电气工程综合设计报告
《电气一次部分》课程设计报告---发电厂设计
《电气一次部分》课程设计报告摘要随着我国经济发展，对电的需求也越来越大。
电作为我国经济发展最重要的一种能源，主要是可以方便、高效地转换成其它能源形式。
电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。
而火力发电是电力工业发展中的主力军，截止2006年底，火电发电量达到48405万千瓦，越占总容量77.82%。
由此可见，火力电能在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。
该设计主要从理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，并与火力发电厂现行运行情况比较，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济性。
采用软件绘制了大量电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。
关键词:发电机变压器断路器主接线目录荆楚理工学院课程设计任务书........................................................................ 错误!未定义书签。
1本设计的主要内容 (3)1.1 原始资料分析 (3)1.2对原始资料分析 (4)2 电气主接线设计 (4)2.1 电气主接线的基本要求 (4)2.2 电气主接线的分析 (5)2.3 主接线的方案选择 (7)3厂用电的设计 (9)3.1厂用负荷分类 (9)3.2厂用电的电压等级 (10)3.3对厂用电接线的基本要求 (10)3.4 火力发电厂厂用电接线的设计 (11)4发电机和变压器的选择 (12)4.1概述 (12)4.2发电机型号的确定 (12)4.3主变压器容量和形式的选择 (12)4.4联络变压器的选择 (16)4.5 厂用变压器的选择 (16)5 短路电流的计算 (18)5.1短路计算的基本假定和计算方法 (18)5.2 短路等值电抗电路及其参数计算 (20)6电气设备的选择 (25)6.1电气设备选择的一般原则 (25)6.2电气设备选择的一般条件 (25)6.3高压断路器的选择(QF) (26)6.4高压隔离开关的选择(QS) (28)6.5电流互感器的选择(TA) (30)6.6 电压互感器的选择(TV) (32)6.7 避雷器的选择 (33)7主接线详图 (35)结束语 (36)1本设计的主要内容1.1 原始资料分析（1）发电厂建设规模和型号；类型：凝汽式火力发电厂；装机容量：装机2台，容量分别为300MW*2；年利用小时数为6000h/a ；（2）所选发电机组的型号与参数；根据设计书的要求选用的发电机容量为300MW ，选择发出的电压为18KV ，所以选择发电机型号为QFSN-300-2。
电气系统综合设计实验报告直线一级倒立摆控制系统设计
电气控制系统设计——直线一级倒立摆控制系统设计学院轮机工程学院班级电气1111姓名李杰学号 36姓名韩学建学号 35成绩指导老师肖龙海2014 年 12 月 25 日小组成员与分工：韩学建主要任务：二阶系统建模与性能分析,二阶控制器的设计,二阶系统的数字仿真与调试,二阶系统的实物仿真与调试;二阶状态观测器的数字仿真与调试,二阶状态观测器的实物仿真与调试;李杰主要任务：四阶系统建模与性能分析,四阶控制器的设计,四阶系统的数字仿真与调试,四阶系统的实物仿真与调试;四阶状态观测器的数字仿真与调试,四阶状态观测器的实物仿真与调试;前言倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合,其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统,可以作为一个典型的控制对象对其进行研究;倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段,为自动控制理论的教学、实验和科研构建一个良好的实验平台,以用来检验某种控制理论或方法的典型方案,促进了控制系统新理论、新思想的发展;本报告通过设计二阶、四阶两种倒立摆控制器来加深对实际系统进行建模方法的了解和掌握随动控制系统设计的一般步骤及方法;熟悉倒立摆系统的组成及基本结构并利用MATLAB对系统模型进行仿真,利用学习的控制理论对系统进行控制器的设计,并对系统进行实际控制实验,对实验结果进行观察和分析,研究调节器参数对系统动态性能的影响,非常直观的了解控制器的控制作用;目录第一章设计的目的、任务及要求倒立摆系统的基本结构 (4)设计的目的 (4)设计的基本任务 (4)设计的要求 (4)设计的步骤 (5)第二章一级倒立摆建模及性能分析微分方程的推导 (5)系统的稳定性和能控能观性分析 (11)二阶的能观性、能控性分析 (13)四阶的能观性、能控性分析 (18)第三章倒立摆系统二阶控制器、状态观测器的设计与调试设计的要求 (22)极点配置 (22)控制器仿真设计与调试 (23)状态观测器仿真设计与调试 (28)第四章倒立摆系统四阶控制器、状态观测器的设计与调试设计的要求 (26)极点配置 (26)控制器仿真设计与调试 (27)状态观测器仿真设计与调试 (28)心得体会 (31)参考文献 (31)第一章设计的目的、任务及要求倒立摆系统的基本结构与工作原理图倒立摆系统硬件框图图倒立摆系统工作原理框图倒立摆系统通过计算机、I/O卡、伺服系统、倒立摆本体和光电码盘反馈测量元件组成一个闭环系统;以直线一级倒立摆为例,其工作原理框图如图所示;图中光电码盘1由伺服电机自带,小车的位移可以根据该码盘的反馈通过换算获得,速度信号可以通过对位移的差分得到;各个摆杆的角度由光电码盘2测量并直接反馈到I/O卡,而角速度信号可以通过对角度的差分得到;计算机从I/O卡实时读取数据,确定控制决策电机的输出力矩,并发给I/O卡;I/O卡经过电控箱内部电路产生相应的控制量,驱动电机转动,使小车按控制要求进行运动,以达到控制目的;实验过程中需要了解倒立摆装置基本结构;了解编码盘、行程开关等的基本工作原理;进行行程开关、编码盘和电机基本测试;设计的目的本设计要求我们针对设计要求,利用课堂所学知识及实验室实测来的系统数据采用工程设计法进行一级直线倒立摆控制系统设计;绘制原理图,同时在实验室进行实验检验设计结果,分析数据,编写设计报告;目的是使学生掌握随动控制系统设计的一般步骤及方法;设计的基本任务本课程设计的被控对象采用固高科技生产的GLIP2001一级直线倒立摆;通过设计与调试使学生能够：1熟悉倒立摆系统的组成及其基本结构；2掌握通过解析法建立系统数学模型及进行工作点附近线性化的方法；3掌握系统性能的计算机辅助分析；4掌握系统控制器的设计与仿真；5研究调节器参数对系统动态性能的影响;设计的要求1.熟悉倒立摆系统结构,熟悉倒立摆装置的基本使用方法；2.建立系统的数学模型,并在工作点附近线性化；3.分析系统的稳定性、频域性能、能控性与能观性；4.采用状态空间的极点配置法设计控制器,要求系统调节时间ts<=3s,阻尼比ξ>= and ξ<=1;实验步骤1.倒立摆系统基本结构分析2.对象的建模3..系统性能分析4.控制器设计与调试5.设计报告的撰写第二章一级倒立摆建模及性能分析系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模;实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号,激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出, 应用数学手段建立起系统的输入－输出关系;这里面包括输入信号的设计选取,输出信号的精确检测,数学算法的研究等等内容;机理建模就是在了解研究对象的运动规律基础上,通过物理、化学的知识和数学手段建立起系统内部的输入－状态关系;对于倒立摆系统,由于其本身是自不稳定的系统,实验建模存在一定的困难;但是忽略掉一些次要的因素后,倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统,可以在惯性坐标系内应用经典力学理论建立系统的动力学方程;下面采用牛顿－欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型;微分方程的推导在忽略了空气阻力和各种摩擦之后,可将直线一级倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成的系统,如图所示;我们不妨做以下假设：M 小车质量m 摆杆质量b 小车摩擦系数l 摆杆转动轴心到杆质心的长度I 摆杆惯量 F 加在小车上的力x 小车位置φ摆杆与垂直向上方向的夹角θ摆杆与垂直向下方向的夹角考虑到摆杆初始位置为竖直向下图是系统中小车和摆杆的受力分析图;其中,N 和P 为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量;注意：在实际倒立摆系统中检测和执行装置的正负方向已经完全确定,因而矢量方向定义如图所示,图示方向为矢量正方向;分析小车水平方向所受的合力,可以得到以下方程：①由摆杆水平方向的受力进行分析可以得到下面等式：②即：③把这个等式代入①式中,就得到系统的第一个运动方程④为了推出系统的第二个运动方程,对摆杆垂直方向上的合力进行分析,可以得到下面方程：⑤⑥力矩平衡方程如下：⑦注意：此方程中力矩的方向,由于θ= π+φ,cosφ= -cosθ,sinφ= -sinθ,故等式前面有负号; 合并这两个方程,约去P 和N ,得到第二个运动方程：⑧设θ=π+φφ是摆杆与垂直向上方向之间的夹角,假设φ与1单位是弧度相比很小,即φ<<1,则可以进行近似处理：用u 来代表被控对象的输入力F ,线性化后两个运动方程如下：⑨对式3-9进行拉普拉斯变换,得到⑩注意：推导传递函数时假设初始条件为0;由于输出为角度φ,求解方程组的第一个方程,可以得到：⑾⑿如果令则有⒀把上式代入方程组的第二个方程,得到：⒁整理后得到传递函数：⒂其中,该系统状态空间方程为：⒃方程组对解代数方程,得到解如下：⒄整理后得到系统状态空间方程：⒅由9的第一个方程为对于质量均匀分布的摆杆有：于是可以得到：化简得到：⒆⒇以小车加速度为输入的系统状态空间方程：稳定性分析P=polyA;r=rootsP;ii=findrealr>0;n=lengthii;ifn>0disp'不稳定';elsedisp'稳定';end不稳定由此得到系统在未加控制器之前是发散的,不稳定的能控能观性分析A= 0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;B= 0 1 0 3';C= 1 0 0 0;0 0 1 0;D= 0 0 ';>> n=4;Uc=ctrbA,B;Vo=obsvA,C;>> ifrankUc==nifrankVo==ndisp'系统状态即能控又能观'else disp'系统状态即能控,但不能观'endelse ifrankVo==ndisp'系统状态能观,但不能控'else disp'系统状态不能控,但也不能观' endend系统状态即能控又能观二阶的能观性、能控性分析>> A=0 1; 0;>> B=0 3';>> C=0 0 ;1 0;>> D=0;二阶能控性分析：>> M=ctrbA,BM =0 33 0>> rankMans =2说明系统是能控的二阶能观性分析：>> N=obsvA,CN =0 11 0>> rankNans =2说明系统是能观的四阶的能观性、能控性>> A=0 1 0 0; 0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;;>> B=0 1 0 3';>> C= 1 0 0 0;0 0 1 0;>> D=0 0';四阶能控性分析:>> M=ctrbA,BM =0 0 00 0 00 00 0>> rankMans =4说明系统是能控的四阶能观性分析：>> N=obsvA,CN =0 0 00 0 00 0 00 0 00 0 0 00 0 00 0 0 00 0 0>> rankNans =4说明系统是能观的第三章倒立摆系统二阶控制器的设计设计的要求建立以X’’为输入,Φ与Φ’为状态变量,y为输出的模型分析系统的稳定性,能控能观性设计状态反馈控制器进行极点配置,是系统ξ>= ts<=3s极点配置取ξ=,Ts=；则Wn=,极点为±利用MATLAB进行计算:clear;T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1; 0;B=0;3;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=S1,S2;K=placeA,B,P则：K0=,K1=;控制器的仿真测试与调试图二阶系统结构图以小车加速度为输入,摆杆偏移角度和角速度为状态变量的模型,K值为反馈矩阵,输出为角度的波形图仿真波形图：取 &= 极点为：Wn=则 K0= K1= 图仿真结果波形图有次图可得加入控制器之后系统可以稳定,可见控制器的设计是合理的硬件调试硬件调试结构图以小车加速度为输入,摆杆偏移角度和角速度为状态变量的模型,加入Л模块纠正反馈角度符号通过调试K值,当K取的时候,可使仿真结果较稳定;从摆杆的角度可以看出,角度可以稳定下来,施加一干扰后,摆杆可以很快恢复稳定;状态观测器的仿真测试与调试图二阶状态观测器数字仿真图以小车加速度为输入,摆杆偏移角度和角速度为状态变量的模型,K值为反馈矩阵,输出为角度的波形图仿真波形图：取 &= 极点为：Wn=则 K0= K1= 图仿真结果波形图反馈矩阵G的求法T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1; 0;B=0;3;C=1 0;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=S1,S2;OP=5P;G=placeA',C',OPG=实物调试由图可知,施加扰动后摆杆能很快恢复,符合系统要求;第四章倒立摆系统四阶控制器的设计设计要求根据设计要求,确定系统闭环极点,设计状态反馈控制器,并进行仿真、调试验证;极点配置取 &= T= Wn= 极点为：±；-20±利用MATLAB进行计算:T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;B=0;1;0;3;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=,-20+,S1,S2;K=placeA,B,Pk0=,k1=,k2= ,k3=;则K=控制器的仿真测试与调试图四阶系统仿真结构图以小车加速度为输入,摆杆角度、角速度、小车位移、加速度为状态变量,上半部分为位移输出,下半部分为角度输出仿真结果：位移：角度：实物调试：图硬件调试结构图将K1、K2、K3、K4合并后反馈作用系统,系统为单输入双输出四阶一级倒立摆状态空间极点配置实时控制结果平衡时上为位移,下位角度直线一级倒立摆状态空间极点配置实时控制结果施加干扰上为位移,下位角度状态观测器仿真设计与调试图四阶状态观测器数字仿真图四阶系统仿真结构图以小车加速度为输入,摆杆角度、角速度、小车位移、加速度为状态变量,上半部分为位移输出,下半部分为角度输出反馈矩阵G的求法T=input'T=';zeta=input'zeta=';Wn=4/Tzeta;A=0 1 0 0;0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 0;B=0;1;0;3;C=1 0 0 0;0 0 1 0;S1=-zetaWn-Wnsqrtzeta^2-1;S2=-zetaWn+Wnsqrtzeta^2-1;P=,-10+,S1,S2;OP=3P;G=placeA',C',OP'G =实物调试反馈矩阵G和增益矩阵K分别调用matlab程序即可实物仿真与结果心得体会通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关MATLAB方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足;实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵;课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间;同时,设计让我感触很深;使我对抽象的理论有了具体的认识;通过这次课程设计,我掌握了倒立摆装置的识别和测试；熟悉了控制系统的设计原理；了解了现代控制理论的设计方法；以及如何提高倒立摆系统的性能等等,掌握了MATLAB、simulink的使用方法和技术,通过查询资料,对所学知识有了很多新的认识;自己写主要参考文献：1.夏德玲、翁贻方,自动控制理论．北京,北京工业大学出版社,2006年1月2.刘豹、唐万生,现代控制理论．北京,机械工业出版社,2006年6月3.李国勇、谢克明,计算机仿真技术与CAD．北京,电子工业出版社,2009年1月4.Googol Technology直线倒立摆系统GLIP系列安装与使用手册固高科技。
发电厂电气部分综合设计报告范文
发电厂电气部分综合设计报告范文下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电气教学实践报告(3篇)
第1篇一、前言电气工程是一门实践性很强的学科，为了提高学生的实践能力和综合素质，我们组织了一次电气教学实践活动。
本次实践活动以电气工程领域的实际项目为背景，通过现场教学、实验操作、项目实施等方式，让学生在真实的工作环境中学习电气知识，提高实际操作能力。
以下是本次电气教学实践活动的报告。
二、实践背景随着我国经济的快速发展，电气工程领域得到了广泛关注。
电气工程在我国基础设施建设、工业生产、生活用电等方面发挥着重要作用。
为了满足社会对电气工程技术人才的需求，高校电气工程专业的教学越来越注重实践环节。
本次电气教学实践活动旨在让学生在实际工作中学习电气知识，提高学生的实践能力和综合素质。
三、实践内容1. 实践项目简介本次实践项目为某企业电气设备安装与调试。
项目包括：电气设备安装、电气线路布线、电气设备调试、电气系统运行维护等。
2. 实践过程（1）现场教学在项目实施前，我们对学生进行了现场教学，详细讲解了电气设备的结构、原理、安装方法、调试步骤等。
通过现场教学，学生初步了解了电气工程的基本知识。
（2）实验操作在项目实施过程中，学生分组进行实验操作。
实验内容包括：电气设备拆装、电气线路布线、电气设备调试等。
在实验操作过程中，学生掌握了电气设备的实际操作技能。
（3）项目实施在项目实施阶段，学生按照实际工作流程，独立完成电气设备安装、电气线路布线、电气设备调试等工作。
在项目实施过程中，学生充分发挥了团队协作精神，共同解决问题。
（4）总结与反思项目完成后，学生进行了总结与反思，分享了实践过程中的心得体会。
通过总结与反思，学生进一步提高了电气工程实践能力。
四、实践成果1. 学生实践能力显著提高通过本次电气教学实践活动，学生掌握了电气设备的实际操作技能，提高了电气工程实践能力。
2. 学生综合素质得到提升在项目实施过程中，学生学会了团队协作、沟通协调、解决问题的能力，综合素质得到提升。
3. 增强了学生对电气工程领域的兴趣通过实践活动，学生了解了电气工程在实际工作中的应用，增强了学生对电气工程领域的兴趣。
某时装有限公司供配电系统电气部分设计课程设计报告
黄石理工学院电气与电子信息工程学院供配电工程课程设计报告设计题目：某时装有限公司供配电系统电气部分设计姓名：专业：班级：学号：起止时间：地点：指导教师：完成时间：年月日供配电工程课程设计任务书（11）班 级： 学 生： 学 时： 时 间： 指导教师：一、设计题目某时装有限公司供配电系统电气部分设计 二、设计目的及要求通过本课程设计：熟悉供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范等，锻炼工程设计、技术经济分析比较、工程计算、工具书使用等能力，并了解供电配电系统前沿技术及先进设备。
要求根据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，选择配变电所主结线方案、高压配电线路接线方式、高低压设备和进出线，确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型。
最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。
三、设计依据1、负荷情况该时装有限公司主要生产和销售各类高中档针织品服装、部分梭织服装，公司占地面积135亩，建筑面积15000平方米。
主要由综合办公楼、裁剪车间、缝制车间、整烫车间、检品车间、印绣花车间等部门组成。
该公司大部分车间为三班制，年最大有功负荷利用小时数为5100h 。
车间负荷情况见附表。
按二级负荷设计。
2、供电电源情况按照公司与当地电业部门签订的供用电协议规定，可从某35／10kV 地区变电站取得工作电源。
该35／10kV 地区变距离本厂约为5km ，10kV 母线短路数据：()MVAS max .k 2003=、()MVA S min .k 1103=。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
要求：①过电流保护整定时间不大于1.0s ；②在工厂10kV 电源侧进行电能计量；③功率因数应不低于0.9。
3．自然条件年最高气温39℃，年平均气温23℃，年最低气温-5℃, 年最热月平均最高气温33℃，年最热月平均气温26℃，年最热月地下0.8m处平均温度25℃．主导风向为南风，年雷暴日数52。
电气工程应用综合设计报告
电气工程应用综合设计报告1. 引言电气工程应用综合设计报告旨在总结和评估一个电气工程应用项目的设计过程、结果和应用效果。
本报告将对项目背景、设计目标、设计过程、设计结果、应用效果以及未来发展方向进行详细的描述和分析。
2. 项目背景本项目是为一个新建商业大楼设计电气系统。
该商业大楼将包括办公区域、商业区域、停车区域以及相关设施。
为了满足大楼的电力需求并确保安全可靠运行，本项目将对大楼的电气系统进行全面设计和规划。
3. 设计目标本项目的设计目标如下：- 提供稳定、可靠的电力供应，满足大楼内各种设备和设施的用电需求；- 保证电气系统的安全性，遵循相关电气安全规范和标准；- 提高电气系统的能效，减少能源消耗；- 考虑未来扩展和升级的可能性。
4. 设计过程4.1 数据采集和需求分析：通过与客户沟通，收集大楼的建筑结构、使用用途、设备需求等信息，并进行需求分析。
4.2 系统设计：根据需求分析的结果，对电气系统进行整体设计，包括配电系统、照明系统、安全系统等。
4.3 设备选型：根据设计要求和相关标准，选择合适的电气设备和材料，包括开关、插座、电缆等。
4.4 布线设计：根据大楼的布局和使用需求，设计电气系统的布线方案，优化线路布置，提高电气系统的可靠性和安全性。
4.5 系统测试和调试：在电气系统安装完成后，进行系统测试和调试，确保系统运行正常且符合设计要求。
5. 设计结果5.1 配电系统：为了满足大楼的电力需求，设计了一套稳定、可靠的配电系统。
该系统主要包括变压器、断路器、接地装置等设备，能够提供足够的电力供应，同时保证安全运行。
5.2 照明系统：通过合理的照明设计，提高了大楼内各个区域的采光效果和舒适度，降低了能源消耗。
5.3 安全系统：设计了一套完善的安全系统，包括火警报警器、紧急照明设备等，确保大楼内发生紧急情况时能够及时报警和疏散人员。
6. 应用效果6.1 电力供应稳定可靠：经过测试和实际应用，配电系统能够稳定可靠地提供电力供应，没有出现过电力故障。
《电气工程训练》设计报告--智能数字电压表
《电气工程训练》设计报告----智能数字电压表班级：姓名：学号：指导老师：中南大学2017年1月3号目录1 引言 (3)1.1 数字电压表的发展背景 (3)1.2 数字电压表的发展现状 (3)1.3 数字电压表的发展意义 (4)2 设计要求 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 设计要求 (5)2.3 实验任务 (5)3 设计方案 (5)3.1 系统设计 (5)3.2 系统框图 (6)4硬件电路 (6)4.1 单片机系统 (6)4.2 A/D转换电路 (9)4.3 量程自动切换电路 (11)4.4 LED点阵显示电路 (13)4.5 电源电路 (14)4.6 超量程报警电路 (14)5 软件设计 (15)5.1 程序结构 (15)5.2 程序分析与设计 (15)6 结论 (20)7 致谢 (20)8 附件（系统仿真图、原理图、PCB图） (21)8.1 系统protues仿真图 (21)8.2 Altium Designer设计原理图 (21)8.3 Altium Designer设计PCB图 (22)9 参考资料 (23)1 引言科学技术现代化的今天，是电子技术和信息技术迅速发展的时代。
数字电压表在工程测量、计量检定、科学实验、机械电子、电能电力、邮电通信、国防军工以及工矿企业等诸多领域中，有着非常广泛的应用。
尤其是智能化数字仪表的普及和应用，在数字化、自动化、软件化测量技术中更发挥着重要的作用。
1.1 数字电压表的发展背景数字仪表是把连续的被测模拟量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。
这是一种新型仪表，它把电子技术、计算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切地结合在—起，成为仪器仪表领域中一个独立的分支。
数字仪表的种类很多，应用场合各不相同，其内部结构也相差很大。
根据仪表的用途(即被测量的性质)分为：数字电压表、数字电阻表、数字电流表、数字功率表、数字Q(品质因数)表、数字电桥及电子计数器等经过适当变换，还可制成测量多种非电量的仪表，如数字温度表、数字转速表、数字位移表、数字钟、数字秤、数字测厚仪及数字高斯计等，还有许多其他数字式测量仪器和测量装置。
酒店工程电气报告模板
酒店工程电气报告模板一、引言酒店作为一种特殊的建筑类型，其电气工程的规划和设计具有一定的特殊性和复杂性。
本报告旨在对酒店工程电气系统进行全面的分析和评估，为酒店电气系统的规划和设计提供参考。
二、背景1. 酒店规模与用电负荷酒店作为一个大型综合性建筑，其用电负荷相对较大。
根据我们对目标酒店进行调研和分析，该酒店共有500个客房、3个宴会厅、5个会议室、1个大型餐厅以及其他配套设施。
根据这些数据可以初步估计该酒店的用电负荷。
2. 需求分析在进行具体的规划和设计之前，我们首先需要对目标酒店的用电需求进行详细分析。
根据调研数据以及与业主沟通得到的信息，我们可以得出以下需求：（1）客房：每个客房需要提供照明设备、空调设备、插座等基本配套设施；（2）宴会厅与会议室：需要提供照明设备、音响设备、投影设备等；（3）餐厅：需要提供照明设备、厨房设备、音响设备等；（4）其他配套设施：如健身房、游泳池等，需要提供相应的电气配套。
三、电气系统规划1. 供电系统根据酒店的用电负荷以及对可靠性和稳定性的要求，我们建议采用双回路供电系统。
即将酒店的用电负荷分为两部分，分别接入两个不同的变压器。
这样即使一个变压器发生故障，另一个变压器仍然可以保证正常供电。
2. 配电系统为了保证酒店各个区域和功能部位的用电需求，我们将酒店划分为不同的配电区域，并对每个区域进行独立规划。
同时，在每个配电区域内部还应设置相应的开关柜和配线箱，以便进行精确控制和管理。
3. 照明系统照明是酒店工程中一个非常重要且复杂的部分。
根据不同区域和功能需求，我们将采用不同类型和功率的灯具，并结合智能控制系统进行控制。
同时，为了提高能源利用效率，我们还将采用LED灯具来替代传统的白炽灯和荧光灯。
4. 空调系统酒店客房的空调系统对于客户的舒适度和体验至关重要。
我们将采用空调系统，并根据每个客房的面积和功能需求来进行合理的布局和设计。
同时，还将结合智能控制技术，实现对空调系统的集中管理和控制。
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南京航空航天大学电气工程综合设计报告课题名称基于空间矢量调制的双级矩阵变换器仿真研究报告指导老师**教授成绩学生姓名***二〇一一年六月目录第一章绪论 (1)1矩阵变换器的应用背景 (1)第二章双级矩阵变换器空间矢量调制原理 (2)2.1 双级矩阵变换器（TSMC） (2)2.2空间矢量调制原理 (3)2.2.1空间矢量调制基本思想 (3)2.2.2整流级调制策略 (3)2.2.3逆变级调制策略 (4)第三章双级矩阵变换器MATLAB仿真模型 (5)3.1MATLBA/Simulink仿真环境 (5)3.2双级矩阵变换器空间矢量调制仿真模型的结构 (5)3.2.1主功率模块 (5)3.2.2 PWM调制模块 (6)3.2.3输入输出模块 (6)第四章仿真参数设置与结果分析 (7)4.1仿真参数设置 (7)4.2仿真结果分析 (7)4.2.1一种给定值的结果分析 (7)4.2.2不同给定值的结果分析 (12)第五章总结 (16)第一章绪论1 双级矩阵变换器的研究背景随着电力电子技术、自动控制技术的迅速发展以及各种高性能电力电子元器件的出现，电力变换器正朝着AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC等多元化方向发展，它们已广泛应用于电机驱动、变频调速、不间断电源以及能量回馈控制等方面，在电力机械、石油、化工、冶金、交通运输等领域发挥着重要作用，产生了明显的经济效益。
根据国家有关部门的调查统计，我国发电量的60%~70%用于拖动电动机，其中90%的电动机是交流电动机，大部分为直接拖动，由于直接恒速拖动，造成大量的电能浪费，再考虑到其它如调峰、励磁、网损、无功及各种用电设备上的损耗，全国每年浪费的用电总量十分惊人，可见发展电气节能的重要性。
此外，变速恒频发电方式可使风力机在一定的可变速度范围内运行，具有风能转换效率高、能吸收阵风能量可实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点，已成为国际现代风力发电的主要发展方向之一。
实现变速恒频发电的优化方案是交流励磁技术，而实现交流励磁的关键在于开发出输入、输出特性好，无电力谐波，功率可双向流动的交流电力变换器。
交流电力变换器是采用电力电子元器件按照一定拓扑构成的AC-AC电力变换装置，它是交流变频调速系统的核心，而交流变频调速已成为电气传动中实现自动化和电气节能的主要技术手段，因此，大力发展交流电力变换器可实现电气节能和高效利用风能等清洁能源。
交流电力变换器按照有无直流环节分为两类：(1)AC-DC-AC变换器，按直流侧储能元件类型不同可分为电压型和电流型；(2)AC-AC变换器，包括相控AC-AC变频器和斩控AC-AC变换器。
基于AC-DC-AC变换的通用变频器己经产品化，它是通过两级电力变换实现的，由整流级、直流侧储能环节和逆变级三个环节构成。
虽然AC-DC-AC变换是电力电子技术中应用极为广泛的一种拓扑，但这种变换器形式不可避免地存在以下问题：(1)整流级为二极管全桥时的AC-DC-AC变换器，因为整流级采用不可控整流，所以输入侧功率因数很低，输入交流电流波形严重畸变，对电网谐波污染严重，因而需要大容量的无功补偿装置；(2)因为直流侧环节使用了大体积且使用寿命有限的无源储能元件，造成系统不易维护、集成度低、可靠性降低等问题。
矩阵变换器(Matrix Converter:MC)即斩控AC-AC变换器，具备输入/输出电流正弦、输入功率因数可控为1、可获得电网频率上下任意可控的输出频率的优良特性，这也正是MC提出至今一直受到人们青睐的原因。
MC是一种基于双向开关并采用脉宽调制得到期望输出电压的电力变换装置，因采用不同的控制方法， MC可实现整流、逆变和变频等功能，所以被称为通用变换器。
双级矩阵变换器的提出和分类经过30多年的发展，MC虽然取得了长足的进步，但离产品化还有一定的距离，制约其发展的瓶颈在于MC复杂的安全换流和调制策略，为此国内外学者提出了一种根据MC“间接传递函数”模型构成的AC-AC变频器，由于该新型MC由整流级和逆变级构成，所以也称之为双级矩阵变换器(Two-Stage Matrix Converter:TSMC)。
第二章双级矩阵变换器空间矢量调制原理2.1 双级矩阵变换器（TSMC）双级矩阵变换器（TSMC）的拓扑结构如图2.1所示。
左边六个双向开关构成整流级，右边六个双向开关构成逆变级，中间形成直流环节，所以称之为双级矩阵变换器。
TSMC的整流级和逆变级主电路均由双向开关组成，TSMC除具有MC的优良变频特性外，还具有以下优点：(1)整流级的双向开关可实现零电流换流；(2)通过增加不同的约束条件，可以不同程度的减少双级矩阵变换器的开关器件；(3)具有简单的钳位保护电路，由一个电容和一个快恢复二极管串联组成。
图2.1 双级矩阵变换器的拓扑结构本文主要围绕三相-三相输出不带中线的拓扑结构，对双级矩阵变换器的空间矢量控制策略进行探讨研究，并用MATLAB 软件进行仿真。
2.2 空间矢量调制原理2.2.1 空间矢量调制基本思想图2.2 理想开关下的双级矩阵变换器结构图为保证变换器输入侧不被短路，输出侧不被开路，开关矩阵中的开关状态应该满足以下条件：N P k S S S ck bk k ,,1a ==++， C B A S S N iP ,,i ,1i ==+ （2.1） 在每个PWM 开关周期内，通过调制整流级和虚拟逆变级各个开关状态的占空比，可合成任意的输出电压空间矢量。
实现控制的关键就是确定各开关状态的占空比。
2.2.2 整流级调制策略设三相对称输入相电压的表达式为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+-⋅=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡c b a im i i i im c b a u t t t u u u u θθθπωπωωcos cos cos )3/2cos()3/2cos()cos( （2.2） 式中，im u 为输入相电压幅值，i ω为输入角频率，a θ、b θ和c θ分别为输入a 、b 和c 相的实时相角。
双级矩阵变换器的整流级调制的目的之一是提供最大的直流侧电压，即令pn U 尽量取得最大值，以供逆变级调制并输出最大的交流电压，另一个目的是实现输入单位功率因数的控制。
将输入相电压矢量扇区划分如图2.3所示：图2.3 输入相电压扇区划分下面以第3扇区为例展开分析：第3扇区内a u 极性为正且绝对值最大，b u 和c u 极性为负，为了达到整流级调制的目的即提供最大的正直流侧电压，在1个PWM 周期S T 内开关bp S 一直导通，开关cn S 、an S 轮流导通，可得单位输入功率因数时整流级占空比1d 和2d 分别为：1cos cos cos cos 2121=+-=-=-=-=-=-=d d u u i i d u u i i d ba b a b a bc b c b c θθθθ （2.3） 其它开关状态下的占空比同理可以确定。
2.2.3 逆变级调制策略逆变级的占空比由下面的公式确定：βαβαθθπd d d m d m d v v --==-=1)sin()3sin(000 （2.4） 式中：v m 为修正后的逆变级调制系数，且v in v v M M m ),cos(θ=为修正前的逆变级调制系数，13/20≤=≤im om v U U m ，om U 为输出相电压幅值，所以有双级矩阵变换器的输入输出传输比计算公式为：v v im om m m U U 866.023==。
由此可以看出双级矩阵变换器在输入单位功率因数时理想的最大电压传输比为0.866。
第三章 双级矩阵变换器MATLAB 仿真模型3.1 MATLAB/Simulink 仿真环境MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory ）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分。
目前MATLAB 及其Simulink 可视化仿真平台在控制系统中应用非常广泛，Simulink 具有模块化、可封装以及高度可视化等优点，使得仿真大大简化，利用MATLAB 提供的电气系统模块PSB （Power System Block ），用户不需要自己编程，也不需要推导数学模型，只需要按电气结构进行物理连接，且系统元件能比较全面的反映实际元器件的特性，系统模型结构接近实际电路，仿真结果的可信度比较高。
本文采用MATLAB7.8.0(R2009a)进行系统建模和仿真。
3.2 双级矩阵变换器空间矢量调制仿真模型的结构图3.1 双级矩阵变换器空间矢量调制MATLAB仿真模型的结构图图3.1为双级矩阵变换器空间矢量调制算法仿真模型的整体结构图，主要由主功率模块、输入输出模块、PWM调制模块等组成。
3.2.1 主功率模块主功率模块主要包括电源、输入滤波器、输入输出双级开关矩阵、输出滤波器和负载，其结构如图所示。
其中，电源为三相理想电压源。
双向开关由两个共射级普通IGBT构成，功率开关管的拓扑结构采用整流-逆变双级矩阵形式，开关管控制信号通过调制模块产生，实现直接AC/AC变换的功能。
输入、输出滤波器带为带阻尼的LC滤波器，其作用为滤除输入电流和输出电压中的高频成分。
负载由阻感性负载组成。
图3.2 双级矩阵变换器仿真模型主功率模块3.2.2 PWM调制模块图3.3 PWM调制模块结构图PWM 调制模块的功能通过MATLAB 的m 文件编程实现，在Simulink 建模中可以将程序通过Embedded MATLAB block 模块嵌入仿真模型中。
本文中的调制模块由时序发生器、占空比计算器、延时器、时钟信号发生器和驱动信号发生器构成。
其中，时序发生器通过积分器生成频率10kHz 的三角波调制信号。
占空比计算器根据输入的输出电压空间矢量和输入电压空间矢量，计算出它们各自所在相区和相应的相区角，结合调制比m 计算出各个开关状态的占空比。
延时器则通过与三角波调制信号相合的触发信号，使系统严格按照调制周期对开关状态进行调制。
时钟信号发生器根据占空比信息和三角波信号，合成PWM 调制信号；而驱动信号发生器则根据PWM 信号和两个空间矢量的相区角，选择合适的开关状态序列，生成12个开关管驱动信号，驱动双级矩阵变换器双向开关的状态变化，完成AC-AC 变换。
3.2.3 输入输出模块本仿真模型的输入采用理想三相电压源，输出采用电阻与电感串联、三相Y 形连接的负载结构，形成阻感性负载，以模拟电机负载。
第四章 仿真参数设置与结果分析4.1 仿真参数设置根据本文所建立的基于空间矢量调制控制策略的双级矩阵变换器的模型及其仿真研究与结果分析，可以看出空间矢量调制对于双级矩阵变换器的控制是成功的。