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电气自动化毕业论文范文一、研究背景传统城市中压配电网由于短路电流控制的原因,被迫采取闭环设计开环运行的模式。这种开环模式对可靠性和供电能力的进一步提升带来了很大困难。随着柔性直流电力电子技术的发展,通过电力电子技术实现配电网的柔性化成为未来的一个新发展方向。将柔性直流技术应用到交流配电网中,可以改变现有的闭环设计开环运行模式,实现配电网的柔性闭环运行,有望解决城市配电网发展中的一些瓶颈问题。最大供电能力(TSC)是配电网规划的关键指标,同时也反映了电网的安全性和效率。目前TSC的研究已有较多进展,但对于电力电子化配电网的TSC研究尚未见报道。本文提出了一种柔性配电网的TSC模型与求解方法,并在国内外首个多端柔性中压配电网示范工程的可行性研究中成功应用。二、柔性配电网概念为解决传统配电网开环运行方式所带来的问题,可将馈线间的联络开关用柔性开关(软开关SOP)代替。柔性开关是安装于联络开关处的一种柔性电力电子装置。开闭站是构成城市配电网主体结构的关键设施。因此,本文提出了柔性开闭站(FIeXibIeSWitChingStation,FSS)的概念。FSS由柔性开关构成,是一种多端的柔性配电设施,能根据相关馈线的负载情况实时连续地进行功率分配,并具有良好的动态响应特性。在潮流控制能力上,FSS明显强于只是对功率进行简单单向分配的传统开闭站。当多回馈线通过一定数量的FSS组网后,将形成柔性配电网(F1.exib1.eDistributionNetwork9FDN)OFDN采用柔性闭环运行方式,在闭环点实现潮流的柔性可控,从而一定程度改变了潮流的自然分布。典型的FDN组网形态如图1所示。图1典型的FDN组网形态三、FDN的TSC模型FDN的TSC定义为:基于N-I安全校验准则,在一定的供电区域内,所有馈线N-I校验和变电站主变N-I校验均满足时,该供电区域所能带的最大负荷。该模型将FDN中所有主变（馈线）所带的负荷之和作为目标函数。模型将以下三个条件作为等式约束：1）馈线负荷分配等式约束,表示FSS将馈线负荷按需连续分成几部分,其中每一部分转带给不同的馈线,所有转带出去的负荷之和等于该馈线的总负荷。2）主变-馈线负荷等式约束,表示主变所带的负荷等于其母线上所出的所有馈线负荷之和。3）主变.馈线负荷转带等式约束,表示主变发生N-I故障时,通过与两台主变相连的馈线之间的负荷转带完成对其他主变的负荷转带。模型将以下三个条件作为不等式约束:1）馈线负荷-FSS容量不等式约束，表示主变上的馈线发生N-I故障后，其馈线所带的负荷必须不大于FSS的端口容量。2）馈线N-I不等式约束，表示主变上的馈线发生N-I故障后，其负荷通过与FSS联络的馈线转带给其他主变上的馈线，负荷转带后接受负荷转带的馈线不能过载。3）主变N-I不等式约束，表示主变接受故障主变转移的负荷后不超过自身主变的允许容量。四、FDN的TSC规律总结I）TSC总量大小FDN的TSC总量在某些情况下有所提升，对于三端FSS,当多联络馈线容量小于单联络馈线时，TSC有提升，这种情况适合FSS连接某些主干与某些分支馈线组网的情况。2）TSC负荷分布FDN的TSC无论是否提升，在实际运行中都更易实现，允许负荷达到TSC时任意分布，而传统配电网必须要求负荷按一定分布才能达到TSC。3）网络结构复杂程度达到同等总量TSC,FDN组网结构简单，所用联络开关明显少于传统电网，原因是FDN的多端负荷转移无需借助分段开关将负荷分为几个部分。上述FDN优势的原因是传统配电网需分段开关与联络开关配合才能将负荷转移到多回馈线;而FDN能连续调节潮流，无需分段开关就能将负荷优化分配给其他馈线，即更充分地利用了电网剩余容量。五、结语本文提出了柔性配电网FDN以及柔性开闭站FSS的概念，并提出了FDN的最大供电能力模型与求解方法。FDN是电力电子化背景下配电网的一个新概念，直接作用于配电网的一次系统，将改变配电网长期开环运行的方式，还赋予网络很强的潮流调控能力。FDN会给研究者带来很多感兴趣的课题，例如：如何利用FDN的闭环运行深度提高可靠性、如何利用FDN与现有主动配电网技术结合消纳间歇性DG。摘要：电力系统中，电子技术也正以前所未有的速度进行着更新换代，各种新材料、新结构器件的陆续问世以及以现代化计算机技术为代表的高科技运算水平，为电子技术在各行业大展身手提供了十分精彩的展示平台。文章通过对电子技术在电力系统中的应用进行一一介绍，并对其进行详细介绍，为广大研究者提供必要的参考。关键词：电力系统;电子技术;发电机20世纪50年代末，电子电力装置正式使用晶闸管，这一创造性地使用手段，大大加速了其他派生器件的诞生，并在无意间拓宽了电力电子技术的应用范畴，电力电子技术开始在整流电路、交流变换电路、直流变换电路等领域崭露头角。随着美国在1958年正式推出第一个集成电路，电力电子技术的安全性、可靠性又得到了进一步的保障。计算机技术的发展应用，更使其在智能化、自动化的进程中如虎添翼，本文将对其在电力系统中的应用进行具体举例分析。1电力电子技术概述电力电子学(POWerE1.eCtrOniCS)出现在20世纪中后期1974年，美国的著名学者WZewe1.1.将其定为综合电力学、电子学和控制理论三个学科的边缘学科。学界将该学科称为：“电力电子学，工程技术角度来看“电力电子技术”则更为切实。电力电子技术由电力电子器件制造技术以及整流、变相、逆变等变流技术两大部分构成。属于新兴的一门应用于电力领域的电子技术，该技术通过对电能进行高效率的组合与控制，能够实现将“电力”功率控制在GW与IW以下进行变换，十分灵活地适应了当下不同工作对象的电力功率需求。电子技术在现代电力系统中已经成为不可或缺的关键部分。截至目前看来，电力电子技术在电力系统中成功运用的典范，便是HVDC直流输电在大功率电力系统的推广2电子技术在电力系统中的应用2.1 电子技术在发电环节的使用现状发电环节作为电力系统中最为核心的部分，其涉及到庞杂、多样的机器设备，一旦没有进行有效管理将会直接影响到电力系统的正常运行。电子技术在发电环节的运用，主要变体现在对不同设备运行特性的有效控制、改善上。(1)运用静止励磁实现对大型发电机的控制。由于采用结构简易、稳定性好、成本较低的晶闸管整流自并励方式，该控制方法被电力系统的大部分企业积极采用。励磁机环节的有效省略，为快速地进行发电过程调节，提供了十分高效的技术保障。(2)运用变速恒频励磁完成对风力、水力发电机的有效控制。众所周知，风力发电机的发电效率直接与风速的三次方成正相关的关系，在风车发电过程中，其捕捉到的最大风能因风速的不同而相应变化，为了实现有效功率的最大化，可以通过对转子励磁电流的有效调整，达到机组运行能够与转子转速叠加后维持在恒定的输出频率，完成预定目标。同样，水电发电有效率直接受到水头压力以及水流量大小的影响，为使机组的转速能够与水头的变化幅度以及流量的起伏状态契合一致，通过变速电源的控制，一样能够十分准确地完成输出频率恒定的预定目标，实现有效功率最大化的目的。(3)对发电厂风机水泵的变频调速进行有效干预。据相关资料显示，发电厂的内部电率的均值为8%,风机水泵的耗电量占到火电设备耗电量总数的63%左右。运作效率不高是广大发电企业面临的一大难题，低压以及高压变频器的出现很好地解决了这一历史性难题，通过运用风机水泵的变频以及调速，可以十分有效地达到节能的目标。由于技术水平尚处于起步阶段，高压大容量变频器的生产、设计尚处在较为稀缺的状态，学校与企业联合开发研究的方式正在被积极推广。2.2 电子控速技术的推广使用在工况相对恶劣的作业环境下运用该技术，能够实现电动工具的串激电机额定负载转速与空载转速保持基本一致或者完全统一的效果，这就为广大施工人员在进行作业时，有效降低噪音和震动，实现工作效率的提高并且延长工具的使用期限提供了十分必要的技术支持。2.3 电子减速技术的运用推广施工人员在进行螺钉以及螺栓拆卸过程中，由于工具需要在低转速、大扭矩的条件下进行运作，传统的串激电机扳手或者螺丝刀,难以实现转速、扭矩双双降低的情况下完成螺钉与螺栓的顺利卸载,尤其是生锈现象出现时，卸载就更加不易。通过使用电子减速器，可以实现串激电机负载减压的同时自动将电压进行增大，实现奠基的大扭矩，方便工人进行螺栓以及螺钉卸载。2.4 电子扭矩控制技术的有效运用由于高功率、大扭矩的客观条件，操作人员在用螺丝刀或者把手进行大螺钉、大螺栓的拧紧作业时，往往会出现因扭矩控制不当而出现钻头、螺钉、螺栓断裂的情况，电子扭矩控制技术的出现十分巧妙地解决了这些问题，通过使用电子扭矩控制器，可以对螺丝刀的扭矩值以及无极调节扳手进行有效控制，与此同时，将扭矩的最大值控制在一定的范围内，也是保障流水作业时，操作人员实现装配螺钉、螺栓拧紧程度一致性的重要手段。2.5 电子调速技术在电动工具中的推广使用电子调速技术是电力系统中电动工具领域使用最广泛，也是最早的电子技术。目前基本上所有的品种都采用了该项技术，通过对电动工具的运行速度进行有效设定，可以实现其在不同转速，尤其是低转速水平上的灵活、精准作业，为改善工作质量、提高工作效率创造了十分便利的条件。2.6 电子启动电流限制技术在电力系统中的运用电动工具的启动速度经由限制启动电流控制，这一手段的运用为功率较大的电动工具进行征程作业创造了十分高效的前提条件。继电器与限流电阻各一只组成的电子启动电流限制器，在工具机体内通过对其启动过程中电枢、磁力线的控制，实现工具启动，电流不会出现立刻增大的现象，为其正常、安全运用奠定了极其重要的保证。2.7 微机控制技术的应用在进行微机控制过程中，电动工具机器内部只需要安装空间占用小、价格相对较低的单片机，便可以进行作业。使用该项技术最大的优势，便在于其能够对操作和控制进行自动选择，通过控制屏上的按钮进行工具运作控制，不仅实现了高效作业，更加实现了这一过程中工具完好度的保护。3结语随着技术的不断进步以及信息化水平的不断提高，电子技术在电力系统中的运用也朝着更加广泛、多样化的方向发展，通过对这一技术积极、有效的探索与运用，我国电力系统必将在现代化建设中发挥做出更加令人瞩目贡献。参考文献1赵家华.浅谈工程领域电子技术的应用j.电子世界，2013,(2)：741-742.2李树财.现代电子技术应用范围及发展趋势J.科技创新与应用，2013,(13)：159-161.3肖帅，耿华.风电机组低压穿越中的电力电子技术(上)J.变频器世界，2013,(1)：258-259.4白桂银.电子技术现状及应用探讨J现代商贸工业，2013,(2)：69-71.【摘要】煤炭行业的电力消耗量约占总能耗的67%。现国有统配煤矿基本实现了机械化，但电气化仍较落后。从电气传动技术及其装备水平看，工业技术先进国家的电力拖动系统中，采用变频调速技术已达到70%80%,而我国不足10%,煤矿的应用水平则更低。而矿井的电能消耗中，电机消耗的电能占了近90%。该文介绍电力电子技术的发展和应用前景，通过在煤炭企业的应用实例，论述了煤炭企业电力电子技术的推广应用可以节约一定的电能。【关键词】电力电子;技术煤矿;节能1.现代电力电子技术在煤矿电气的应用传动系统中的应用国际上，技术先进的产煤国家，井下使用现代电力电子技术和装备已相当广泛。如调速变频电牵引采煤机，风机、水泵、提升机等矿用设备调速系统;原不调速系统实现变频调速;原直流调速系统正被交流变频调速系统逐步代替。1.1提高生产工艺流程自动化控制系统智能化水平电气传动自动化技术是以生产机械的驱动装置一电动机为自动控制对象、以微电子器件（包括微计算机系统）为核心、以电力电子装置为执行机构，在自动控制理论指导下，按给定的规律控制电动机的转速进行自动调节，以满足生产工艺的最佳要求，达到提高效率、降低能耗、提高产品（或系统运行）质量、减少系统环节、降低劳动强度的优化效果。现代变频装置的智能化程度比较高，自身具有很强的保护功能,对于被驱动负载来说，它既是一个功能很强的控制环节，又是很准确的电动执行机构。作为电气传动自动化系统，可称得上是控制和执行器的机电一体化环节。采用此项技术和设备，不但可容易地实现较高性能的单机自动化，而且实现矿井的顺槽自动化控制要简单和容易得多。1.2提高电气传动系统的机电一体化水平，减小驱动设备占用空间电气传动系统的机电一体化是现代矿井采、掘、运、提等大型生产装备机电一体化的最重要组成部分，这不但可有效地提高生产工艺流程自动化控制系统智能化水平，而且可有效地减小设备占用空间。由于井下空间有限，限制了装备的体积及使用范围：缩小装备的体积可以有效地减少恫室开挖量，节约投资。随着现代电力电子技术的不断发展和进步，发展无机械齿轮机,技术已日臻成熟，并且已进入实用阶段。如：交流主轴驱动系统、滚筒内装电动机式提升绞车等已投入使用，既减少了机械传动环节系统体积，又有效地提高了整体的传动效率，为矿井电气传动系统改造提供了诱人的新技术前景。2 .现代电力电子技术在电机调速及拖动中的应用矿井中电机是耗能大户，并且集中在提升机电机通风机电机、主排水泵电机、压缩机电机以及采煤机电机等几个大型电机上，耗能比较集中，因此为实现电力电子技术改造提供了方便。以TKD和JKMK系列提升机电控系统为主的交流提升电控系统在我国使用最为普遍，这些控制系统都是采用转子附加电阻来调速的。由于交流提升机在减速段机械特性软调速性能较差，后来又出现直流调速提升机，由于在开始发展直流控制系统时电力电子技术特别是大功率电力电子元件及控制模块还不是很成熟，因此这种直流调速方案主要采用FD系统（直流发电机拖动直流电动机）。这种系统中拖动发电机的电动机除了检修以外，一般停机，因此电能浪费严重，以某矿副井提升机为例：该矿副井提升机采用的是直流FD直流拖动系统，提升电机的功率是1250kw,为其提供直流电源的是功率为145OkW的直流发电机，拖动发电机的是功率为160OkW的交流同步电动机，在提升机进行电力电子技术改造前每个月的耗电量在405万kwh之间。除此之外，整个控制系统仍然采用传统的继电器控制，所有参数也是模拟量，因此控制复杂、故障率高、参数易变、维护量大，每年的维修费用15万元左右，维修时间超过500h。该矿于2004年5月对电控系统进行改造，改造成电力电子整流直流调速系统，整套系统采用进口整流控制柜和P1.C控制系统。改造后，每月电量消耗在20万kwh左右，节能非常明显，两年内节约的电费就收回了项目投资。同时控制系统数字化、模块化，结构紧凑、集成度高、故障率低、维护方便，年维修费用2万元以下，年维修时间20Oh左右。节能效果良好，经济和社会效益明显。相对于直流调速系统，交流电机费用低、结构简单、维护方便,因此受到用户的青睐，特别是交流电机的变频调速性能和直流调速基本相似，因此变频调速的发展速度很快，并且有逐步取代直流调速的趋势。交流电机采用变频技术相对直流电机采用直流调速性能基本相似，但是变频技术相对直流调速方案总体经济效益较好，这一点在电梯调速方面的成功应用可以得到验证。煤炭企业大功率电机直接使用变频调速的难度在于电机的额定电压以6kv为主，应用高压交流电机和高压变频调速的方案目前还没有一个成功应用的例子。随着变频技术的进步，具有内置式P1.D以及张力卷取软件、速度级链速度跟随以及电流平衡等功能的大功率高压变频器技术的成熟。目前的矿用提升机交流电控系统除了调速性能不理想外其转子串接的加速电阻也消耗部分电能，而且维修量大。矿用刮板输送机和带式输送机是煤矿生产的重要设备之一，这些设备启动频繁，负荷变化大，目前使用的启动设备大多数采用普通磁力启动器配液压联轴器，启动效果不很理想，同时也无法达到节能效果。随着隔爆型变频器技术的成熟，矿用运输设备采用变频器是完全可行的，而且可以同时达到节能和软启动的目的。但是隔爆型变频器造价高，推广起来有一定的难度，不过现在国内有的企业通过和国外技术合作、引进或自制研制成功了隔爆型节能软启动开关，这种开关造价比变频器低，还可以通过调整输出电压来达到节能的目的，在目前条件下，这种开关还是值得推广的。3 .现代电力电子技术的其它应用煤炭企业一般距离市区较远，因此煤矿的工人村都有相对对立的物业管理体系，例如必须具备对立的供水系统。现在大多数矿山工人采用的都是定时供水制，只在规定的时间内供水，供水的时候，就是用水的高峰期，每个用户还要用容器存一部分水备用，实际上并不一定能用完，长流水的地方也比较多，因此造成水资源和电能的浪费。另外，由于用水集中，为了保证有足够的水压，供水的水泵和电机都比较大，因此也造成了设备资源的浪费。全自动无塔变频供水装置这项技术在全国推广使用已经好几年了，这项技术投资少，自动化程度高，同时还可以达到节水节能的目的，但是在煤炭企业应用还不是太广泛，还没有认识到其优势。某矿工人原来使用的也是定时供水制，自从改造成全动无塔变频供水以后，节约水资源10%以上，节约电能15%以上，而且还可以保证全天候供水，方便了居民生活，经济和社会都很好。我国于1996年正式启动绿色照明计划，绿色照明计划的关键就是利用电力电子技术开发节能光源和节能灯具。煤矿井下大量使用照明，目前矿井使用的照明设备以普通荧光灯白炽，因此大规模推广使用节能灯具有着重要意义。以百万吨矿井生产照明用电容量为50kw计算时，推行节能技术可以节约电量15%,全国年产原煤12亿3年节约电量近80GW时，细算起来是一个不小的数字。但是，我国在开发成本低、电磁污染低、可靠性高的性能先进的电子整流器方面，特别是能适应煤矿井下恶劣条件的先进节能灯具技术还不是很成熟。4 .结论电机是感性负载，功率因数低，负载变化大，节能的空间很大。节能的关键在于先进的节能设备的使用或对现有设备的技术改造。电机类负荷的节能方法主要是电力电子器件，而我国煤炭企业在电力电子技术的应用不仅无法和国外先进水平相比，即使和国内其他行业相比也落后很多。因此，煤炭企业电力电子技术的改造应用具有广阔的前景和良好的经济效益。2017电气自动化毕业论文范文