k W的功率调节系统, 静态负载以及其他组件构成。其中微型汽轮机系统由微型汽轮机、永磁式发电机、转换器和控制机构组成;太阳能系统由太阳能光板、转换器和控制机构组成;功率调节系统由蓄电池、转换器和控制机构组成。在一定程度上, 各系统中的转换器和控制机构都是相似的。两组静态负载功率均为27.5k W, 外加一组选择性负载, 功率为19k W。图1为系统组件功率潮流, 图中各组件的实功与虚功关系可表示为:

功率调节系统的四象限运行动态特性为:

式中, PMG, QMG为微型电网的实功率与虚功率, PMGT1, QMGT1为MPS的实功率与虚功率, PPV1, QPV1为PVPS的实功率与虚功率, PPCS, QPCS为PCS的实功率与虚功率, PL1, PL2, PL3, QL1, QL2, QL3为SL的实功率与虚功率。

2 系统组件的数学模型

2.1 太阳光电系统模型

太阳能光电系统由许多太阳能电池经过串联或并联组成, 太阳能电池由多个P-N结半导体组成, 将光能转化成电能。如图2所示, 用一个电流源表示太阳能模块的等效电路, 其中电流源Iph为太阳能板经光照后产生的电流, Rs和RSH为材料内部的等效串联和并联电阻, Ipv, Vpv表示光电板输出的电流和电压, RL为外加负载。一般情况下, 为简化分析将Rs和RSH忽略不计, 太阳能电池输出电流、电压的关系为[6,7]:

式中, Ipv, Isc分别为太阳能电池输出电流和短路电流, Voc, Vmp, Imp分别为太阳能电池开路电压, 最大功率处的电压及电流, Ett, Est为太阳能日照强度和参考强度, α, β为太阳能电池温度系数和电压温度系数, Ta为环境温度[8]。

对于大部分微电网系统, 风力发电与太阳能发电系统均具适和最大功率点追踪的控制策略。根据典型太阳能电池P-V曲线, 最大功率追踪根据功率与电压的变化斜率来调整电压以追踪最大功率点。当d P/d Vp>0时, 电压Vp增加, 当d P/d Vp<0时, 电压Vp减少。图3为据此准则设计最大功率追踪控制器结构。

2.2 功率调节系统模型

本文使用的功率调节系统搭建在一个低压转换平台上, 通过弹性与高模组化的电力电子结构提供较宽的频带特性。通过功率调节系统的宽频特性强化和提高智能电网的性能、品质及可靠度。本功率调节系统根据系统需求调节控制实功率和虚功率。在市网停电条件下, 设定系统孤岛运行模式或关闭系统, 继续为负载供电。当市电恢复供电后, 功率调节系统重新并联, 允许无缝连接到市电。而图4为一个功率调节系统实功率与虚功率控制策略示意图, 包括转换器、直流连接界面、市电与耦合单元以及需量控制器。在此控制模式下, Pref, Qref为设定值, 通过这两个设定值, 可使功率调节系统达到四象运行。微型电网在固定功率模式下, Pref, Qref可由式 (2) , (3) 求得。

2.3 微汽轮机模型

微型汽轮机模型与汽轮机模型相似, 模块结构包括汽轮机和控制系统。控制系统包括速度控制、温度控制、加速度控制和燃料控制系统。通过改变汽轮机速度控制参数, 并控制原动机稳定运转, 使汽轮机在设定参数下运行。温度控制可预防原动机超温, 当温度过高时温度控制传输信号至燃料系统降低燃料输入。加速度控制是当原动机启动或加速到额定转速时, 传送控制信号至燃料系统使转速不会持续上升, 燃料控制系统主要控制输送至汽轮机燃料的多少。

汽轮机等效模型包括温度控制、速度控制、加速度控制以及燃料控制等四个主要控制系统。根据转速误差, 通过比较速度控制信号、加速度控制信号及温度控制信号, 选择最小值作为燃料控制信号, 最后通过燃料控制系统控制输入燃料量。汽轮机一方面输出, 另一方面产生废热, 并通过温度控制系统得到温度控制信号。

2.4 永磁发电机模型

永磁发电机常用于交流发电系统, 如微汽轮机、风力发电机等。永磁体发电机原理与同步发电机原理相似, 不同之处在于使用永磁体代替同步发电机的激励系统, 并具有消除碳刷或滑环的好处。永磁体发电机动态方程可表示为:

式中Vd, Vq为d轴和q轴电压, id, iq为d轴和q轴电流, Ld, Lq为d轴和q轴漏电感, R为定子侧电阻, ωr为转子角速度, λ为永磁体磁通量, P为极。

3 动态特性模拟

3.1 Sim Power Systems模块

与市电并联的微型电网Sim Power Systems模块结构如图5所示, Zone1的Sim Power Systems模块如图6所示。

3.2 模拟顺序

图7为模拟时序图, 0秒时所有系统组件均连接到系统, 此时PCS在第Ⅰ象限运行, 实功率为正, 虚功率也为正。10~15秒时PCS运行在第Ⅳ象限, 实功率为正, 虚功率为负。15~25秒时PCS运行在第Ⅲ象限, 实功率为负, 虚功率为负。25~30秒时PCS运行在第Ⅱ象限, 实功率为负, 虚功率也为正。

3.3 模拟结果

图7为系统四象限参数运行模拟的时序图, 图7 (a) 和图7 (c) 为具有相同功率输出的两条汇流排, 差别在于69k V汇流排提供了较多的实功率给变压器。图7 (g) 为微型电网实功率在-90k W和30k W之间的变化情况, 其值等于微电源、功率调节系统、以及负载功率的总和。图7 (e) 为在设定从输出变成输入时功率调节系统的实功率。图7 (i) 和图7 (k) 的实功率均为常数, 这是因为这些组件的实功率并未受到功率调节系统即系统输出功率变动的影响。图7 (b) 和图7 (d) 为具有相同虚功率输出的两条汇流排, 差别在于69k V汇流排提供了较多的虚功率给变压器。图7 (h) 为微型电网虚功率在-50k VAR与50k VAR之间的变化情况, 其值等于微电源、功率调节系统、以及负载功率的总和。图7 (f) 为在设定从输出变成输入时功率调节系统的虚功率。图7 (j) 和图7 (l) 的虚功率几乎为常数, 这是因为这些组件的虚功率并未受到功率调节系统即系统输出功率变动的影响。

4 结论

本文探讨了一个与市电并联的微型电网系统在功率调节系统四象限运行情况下的动态特性。研究结果表明该功率调节系统能在不影响其他系统组件的情况下进行四象限输出控制;此微电网系统也能稳定运行, 各种微型电源运行形态与预计完全符合, 为功率调节系统设计与应用提供重要参考。

参考文献

[1]J.Stevens.Development of sources and a test-bed for CERTS microgrid testing[J].IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2004, (2) :2032-2033

[2]S.Krishnamurthy, T.M.Jahns, and R.H.Lasseter, The operation of diesel gensets in a CERTS microgrid, IEEE Power Engineering Society General Meeting Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008

[3]I.J.Balaguer, Q.Lei, S.Yang, U.Supatti, F.Z.Peng, Control for Grid-Connected and Intentional Islanding Operations of Distributed Power Generation, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011, 58 (1) :147-157

[4]周念成, 闫立伟, 王强钢.光伏发电在微电网中接入及动态特性研究[J].电力系统保护与控制, 2010, 38 (14) :119-127

[5]张超, 王章权, 蒋燕君, 等.无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用[J].电力电子技术, 2007, 41 (7) :3-5

[6]J.A.Gow, C.D.Manning.Development of a Photovoltaic Array Model for Use in Power Electronics Simulation Studies[J].IEEE Proceedings on Electric Power Application, 1999, 146 (2) :193-200

[7]M.G.Villalva, J.R.Gazoli, E.R.Filho.Comprehensive Approach to Modeling and Simulation of Photovoltaic Arrays[J].IEEE Transactions on Power Electronics, 2009, 24 (5) :1198-2008

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四象限运行 篇2

“客户四象限管理法”，用以评价客户在企业中的价值度，分别以客户的忠诚度和“相对”利润为横、纵坐标轴，利用业务合作过程中的管理流程，做好各阶段运营数据的积累，采用相对科学的评分规则，对忠诚度所涵盖的采购比例、采购连续性、回款评价、合作方式、违约率等和“相对”利润的加权计算，按评分规则进行打分，用数据模型定位客户在象限中的位置，确定客户地位和维护指数，达到客户细分管理的目的。

客户细分的四象限图中的每一象限还可以继续细分，也可以形成更加形象的闪点式的点阵图，将客户自然归位。一象限确定为绿色，是企业生命线客户；二象限为浅绿色，是支撑客户；三象限为麦黄色，是可培养客户；四象限为红色，是业务运作的警戒线。

对于任何的管理工具，重要的是应用好和发挥好，并不断赋予新内涵。客户的四象限管理法要做到独特和行之有效，应重点从以下几方面做出努力：

一、 要与客户关系管理相结合不同象限、不同权重的客户采取不同的维护方向和精力分配，做出不同的维护方案，使深度营销的理念不断深化。

二、 要与营销策略相结合 分析各象限客户销量占总销量的比例及一、二象限客户在行业中的知名度和经营水平，思考下一步的营销策略和攻关方向是否需要调整，

三、 要与队伍的营销能力评价相结合 分析象限中客户群结构和直销客户销量比例及客户的行业地位，考量客户层次是否与我们企业的市场地位相匹配，是否与企业付出的人力物力相匹配，从而考虑队伍的营销能力是否需要调整。

四、要与客户价值度低的原因挖掘相结合譬如采购比例低、采购间断不连续、货款回笼不诚信、违约率高、价格及利润率相对较低等，所挖掘出的影响客户价值度低的不同原因，要找准客户不同的关注焦点，摸清客户不同的偏好，加大攻关力度，对症下药，分析出提升客户价值度的有效途径，改变客户在象限中位置。

五、要与企业的产品货源分配相结合。在供货紧张时不可凭感觉、也不可凭关系平衡货源，要以客户在象限中的地位，分配货源去向。一象限客户要保证用货量，进行重点维护；二象限客户要保证定量供应和重点维护；三象限客户要以维护合作关系不断为原则少量供应；四象限客户要关注其运行状况，根据其经营动态来确定是否与其合作，做到透明化管理，避免暗箱操作。

纯无功四象限电能测量应用研究 篇3

静态电子式电能表的四象限测量功能, 使精准记录电网关口正、反向有功, 正、反向感性无功, 正、反向容性无功电能值成为可能, 这对发电侧与电网侧的利益界定意义重大。但当被测对象的特性接近于一个纯粹电抗元件时, 会发生一种判别上的困难。

1.1 纯无功四象限电能测量的实际案例

某省电网一个220 k V变电所, 用兰吉尔ZMB405T647多功能5 A电子表, 对一电抗器进行电能计量。表计设定为±A、±Ri、±Rc6个测量值, 在经过一段时间的计量后, 发现在+Ri和+Rc寄存器中都记录了一定数量的电能值, 大体上+Ri约1/3, +Rc约2/3。用带矢量显示的标准表在现场对该表进行检验, 可以看到电流相位相对于电压在89°~90°之间摆动, 当时负载电流约为0.85 A。

一个纯电感性负载, 为什么会记录下容性电能值呢?这要从电子式电能表的四象限无功电能测量原理来分析。

1.2 造成感性无功与容性无功同时计量的原因

电子式电能表的四象限无功测量中, 有功电能和无功电能的方向 (正负) 是由电流矢量的分量与电压矢量的关系决定的。当电流分量与电压同相时, 记为正;反相时, 记为负。在四象限无功测量中, 除了标定功率方向的方法与有功相同以外, 在同一个方向上的无功电能, 还要区别是感性无功还是容性无功。是感性无功还是容性无功的判别标准, 是以有功电能的方向为参考的。当有功电能的方向与无功方向一致时, 这部分无功被记作感性无功Ri;当有功的方向与无功的方向相反时, 该部分无功记作容性无功Rc。

这种测量原理有时会导致一个困难:当有功 (指电流的有功分量) 绝对为0时, 如何确定此时无功的性质呢?生产厂家最初的假定是, 这种情况在实际应用中不存在, 因为任何电抗器都有电阻, 因而有有功分量;任何电容器组都有损耗, 从而具有等效电阻。因此认为, 纯无功测量只是在理论上存在, 实际使用中不会存在。这是各个厂家设计四象限无功测量的理论基础。

然而事实上, 这种设计思想能否适应全天候应用的真正限制在于表计的测量灵敏度。当有功电流分量低于表计的启动电流值时, 表计检测不到这部分有功的存在, 不能形成任何脉冲, 从而无法判定有功的方向, 此时的表计就进入纯无功的测量状态, 由于作为参考方向的有功不存在了, 无功的性质判别就会因偶然的因素被随机地确定为Ri或Rc。

就上面的例子来分析:很明显, 0.85 A的相电流不到表计满载电流5 A的20%, 又由于电抗器电阻极小, 负载基本上为纯电抗性质, 其有功分量极低, 已经低于表计的启动电流, 从而无功测量的性质判定进入随机状态。

1.3 实验数据

为了验证这个结论, 我们在数字显示的标准校表台上进行上述分析的测试。其实验数据如表1所示 (试验表计ZMB405T446, 标称电流5 A) 。

表中的Fq和Fp分别是无功功率因数和有功功率因数。由于数字显示的量化性质, 当Fq=1.000 0时, Fp并不严格为0。此时在矢量图上只是稍稍偏离90°角一点点, 表中所记时间是一个大概值。

上述数据说明, 当Fp>0.000 7以上时, 有功计量进入启动状态。此时可在1 min内从ZB表面板上的有功LED显示中数到1个左右的脉冲。在这种状态下, 无功电能被稳定记入+Ri寄存器。当Fp<0.000 5以下时, 有功计量不能进入启动状态, ZB表面板上的LED灯常亮, 表示无任何有功负载, 此时间段内的无功被随机地分别记入+Ri和+Rc寄存器。

2 纯无功电能测量在实际应用中的解决对策

弄清了上面的原因后, 对于怎样读取电能表计的计量数据, 就能胸有成竹, 明确无误。

对于专门用于测量电抗器或电容器组的电能表计, 如果是设定为±A、±R 4个测量值, 则可以不分无功性质直接读取。因为既然是“纯”无功测量, 必然就是电抗元件本身性质的无功, 即当被测对象是电抗器时, 此时的R一定就是Ri;当被测对象是电容器组时, 此时的R就一定是Rc。

如果表计被设定为±A、±Ri、±Rc6个测量值, 如果要计算±R, 则毫不犹豫地将+Ri和+Rc加在一起, -Ri和-Rc加在一起, 它的总和就是这个电抗元件的实际无功电能。对于考核和收费, 一定准确无误。

实际应用中, 电容器组可能比较不容易产生上述类似情况。因为根据电力电容器产品损耗角指标, tanδ (%) 约在0.2~0.008之间, 相应的损耗角是在11.31°~0.46°之间, 有功分量较大, 因此无功性质的判定不容易进入随机状态。

但在电铁牵引变线路上, 空载状态下, 往往会出现上述随机计量的类似情况。当区间内无机车运行时, 线路在空载状态下会呈现容性, 这时候上述情况就会发生, 解决的办法也与上面所述相同。

3 出现感性无功和容性无功随机计量的一般判别

根据上述原理, 我们可以推得, 电能表是否进入随机的无功计量状态与下述因素有关:

(1) 电网中电抗元件的实部分量 (比如电阻、漏电阻、等效电阻等) ;

(2) 电能表的动作灵敏度 (启动电流大小) ;

(3) 当前实际的负载电流, 用公式可表示为, 当Fp

4 结语

静态电子式电能表的四象限无功测量功能, 为供、用电双方的利益界定提供了可靠的技术手段。但电能表厂家对纯无功条件下的测量原理, 考虑得还不够周全。不过, 当我们理解并证实了它的测量原理以后, 在实际应用中, 只要注意选择适当的计量单元数据, 仍然可以得到正确的计量值。

摘要：从分析一个纯无功四象限电能测量的实例入手, 说明了造成Ri和Rc同时计量的原因, 并以实验数据加以证实, 指出实际测量中选取计量单元数据的方法与对策, 并推导出发生上述现象的条件判别式。

关键词：纯无功,感性无功,容性无功,启动电流,功率因数

参考文献

[1]苏志扬.四象限无功电能测量[J].电测与仪表, 1999 (11)

[2]杨林, 王猛.无功计量标准装置的建立及量值比对[J].电测与仪表, 2012 (3)

四象限运行 篇4

关键词：四象限分析,旅游政策,旅游产业

一、背景

旅游政策是国家或地方权力机构为了促进或规范旅游产业发展所制定和实施的有关方针政策、法律法规、规章制度和办法措施的总和[1]。自20世纪50年代欧美国家创立政策科学以来,直至1975年Matthews发表《国际旅游与政治科学研究》 ,才开创了独立的旅游与政策研究的先河[2]。由于不同学者对于旅游政策在研究层面和内容上仍存着巨大差异, 目前学界尚未形成统一的旅游政策的研究范式。但改变单一的分析角度,转向从一个更宏观的角度与多学科的分析方法开展政策分析已经成为一种共识[3]。

从产业经济学的角度来看,旅游政策的形成与区域旅游产业演进存在密切的联系[4]。2013年10月1日颁布实施的《旅游法》在很大程度上解决了整个国家在旅游领域经营管 理和消费者权益保障等方面面临的共性问题。然而,不同旅游地发展旅游产业面临的问题依然是具体且有差异性的。当前理论对此总结与判定技术供给仍然略显不足。 本文以经济现代化与旅游产业演进高级化作为维度,通过四象限的构建与分区,指出不同区域旅游政策定位策略的差异,为探索区域旅游政策的差异定位提供借鉴与参考。

二、方法:构建四象限

以经济现代化为横坐标,旅游产业演进高级化作为纵坐标,构建的四象限即可将区域分为:旅游产业强势区、旅游产业弱势区、旅游产业拉动区以及社会经济推动区( 如图1所示) 。经济现代化反映的是区域经济发展水平,旅游产业演进高级化反映的是旅游产业发展在统计指标上的表现水平。各旅游地在两个维度的相关参数上会表现出明显的差异。在既 定计算模型数据的标准化处理之后,也将使所有被评价的旅游地被分为上述四大阵营。不同阵营的旅游地将表现出不同的政策诉求,旅游政策的选择与定位也将开始出现明显分异。

三、四种区域的旅游政策差异性

( 一) 旅游产业强势区

1.区域特征。经济基础好 ,旅游产业发达 ,是旅游产业强势区的总体特征。由于工业化程度较高,甚至已经进入后工业社会,区域内的交通通信医疗等基础设施条件优越,能够强有力地支撑旅游产业的快速发展。在经济发展的驱动下, 人们的收入水平高,人居休闲游憩环境建设受到重视,旅游及相关休闲产业的发展程度较高。加上对丰富的自然旅游资源和深厚的文化沉淀的挖掘,该区域不但能够满足本地消费者及外来消费者的旅游休闲需要,也成为了重要的旅游客源地。因此,与其他旅游地相比,进入旅游产业强势区阵营的旅游地既是旅游客源地,也是旅游目的地。往往在旅游统计上会出现入境旅游、国内旅游以及出境旅游“三高” 的现象。

2.政策导向。旅游产业强势区的政策整体表现为以市场 为主导,减少政府过多干预的倾向。在引导投入的政策方面, 由于市场环境理想,企业投资积极性高,无须政府过多干预。但政府仍对旅游投资行为进行必要的管理,以防各种借旅游开发之名的变相投机行为。在产品导向政策方面,旅游产业优势区整体向精品化、高端化、智能化方向发展,注重产品的体验升级,兼顾旅游产品层次的多样性。在市场组织政策方面,处于旅游产业优势区的旅游企业凭借强大的市场支撑,有条件打破行政和区域的障碍,培育大型的跨地区、跨行业、跨所有制的旅游企业集团,并做大做强。在旅游需求政策方面,政府能通过多种当前新兴的线上线下旅游市场营销手段的综合应用,巩固旅游形象,维持旅游关注度。在配套保障政策方面,旅游产业强势区的政府大多建立跨部门的委员会制度, 加强畅通的协调运行机制, 并主要依靠市场的调节与法律制度规范旅游市场的运行秩序。

( 二) 旅游产业拉动区

1.区域特征。旅游资源丰富 ,旅游产业已经优先发展起来,但社会经济基础相对薄弱,是旅游产业拉动区域的总体特征。进入该区域阵营的旅游地,由于拥有较高品位的旅游资源和较好的开发潜力,政府往往对以旅游产业作为拉动社会经济发展、增加财政收入、扩大就业的富民产业。但该区域自身经济基础较薄弱,工业化程度较低,社会经济发展水平尚不足以支持旅游产业更快地发展,旅游产业发展受到诸多制约。进入旅游产业拉动区阵营的旅游地必须在政府强有力主导和支持下才能弥补旅游产业自发演进的不足。 从旅游统计上看,进入旅游产业拉动区阵营的旅游地大多表现为入境旅游高、国内旅游高、出境旅游低的特征。

2.政策导向。旅游产业拉动区的政策整体表现为以政府为主导,利用政府政策推动力吸引企业投资,使旅游产业优先发展起来。在投入政策方面,旅游产业拉动区一般采取加大政府前期引导性投入的政策支持,这能够解决该区域旅游开发前期基础配套设施建设严重不足的问题,改善投资环境,减少区域旅游项目招商引资的难度。根据我国云南省近年来的发展经验,政府投入40个亿能吸引400个亿的企业资金投入,吸引比例约为1∶10[5]。因此 ,政府对旅游产业拉动区的旅游地加大投入是一种促进旅游产业发展的有效政策。在产品导向政策方面,进入旅游产业拉动区阵营的旅游地一般首先围绕核心优势资源进行开发,在此基础上根据旅游市场的发育程度逐步实现旅游产品的多元化和产业的升级。旅游需求政策方面,由于受到经济现代化水平的限制,本地及周边的休闲需求有限,旅游产业发展必然要优先以核心优势资源吸引“外源型需求”,围绕核心优势资源打造旅游产业链。在配套保障政策领域, 旅游产业拉动区将发展作为保障政策的首要目标,发展是第一位的,因而有时会表现出“先发展,再规范”的特征。

( 三) 社会经济推动区

1.区域特征。经济基础好,旅游产业相对薄弱 ,是社会经济推动区的总体特征。进入该区域阵营的旅游地工业化程度较高,人口集中,交通、通信等基础设施齐全,具备相对较好的经济发展基础。但旅游资源的品位相对较低,开发相对薄弱,旅游产业的发展仍有待于提升。从旅游统计上看,进入社会经济推动区阵营的旅游地大多表现为旅游客源地特征,本地及周边的周末假日旅游产业较为发达。

2.政策导向。社会经济推动区的政策整体表现为政府引导,以市场为主体,利用政府政策引导鼓励企业向旅游及相关休闲产业投资。在投入政策方面,进入社会经济推动区阵营的旅游地依托较高的经济发展水平和地方财政能力,将发展重点和各类优惠措施进一步向旅游产业倾斜。政府除了积极进行旅游基础设施等前期导向性投入,可妥善利用社会经济推动区庞大的有利市场需求有利条件,引导重大旅游项目的建设,解决优质旅游产品供给不足的问题。在产品导向政策方面,社会经济推动区可优先考虑打造具有地方特色和文化品位的人造旅游吸引物。这有利于吸引众多需求旺盛消费能力强的商务客流量和周边休闲游客。 旅游需求政策的重点应首先针对本地及周边的休闲及一日游需求,并进一步通过旅游营销不断增加“外源型需求”。

( 四) 旅游产业弱势区

1.区域特征。旅游产业弱势区的整体体征表现为工业化水平较低,经济发展基础薄弱,旅游产业发展的水平也不高。该区域旅游产业发展往往起步晚,包括交通在内的各种接待基础设施条件较差,旅游资源优势尚未鲜明地转化为旅游产业优势,对“外源型需求”的吸引力也尚未形成。在旅游统计上该区域一般会面临入境旅游、国内旅游以及出境旅游“ 三低”的局面。对于进入此类区域阵营的旅游第,旅游政策引导旅游产业发展的路径有两种选择:一是对于旅游资源潜在开发价值较大并具有较强后发优势的区域,可通过政府强有力地推动进入“旅游产业拉动区”;二是对于旅游资源非优区, 则可选择先进入“社会经济推动区”后再向“旅游产业强势区”转型。

2.政策导向。属于旅游产业弱势区阵营的旅游地因选择发展路径的差异而表现出不同的旅游政策导向。在现实社会 中,这种选择体现为既定条件下政府对旅游产业的“重视”与“不重视 ”的区别。在投入政策方面 ,旅游产业弱势区发展基础薄弱,吸引企业等私有部门投资难度大。若选择向旅游产业拉动区方向发展,则需要政府倾注较多的前期引导性投入以及政府直接投资。政府资金不足时可多渠道融资,可主动寻求国 家扶持项 目或国际 非政府组 织的相关 项目给予 帮助。为了进一步吸引民间企业投资, 政府还须利用更优惠的财税、金融、土地等措施加快涉及旅游供给的相关建设。 在产品导向政策方面, 进入旅游产业弱势区阵营的旅游地面临两种选择。当政府选择向旅游产业拉动区发展时,过于分散且一般化的旅游产品往往并不足以对“外源型需求”构成吸引力,因此旅游政策可考虑重点针对“外源型需求”打造“规模 + 精品”的旅游产品。当区域属于旅游资源非优区且相关开发条件尚不成熟, 政府可选择循序渐进地结合本地区及周边的休闲需求与层次, 逐步依靠本地及周边市场的旅游及休闲产业体系。

四、结论

四象限运行 篇5

1 顾客让渡价值理论的内涵

“现代营销学之父”菲利普·科特勒在《营销管理》书中提出了“顾客让渡价值”的概念。顾客让渡价值 (Customer Delivered Value, 以下简称CDV) 是指顾客总价值 (Total Customer Value, 以下简称TCV) 与顾客总成本 (Total Customer Cost, 以下简称TCC) 之间的差额。 (CDV=TCV–TCC)

这一概念至少包含三层含义:一是该概念指的主体是“顾客”而不是“企业”, 说的是顾客选购商品时, 在比较权衡之后获知的感受。二是强调多重因素影响顾客的购买行为, 顾客在权衡之后得出的是一个整体、综合的结果, 既包含产品或服务带给顾客的有形价值和无形价值, 也包括顾客为此付出的物质成本和非物质成本。三是公式中的差额存在几种情况, 当差额即CDV值<0时, 人们会认为付出的比得到的多, 不值得购买;当CDV值=0时, 人们会认为付出的和得到的基本相等, 可买可不买;当CDV值>0时, 人们会认为得到的比付出的多, 值得购买;当顾客“货比三家”时, CDV值>0且为最高值的那一种商品, 就会成为顾客的首选。

2 提高顾客让渡价值的四象限分析

四象限分析法也称之为波士顿咨询集团法、波士顿矩阵等, 是由美国波士顿咨询集团首创的一种规划企业产品组合的方法, 是用“市场增长率——相对市场占有率矩阵”来对企业的战略业务单位加以分类和评价 (见图1) 。

2.1 提高顾客总价值TCV的同时, 降低顾客总成本TCC

在第I象限中, 企业通过既提高顾客总价值TCV、又降低顾客总成本TCC的办法, 可以提高顾客让渡价值CDV, 而且这是坐标图中使得CDV增幅最大的一个办法。

例如, 国外汽车制造商在中国投资设厂, 很多原来依赖进口的车型纷纷国产化, 各大厂商注意分析中国人的消费习惯和偏好, 针对中国人喜欢三厢车和天窗的特点, 同时, 国产化既避免了高额的进口关税, 降低了生产制造成本, 比原先的进口整车价格要便宜近三四成。

2.2 提高顾客总价值TCV的同时, 提高顾客总成本TCC

在第II象限中, 企业通过同时提高顾客总价值TCV和顾客总成本TCC, 也可以提高顾客让渡价值CDV。该方法应用较为普遍, 因为在大多数情况下, 企业提供给顾客的价值增加了, 往往意味着成本支出的增高。当然, 运用此法需注意的是, TCV的增幅应大于TCC的增幅, 否则顾客让渡价值不升反降。

2.3 提高顾客总价值TCV的同时, 保持顾客总成本TCC不变

企业如果在保持顾客总成本TCC不变的基础上, 单纯增加顾客总价值TCV, 同样也能提高顾客让渡价值CDV。这时, 企业可能迫于竞争压力, 自身消化了为增加价值而多支出的成本。或者, 在为增加价值而多付出某一类成本的同时, 刚好减少了另一类成本, 两者相抵, 顾客总成本TCC在内部构成比重上发生了变动, 却在总体上仍然保持不变。

2.4 降低顾客总价值TCV的同时, 降低顾客总成本TCC

在第III象限中, 企业通过同时降低顾客总价值TCV和顾客总成本TCC, 也可以提高顾客让渡价值CDV。当然, 运用此法需注意的是, TCV的降幅应小于TCC的降幅, 否则将适得其反。由于该方法降低了顾客购买产品和服务时获取的总体价值, 故其应用的难度和风险较大, 运用时需非常谨慎。如果运用不当, 则容易自毁形象、流失顾客。

2.5 保持顾客总价值TCV不变的同时, 降低顾客总成本TCC

企业在保持顾客总价值TCV不变的基础上, 单纯降低顾客总成本TCC, 同样也能提高顾客让渡价值CDV。这种办法可能改变的只是顾客总成本的某一点或某一部分, 却常常能收到立竿见影的效果。“让利促销”便是其中的典型。

2.6 降低顾客总价值TCV的同时, 提高顾客总成本TCC

在第IV象限中, 企业出于一定的原因或目的, 可能会在降低顾客总价值TCV的同时, 反而提高了顾客总成本TCC, 这种做法缩小了两者之间的差额, 顾客让渡价值CDV由高向低转变。这实际存在着的办法当然不是提高顾客让渡价值的途径, 因此, 企业应将该象限作为“禁区”, 轻易不能触碰其“高压线”, 否则轻者大伤元气, 重者退出市场。

2.7 降低顾客总价值TCV的同时, 保持顾客总成本TCC不变

企业在保持顾客总成本TCC不变的基础上, 单纯降低顾客总价值TCV, 这种做法也缩小了两者之间的差额, 只是其缩小幅度比第IV象限的办法要小, 但顾客让渡价值CDV仍然是由高向低转变。在特定的环境下, 企业可能会运用此方法, 以缓解压力。

2.8 保持顾客总价值TCV不变的同时, 提高顾客总成本TCC

企业在保持顾客总价值TCV不变的基础上, 单纯提高顾客总成本TCC, 这种做法也是缩小了两者之间的差额, 而且其缩小幅度也要比第IV象限的办法小, 但顾客让渡价值CDV仍然是由高向低转变。同样, 此方法可能会成为企业隐性涨价、缓解压力的措施。

与2.7中的办法不同的是, 企业保持原有商品的顾客总价值、总成本不变, 但推出与此类似的系列“新”产品, 虽然提供给消费者的总价值不变, 却可以藉由“新”产品的名义抬高售价, 还可以满足人们求新求变的心理, 不知不觉中降低了顾客让渡价值。

3 提高顾客让渡价值的思考

3.1 量力而行, 调整顾客与企业利益的平衡度

顾客让渡价值的值越大, 说明顾客得到的利益越多。然而, 顾客利益的最大化往往意味着企业不断地为之投入人、财、物等资源, 付出相应的成本, 其利润必然会随之削减。因此, 任何片面追求单方利益最大化的做法都是不可取的。

企业在想方设法提高顾客让渡价值的同时, 需要本着互利互惠的原则, 从企业实际出发, 充分权衡自身的承受和消化能力, 量力而行, 选取顾客利益与企业利益的最佳平衡点。

3.2 扩大外延, 增加顾客使用成本的附加值

从概念内涵上可以看出, 顾客让渡价值研究的是顾客在购买商品时获得的利益以及为之付出的成本, 其讨论的范畴限于“购买时期”。但是现如今, 顾客除了购买时必须付出的一系列成本之外, 还得为很多商品的后期使用、维护保养“埋单”。“使用成本”虽然不在顾客让渡价值的因素之列, 但却实际影响着顾客的消费倾向, 有时还甚至成为决定购买行为的重要因素。

可见, 企业在努力提高顾客让渡价值的时候, 尤其对于使用成本较大的商品而言, 有必要将使用成本纳入其策略范围, 丰富顾客让渡价值的内涵和外延, 以更好的适应消费者需求。

3.3 灵活运用, 打好多种要素的组合拳

企业要想改变顾客总价值, 可以从产品、服务、人员、形象等角度入手, 要想改变顾客总成本, 也有货币、时间、精力、体力等方面可选。如若只改变一种变量, 则至少会出现八种选择, 如若同时改变两种或多种变量, 则会出现更多的组合选择。

所以, 企业应当全面理解顾客让渡价值理论, 挖掘其内涵, 明确其思路。根据顾客需求和产品特点, 详细分析各要素在顾客总价值和总成本中的权重比例, 灵活运用多方面的手段, 进行有效组合。

3.4 差异定位, 创造顾客让渡价值的相对值

在与同行企业的竞争中, 企业应密切关注行业动态和对手发展, 剖析竞争对手的优势和不足, 挖掘属于企业自身的特质, 明确市场定位, 制定差异化营销策略, 创造独特的比较优势。

在企业自身内部的竞争中, 首先是力求在自己过去建立的顾客让渡价值基础上有所提高突破;其次是在企业拥有的不同产品、不同市场中, 分清重点产品和次要产品、重点市场和次要市场, 将资源有限的情况下, 集中优势, 保证重点产品、重点市场形成最大的顾客让渡价值。

3.5 重视反馈, 提升顾客口碑的影响度

理性消费者在购买产品前, 会仔细分析产品的价值和成本, 从而挑选自己满意的商品。但是, 往往也有很多消费者, 更愿意以周围亲朋好友购买使用某产品的口碑作为参考, 然后形成购买决定。

为此, 企业应当重视客户关系管理, 加强与现有顾客的沟通, 了解顾客购买产品后的实际感受, 扩大顾客满意度高的宣传影响。而对于实际感受低于购买前期望值的情况, 企业应正确对待, 及时分析, 找出症结, 迅速改善, 变不利为有利。另外, 不放松与潜在顾客的交流, 了解未曾购买的原因和想法, 通过针对性的营销, 打消其顾虑, 树立良好的口碑。

4 结语

顾客是企业生存发展的关键, 顾客让渡价值是企业营销活动的核心。企业应当重视理解顾客让渡价值的内涵, 充分分析影响顾客让渡价值的因素, 结合市场环境、企业实际、顾客需求, 采取针对性的有效途径, 才能提高顾客让渡价值, 促进顾客需求的满足, 从而最终实现企业的长久利益。

参考文献

[1][美]菲利普.科特勒.营销管理[M].梅汝和等译.第10版中译本.北京:中国人民大学出版社, 2001.

[2]陈百慧.汽车国产化有望降低价格[EB/OL].

四象限运行 篇6

关键词：采煤机,四象限变流器,同步PI解耦电流控制,牵引变频器

0 引言

采煤机是煤矿企业的重要生产设备,其安全稳定运行是煤矿生产的重要保障,采煤机在刮板输送机上往复行走进行采煤工作,主要依靠牵引变频器作为驱动力,一般采用1台或2台通用型(整流单元为不控整流桥二极管)牵引变频器[1]来驱动。对于这类依靠牵引变频器来驱动的采煤机具有如下的缺点:①2台牵引电动机运行不同步、负荷不平衡。②对于有较大倾角的采煤工作面,向下运行时需要足够大的制动力,同时采煤机工作过程中经常性出现急停产生的制动能量,往往需要采用外加制动单元的方案来解决,造成能耗大,故障率高,防爆性差,且占用采煤机电控箱内有限的空间[2]。③采煤机供电电压往往波动较大,严重时高达-30%~35%,造成二极管整流桥的牵引变频器中间直流电压波动较大,严重影响采煤机的正常运行。④采煤机牵引变频器在运行过程中产生的谐波会危害整个采煤机的安全运行,造成电网功率因数低[3,4]。⑤采煤机电控箱内密闭的环境要求牵引变频器具有很好的散热性;采煤机工作时会产生强烈的振动和冲击,要求牵引变频器有很好的抗振能力[5]。要解决上述问题,就要将采煤机牵引变频器改换成四象限变流器,研究其驱动控制系统,通过适当的脉冲控制方法实现其能量的双向流动,使制动能量回馈电网,改善输入电流波形,提高功率因数,消除谐波污染,实现节能环保,稳定中间直流电压,提高采煤机牵引的控制性能、安全性,降低故障率。为此,根据采煤机运行特点和应用要求,兼顾技术先进性和工程实用性,笔者设计了全数字化智能控制的高性能采煤机牵引四象限变流器驱动控制系统。

1 系统组成及硬件电路设计

1.1 系统组成

采煤机牵引四象限变流器驱动控制系统由滤波单元、输入电抗器、IGBT功率单元、滤波支撑电容、DSP控制系统、驱动电路、各种信号检测电路及人机接口组成,如图1所示,三相交流输入电源通过四象限变流器在整流工况运行时,输出稳定的直流电压,并提供给逆变器,带动采煤机向左或者向右运行;当采煤机瞬间停车或者下坡运行时,四象限变流器通过逆变工况运行将制动能量回馈电网。

1.2 DSP控制系统

DSP控制系统如图2所示,系统核心芯片采用TMS320F28035定点DSP,利用TMS320F28035丰富的外围接口、12位高精度片内AD,完成四象限变流器驱动控制系统各种检测信号采样、PWM脉冲及保护状态信号输入。DSP控制系统是整个四象限变流器驱动控制系统的核心部分,其主要由DSP数字系统、模拟量输入电路、IGBT驱动电路、人机接口电路及电网电压相位/频率/相序检测[6]、缺相保护电路等部分组成。DSP数字系统由TMS320F28035、外部端子数字量输入信号等组成,它能完成各种数字计算,外部端子控制,四象限变流器的启停控制、运行等功能。模拟量输入电路主要由网侧电压、电流和直流电压检测与调理电路,IGBT温度检测与调理电路等组成。电压、电流检测电路主要是将强电信号转换为弱电信号,供DSP进行数字采样。IGBT驱动电路将DSP系统发出的SVPWM信号转换为可驱动IGBT的脉冲信号,同时当IGBT发生短路或过流故障时,向DSP控制系统反馈故障信号。人机接口电路主要由CAN通信电路、上位PC机显示电路及操作键盘组成,可以通过键盘设定各种给定指令和参数,如实现四象限变流器的启动与停止,给定中间直流电压值等;可以显示四象限变流器的各种状态,并记录四象限变流器的历史运行故障。

1.3 硬件电路

1.3.1 网侧电流检测电路

网侧电流的检测对四象限变流器驱动控制系统十分重要,其值将作为同步PI解耦电流控制时的指令电流,检测的可靠性与精度是首要考虑的指标。按典型功率45kW考虑,在三相平衡系统中,线电压为380 V,每相最大电流不超过100 A,考虑到一些裕量,选用TBC100EH3型三相交流电流传感器来检测网侧电流。TBC100EH3型三相交流电流传感器初次级绝缘分辨率为1 000∶1,测量范围为300A,可用于测量直流、交流和脉冲电流,其额定输出电流有效值为20mA,电源电压为±15V。

网侧电流检测电路如图3所示,电源的三相线分别从传感器的3个测量孔中穿过,传感器的M1、M2、M3分别为三相的测量电流输出。由于是三相平衡系统,三相电流调理电路一致,图中给出了其中一相电流调理电路。各相电流检测值输出经过磁珠(抑制高频干扰与尖峰)后流过采样电阻,使电流信号变为电压信号,然后经过TL082运放调理,使输出电压在0~3.3V,最后经过DAN217箝位保护后输入DSP的AD口。

1.3.2 网侧电压和直流电压检测电路

网侧电压值也作为同步PI解耦电流控制的指令,实现解耦算法。检测的网侧电压,其线电压额定值为380V,故选择电压传感器的型号为TBV10/25A,该型号传感器初级与次级绝缘,可用于测量直流、交流和脉冲电压,额定输入电流为10mA,输出电流为25 mA,电源电压为±15 V。网侧电压三相检测电路是一致的。网侧电压两线电压的检测电路如图4所示。两线电压经过传感器输入侧限流电阻R5接入,经过采样电阻R8后变为电压信号,然后经电容滤波后由TL082运放调理运算后输入DSP的AD口。

直流电压的值作为同步PI解耦电流控制的外环控制反馈指令,使四象限变流器输出稳定的直流电压,直流电压检测电路与网侧电压检测电路相同,只是输入限流电阻R5和采样电阻R8的值不同。

1.3.3 电网电压相位、相序、频率检测电路

电网电压频率、相位、相序的值作为同步PI解耦电流控制中SVPWM算法运算的参数,使四象限变流器回馈电网时能准确并网,检测电路如图5(a)所示。输入交流三相电压经过隔离变压器变换为5V,其频率、相位与电网一致,然后经电容滤除高频谐波,输入到由TL082运放构成的过零比较器,左侧2个反并联二极管为输入级保护,经过过零比较器后,变为同频率同相位的方波(图5(b))。方波信号经过滤波稳压管稳压后,送入74LS14(六路施密特触发反相器),进行2次反相的信号为SX1、SX2、SX3,对SX1、SX2、SX3进行整形,最后经过箝位保护后送入DSP的捕获口。

由于DSP自带高精度捕获口,且具有相位计数模式,依据输入的3路方波信号,可很方便计算出电网电压的频率、相位,用于判断正、逆相序及进行缺相检测。

1.3.4 IGBT温度检测电路

四象限变流器驱动控制系统安装在采煤机密闭的电控箱里面,本身是自然冷却,依靠安装在采煤机水冷系统外壁上来加强散热效果,但工作时温度会急剧升高,即使由采煤机外壳加强散热,长期使用,冷却效果仍不理想,会使系统温度过高,从而损坏驱动控制系统,所以,须对IGBT温度进行检测。IGBT温度检测采用PT100温度传感器来完成,检测电路如图6所示,PT100与系统散热器表面充分接触,当四象限变流器驱动控制系统温度发生变化时,PT100的阻值也随之变化,利用检测电路可以测得阻值的变化,从而测得驱动控制系统的温度。图6中TL431构成稳压电路,提供精准+5 V电压,运算放大器TL082和电阻组成一个200mA的恒流源电路,利用恒流源将PT100的阻值转换为电压信号,再利用AD620调理信号后,将信号送入DSP的AD口进行转换。整个温度检测电路将实时反馈四象限变流器IGBT的温度情况,利用DSP可实现实时监测与温度保护。

1.3.5 IGBT驱动电路

针对45kW的四象限变流器驱动控制系统,驱动电路的IGBT型号为FF300R12ME4,这是第4代IGBT,该IGBT的电感低,开关损耗低,进一步优化了软开关特性,其封装两端接线结构简化了主回路电气连接。IGBT驱动电路如图7所示,选择配套的驱动板2SP0115T,直接焊接到IGBT上,只需设计外围电路,便可使用,采用光纤直接与DSP控制系统连接,使得系统更加稳定可靠。

2 同步PI解耦电流控制算法

四象限变流器驱动控制系统同步PI解耦电流控制算法[5,6]如图8所示,取q轴电流i*q为0,直流电压为外环控制,计算出同步旋转坐标系下交流电流d轴的指令值i*d,通过id的控制实现直流电压无静差控制。检测网侧三相电压和三相电流,经坐标变换计算出该电流的d、q轴分量id、iq,计算出该电压的d、q轴分量ed、eq及相位,通过2个单独的PI控制器,计算出对应电感上的电流变化,实现解耦。通过内环电流环控制实现四象限变流器交流侧电流波形和相位的直接控制,用于快速跟踪参考电流值,实现电压、电流、相位的控制。最后计算四象限变流器交流输入侧IGBT桥臂中点电压的d、q轴分量vd、vq,通过坐标变换,再经过空间矢量脉宽调制(SVPWM)[6,7,8,9]算法得到控制开关管的触发脉冲。

3 系统软件设计

四象限变流器驱动控制系统程序主要由主程序、AD定时器中断服务程序、捕获中断服务程序、CAN通信中断程序、波形发生器中断服务程序等组成。系统主要程序流程如图9所示。

主程序主要完成初始化变量和数据设置、特殊功能寄存器和外部事件管理寄存器的初始化设置、各种中断设置、开中断等功能,以及完成外部端子的信号采样,管理四象限变流器的启停、CPU的复位信号,输出故障信号等。

CAN通信中断程序主要完成与操作键盘的通信,将四象限变流器驱动控制系统的运行状态、故障信息发给键盘显示,同时接收键盘的设置命令。捕获中断服务程序主要完成电网相位、相序和频率的采样计算。波形发生器中断服务程序主要完成周期寄存器和占空比的更新、占空比的计算及SVPWM波的生成输出。AD定时器中断服务程序主要完成以下工作:①三相交流电流与电压、直流电压、IGBT温度采样的计算。②完成死区补偿、波形发生器周期寄存器值的计算,相位累加值及过载、过流值的计算等。③完成同步PI解耦电流控制算法的计算。

4 实验研究

为了验证四象限变流器驱动控制系统的可靠性,对其进行了实验研究,系统主要参数:额定功率为45kW,输入三相交流电压为AC380V,调制频率为5kHz。四象限变流器额定功率整流工作时,网侧相电压、相电流和整流输出直流电压波形如图10(a)所示,从图10(a)可以看出,直流电压稳定在DC672V,输入相电压和相电流同相位,功率因数接近1,网侧电流波形变得明显正弦化,谐波含量大大减小。四象限变流器逆变回馈电网时,网侧相电流、相电压及中间直流电压波形如图10(b)所示,从图10(b)可以看出,直流电压稳定在DC672V,输入相电压和输出相电流相位反向,功率因数接近-1,电流波形也明显成正弦波。可见四象限变流器整流工况和逆变工况工作稳定,谐波含量低。

5 结语

针对采煤机牵引四象限变流器特点,设计了全数字化智能控制的高性能采煤机牵引四象限变流器驱动控制系统。该系统具有电路简洁、模块化强、参数设置灵活、动态性能好、能量双向流动的特点。现场调试结果表明,系统在整流工况工作时,可输出稳定的直流电压,能够适应波动范围较大的输入电源;在逆变工况工作时,制动能量能快速回馈电网,无需外加制动单元,实现了采煤机的快速制动,为采煤机提供持续的制动力,提高了采煤机牵引运行的控制性能和可靠性,具有较好的工程应用推广价值。

参考文献

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[8]陈瑶,童亦斌,金新民.基于PWM整流器的SVPWM谐波分析新算法[J].中国电机工程学报2007,27(13):76-80.

四象限运行 篇7

随着铁路跨越式发展的不断推进,我国交流传动机车和动车组得到了大范围的普及,其中采用交—直—交传动系统的电力机车和动车组是此次发展中重要的标志,完全符合客运的高速、快速以及货运快捷、重载对牵引系统的要求。交—直—交传动系统的核心部件就是牵引变流器,它主要分为网侧变流器和电机侧逆变器。网侧变流器作为整个交—直—交传动系统变流器的输入环节,它一侧通过变压器与供电接触网相连,另一侧则通过中间直流环节与电机侧逆变器相连,因此其性能直接影响供电接触网的利用率和电机侧逆变器的工作性能。通常网侧变流器采用四象限整流器,其主要原因在于它较好地解决了电力牵引设备对于功率因数、等效干扰电流和再生制动能力等方面的特殊而苛刻的要求。

变流器的功率试验是交—直—交传动系统开发和检验的重要环节之一。本文对四象限整流器的功率试验方法进行了介绍,比较了各种方法的优缺点,提出采用直流能量互馈的方法进行四象限整流器功率试验的方法。对提出的方法进行了计算机仿真,仿真结果采用互馈方法进行四象限整流器功率试验是可行的,整个试验系统性能良好。

2 四象限整流器功率试验方法

目前可进行四象限整流器功率试验的方法主要有系统试验法、电阻消耗法、直流环节逆变法和直流回馈法,下面对各种方法的实现和特点进行说明。

2.1 系统试验法

所谓系统试验法就是将整个交—直—交传动系统运转起来,当电机功率达到满功率时,四象限整流器的功率自然会相应达到满功率。如图1所示。

采用该方法进行四象限整流器功率试验会导致占用设备较多,交流传动系统的逆变部分亦需要起动,试验系统复杂。尤其当电机工作时会发出巨大的噪声,并且系统由于逆变器、电机的投入使得试验时的损耗增加。仅进行四象限的试验采用该方法显然是不合适的。另外如果电机的负载部分不能工作在牵引状态则无法对四象限整流器的再生工况进行试验。

2.2 电阻消耗法

电阻消耗法是在四象限整流器的输出环节,即中间直流环节,接入电阻,从而使能量消耗在电阻上,通过改变电阻的投切可以调节四象限整流器的功率。如图2所示为电阻消耗法原理图。

这种方法最大的优点就是简单、可靠,但是其缺点也是显而易见的,那就是由于电阻消耗了大量的能量,该能量完全转换为热能,必须考虑如何对阻性负载进行散热处理,会增加设备以及所占用试验室的面积。最主要的是,对于牵引传动这种大功率系统该方法的能量浪费极其严重,并且无法对四象限整流器的再生制动工况进行试验。

2.3 直流环节逆变法

该方法是在四象限整流器的中间直流环节接入直流电源,在其输入端接入电抗器,使四象限工作的逆变状态,只要电抗器的参数合适,通过对开关器件的控制即可使四象限整流器工作在额定功率下。如图3所示为直流环节变法原理图。

这种方法的优点同样是简单、可靠,但是显然四象限整流器并非工作在实际应用的状态,对于四象限整流器控制方法的研究是无法实现的。该方法仅适用于产品已经定型、批量生产时的出厂例行试验。

2.4 直流互馈法

直流能量互馈是将两个四象限整流器的输出直接连在一起,其中一个四象限按照正常运行模式工作,另外一个四象限通过修改控制方法强行使其工作在牵引或再生工况,从而对前面的四象限进行性能测试。如图4所示为直流互馈法原理图。

该方法可以克服其它方法的不足,相比于系统试验法和电阻消耗法,该试验台具有总体效率高、能耗少、设备占用少、控制环节少等优越性。而相比于直流环节逆变法,可对四象限控制方法进行研究,满足研发要求。另外该方法可以采用两组相同的四象限整流器进行试验,不需要单独的陪试负载设备,其区别主要在于两个整流器的控制方法不同。本文主要对该方法的四象限整流器功率试验进行研究。

3 四象限整流器互馈控制

如图4所示的互馈系统,其目的就是通过调节整流器B的工作状态并模拟整流器A所需要的负载。因此整流器A的控制方法为四象限正常工作时所采用的控制方法,即通过中间电压调节器保证中间直流电压的稳定,通过输入电流调节器保证网压与网流相位相同。而整流器B则不需要对中间直流环节电压进行调整,只需保证网压与网流相位相同即可,因此其控制系统不包括电压调节器。如图5所示为两个控制系统的原理框图。具体四象限整流器的控制方法很多,这里就不再赘述,本文采用的控制方法为预测电流控制。

4 系统仿真

4.1 仿真系统概述

计算机仿真采用软件Saber。如图6所示,整个仿真系统由两个四象限整流器构成,采用理想电压源模拟实际接触网的25 kV供电,通过变压器降压之后接入网侧的四象限整流器,其中上面为被试整流器A,下面为陪试整流器B。与图4不同的是仿真中将两个整流器的输入接在同一个变压器上,由于两个四象限工作在相反的状态,因此变压器原边的输入功率仅提供系统的损耗,本文的试验系统具有能耗少的优点,下面的仿真结果将证明这一点。主电路中的电阻、电容、电感、电压源等均采用SABER提供的模型。仿真的控制电路部分在图6中没有标出,详细构成可参考文献[5],控制模块基本使用MAST语言建立。

4.2 仿真参数及方法

仿真系统采用的参数如下:

(1)电网电压:25 k V;(2)变压器二次侧输出电压:1800 V;(3)开关器件的开关频率:750 Hz;(4)直流中间电压给定值Ud:3600 V;(5)系统最大传递功率:900 kW。

在仿真过程中,通过改变陪试整流器控制系统中整流器输入电流幅值给定来模拟被试整流器负载状态,使得被试整流器与陪试整流器在中间直流回路进行能量的互馈。该给定值共变化三次:第一次使被试整流器再生功率达到450 kW;第二次使被试整流器再生功率达到900 kW;第三次则使被试整流器从再生工况转换为牵引工况,即由再生满功率转换为牵引满功率。通过这些操作,可以观察四象限整流器互馈系统的动态响应和整个互馈系统的工作状态,从而进行相关的分析。

4.3 仿真结果

4.3.1 负载变化过程

如图7所示为整个仿真过程中四象限整流器中间直流电压Ud和被试牵引整流器A输入电流的变化波形。从图7中可以看出中间直流电压能随陪试四象限整流器调节,被试整流器可对中间电压进行调节并保持其稳定,由于对陪试整流器的电流给定值变化进行了限制,因此电压的波动范围不大,这与实际整流器的应用相符,因为作为整流器负载的电机逆变器,其输出功率变化同样受到限制,另外本文主要对整体的试验系统进行考察,没有过多考虑中间电压的动态调节特性。

4.3.2 四象限整流器输入电流

图8为被试整流器再生工况下满载时两个四象限整流器输入电流波形,图9为被试整流器牵引工况下满载时两个四象限整流器输入电流波形,其中第一个波形为网压,第二个为被试整流器A输入电流,第三个为陪试整流器B输入电流。从图9中可以看出,无论牵引工况还是再生工况整流器的输入电流波形幅值均较大,基波分量增大。另外可以看出两个整流器输入电流的相位恰好相反,说明一个是工作在牵引工况,另一个工作在再生制动工况,而且两者的电流幅值有一定差别,这主要是考虑到整个试验系统的损耗,实际回馈电网的功率不可能与从电网吸收的能量相同,也就是说电网需要提供整个试验系统所需要的损耗能量。

4.3.3 变压器原边电流

图10为互馈试验系统陪试整流器牵引满功率时变压器原边电流波形,从图10中可以看出电流最大峰值未超过25 A。图11为满功率时电阻消耗法变压器原边电流波形,从图11中可以看出峰值达到70 A左右。从两个波形的对比可以看出互馈系统的电流幅值要小得多,而电阻消耗法则需要电网提供网侧变流器所需要的满载功率导致电流幅值要高很多。说明从节能角度出发,采用互馈系统可以显著减少试验系统的能量消耗。

5 结论

交流传动试验系统是交流传动系统研究、开发和验证的重要平台。随着我国铁路技术不断深入,机车车辆交流传动技术也将逐步发展成熟,有必要对牵引传动系统的各个部件进行各种全面的试验、检验和检测。本文提出了四象限整流器互馈功率试验方法,并采用计算机仿真对互馈系统进行了研究,仿真结果表明,该试验系统完全可行,可以满足四象限整流器开发的需要和功率试验的要求,采用四象限整流器作为负载具有很好的动、静态特性。另外通过变压器进行能量互馈可以减少试验系统的能量消耗。

摘要：简要介绍了四象限整流器功率试验的各种方法及特点,提出直流能量互馈方法。对互馈系统电气结构、实现原理和控制方法进行说明,并通过计算机仿真对采用该方法的四象限整流器互馈系统进行了实际工况的模拟。仿真结果表明互馈方法能够满足功率试验的要求,性能良好,仿真结果表明四象限整流器互馈试验方法是可行的。

关键词：交流传动,四象限整流器,能量互馈,计算机仿真

参考文献

[1]黄济荣.电力牵引交流传动与控制[M].北京:机械工业出版社,1998.

[2]高铭新.大功率交流试验台新方案探讨[J].铁道机车车辆,1999,(2).

[3]郑琼林,林飞.现代轨道交通与交流传动互馈试验台[J].电工技术学报,2005,(1).

[4]梁裕国.机车交流传动试验系统研究[J].机车电传动,2003,(6).

四象限运行 篇8

关键词：四象限功率测量,相序判断,90°移相法

0 引言

三相交流电的相序对许多三相用电设备的正常运行有着至关重要的影响,在很多情况下不允许出现相反的供电相序。以交流电牵引的电力传动设备为例,如起吊设备、电梯、车床等,交流电机牵引设备通过改变电机供电电压的相序来控制传动设备的运转方向,此种设备在启动或运行中一旦相序错误,其运转方向将发生改变,容易造成设备故障和人身伤害事故,因此在此种设备的控制中必须引入相序检测和判别。

关于三相电相序判断的方法有多种,当前常用的基本有两种,一种是当三相交流电无中线情况下,若所接负载为不平衡负载,则每一相负载上的电压值将发生不平衡分配,因此可以通过接不平衡负载的方式,对某一相电压值进行测量,即可判断出各相序。另一种是利用三相电相位差120°的特点,可将每相电进行脉冲转换,然后通过单片机对三个脉冲的时序进行判断,从而判断出相序[1,2]。

本文主要是以四象限功率计算原理为基础[3],设计了一种三相交流电相序判断方法,用于对三相交流电的相序关系进行检测,以防止在使用过程中由于接线不当造成损失和事故。

1 四象限功率测量原理

所谓四象限功率测量,简单地说,就是在计算功率数值的同时确定功率传输方向。对于有功功率、无功功率和视在功率,其数值可利用相关的算法计算求得;而其传输方向则由交流电压、电流之间的相位差即阻抗角确定,也可由通过离散采样算法计算的有功功率和无功功率的正负号确定。

1.1 阻抗角和电压相量四象限分布

图1所示为供电端口和用电端口网络。从图中可以看出,供电端口和用电端口的关联参考方向是相反的,即取相同电压方向,供电端口和用电端口的电流方向相反;同样取相同的电流方向,供电端口和用电端口的电压方向相反。

设电能计量点的端口电压和端口电流分别为u(t)和i(t):

式中u(t)和i(t)分别为交流电压、电流瞬时值;U、I分别为交流电压、电流有效值;ω为角频率;θ1、θ2为交流电压和电流的初相角。且范围为0~360°。

由阻抗角θ=θ1-θ2,可以得到不同功率传输方向和不同复阻抗性质下,阻抗角的四象限分布如表1所示。电压相量的四象限分布如图2所示。

交流电路分析通常采用相量法。此时可以把电压相量U和电流相量I放在同一个相量图中进行分析。根据阻抗角的四象限分布表,可以在同一平面内画出以电流为基准的不同复阻抗性质下电压相量的四象限分布。

1.2 功率状态的四象限分布

由于有功功率P、无功功率Q与阻抗角的关系为:P=UIcosθ,Q=UIsinθ,且视在功率,因此,当0°<θ<90°时,P>0,Q>0;当90°<θ<180°时,P<0,Q>0;当180°<θ<270°时,P<0,Q<0;当270°<θ<360°时,P>0,Q<0。其中,正值为吸收功率(输入功率),负值为输出功率。

若以P为实部、Q为虚部构造一个复向量S,则有S=P+j Q,用S表示的不同功率状态就分布在4个象限内,如图3所示。

由图3可知,S的模表示S,实部表示P,虚部表示Q,S与实轴正方向夹角为阻抗角,故复向量S也称为复功率。在一个功率传输方向变化的电能计量点,对应4种不同的功率状态,S-Ⅰ为吸收有功的同时吸收无功(感性);S-Ⅱ为输出有功的同时吸收无功(容性);S-Ⅲ为输出有功的同时输出无功(感性);S-Ⅳ为吸收有功的同时输出无功(容性)。

第Ⅰ、Ⅳ象限表示作为用电端口时的功率状态,均为吸收有功,区别在于第Ⅰ象限的复阻抗为感性,吸收无功,第Ⅳ象限的复阻抗为容性,输出无功;第Ⅱ、Ⅲ象限表示作为供电端口时的功率状态,均为输出有功,区别在于第Ⅱ象限的复阻抗为容性,吸收无功,第Ⅲ象限的复阻抗为感性,输出无功。特别地,θ=0°时,P>0,Q=0,功率状态只吸收有功;θ=90°时,P=0,Q>0,功率状态只吸收无功;θ=180°时,P<0,Q=0,功率状态只输出有功;θ=270°时,P=0,Q<0,功率状态只输出无功;功率状态的四象限分布见表2。

2 三相交流电相序判断

根据以上四象限功率分布原理,下面详细介绍相序判断原理及实现方法。

2.1 相序判断原理

如图4所示,现有电网三相交流电按正序其相量UA与UB、UB与UC、UC与UA的夹角为120°左右,而负序的相量角为240°左右。

若将相量UB和UC看作是UA在不同复阻抗性质下的电流相量,分别记为Iub和Iuc,则根据交流电路相量(矢量)法。可以把UA和Iub,UA和Iuc分别放在同一个相量图中。由图4可知UA超前Iub120°,UA滞后Iuc120°(即超前240°),因此可以在同一平面内分别画出以电流Iub和Iuc为基准的UA电压相量分布,如图5所示。

由图5可得,以Iub为基准,UA超前120°,在第Ⅱ象限,P<0,Q>0;以Iuc为基准,UA超前240°,在第Ⅲ象限,P<0,Q<0。如果三相交流电接反,则以Iub为基准,UA超前240°,在第Ⅲ象限,P<0,Q<0;以Iuc为基准,UA超前120°,在第Ⅱ象限,P<0,Q>0。即如果要判断三相电压相序只要分别以Iub、Iuc为基准计算相对于UA的有功功率和无功功率的正负性,便可判断其相序是否正确。

2.2 相序判断实现

在实际应用中,利用交流采样技术采用的都是离散瞬时值,四象限功率的计算可以将离散瞬时值用90°移相法公式化。

式2中U[n]、I[n]分别为一个周波内电压、电流瞬时值,N为一个周波内等分时间间隔的离散点的个数。为保证相序判别准确可靠,其N值应大于10并能被4整除。

根据2.1小节所述,设UA[n]、Iub[n]、Iuc[n]分别为UA、Iub、Iuc的离散瞬时值,代入式(2)可得:

根据2.1小节图5所示,B相(Iub)电压相序正确,UA必定超前Iub120°,在第Ⅱ象限,根据1.2小节中表2,第Ⅱ象限时P<0,Q>0,这里只要判断Pab和Qab的正负性便可以确定相序是否正确了,即若Pab<0,Qab>0,则相序正确。同理若Pac<0,Qac<0,即在第Ⅲ象限,相序正确。

3 仿真验证

为验证四象限功率测量判断相序方法的正确性和可行性,采用MATLAB软件仿真验证。设三相电压瞬时表达式如下[1]:

式中φ=2π/3,根据2.1小节,将Ub、Uc看作是Ua在不同复阻抗性质下的电流相量,分别计为Iub、Iuc,则式(5)可以写成如下表达式:

假设相序正确,则φ1=-2π/3、φ2=2π/3;若相序接反,则φ1=2π/3、φ2=-2π/3。根据离散瞬时值用90°移相法,用MATLAB对P和Q进行仿真计算,B相仿真计算结果如表3所示。C相仿真计算结果如表4所示。

由表3和表4得:当相序正确时,Pab<0,Qab>0,且Pac<0,Qac<0。

4 结语

本文首先根据四象限功率测量原理从矢量的角度对功率进行分析,然后在四象限功率测量原理的基础上提出新的判断相序的方法,该方法主要是利用交流采样技术,通过离散采集三相电压的瞬时值,按确定的数学模型计算分析并确定三相交流电的相序。该方法在实际的应用中主要是将采集的离散值通过软件计算来判断,这样不但可以简化硬件电路的设计,而且在三相交流电严重谐波畸变条件下仍能对相序进行准确检测。即在降低硬件成本的同时提高了相序判别的准确性。该方法实用性强,抗干扰能力强,判别简单,判定结果准确。

参考文献

[1]徐新峰,黄斌.高压大功率测量中正确判断相序的研究[J].电测与仪表,2000,37(6):25-26.

[2]金一鸣.基于TINA-TI的三相交流电源相序判断的设计[J].甘肃水利水电技术,2009,45(9):50-51.