电力系统电磁暂态计算理论
很好的电力系统电磁暂态计算方面的理论书籍，详细讲解了电力系统元件等值的方法，梯形积分、向前欧拉法、向后欧拉法都有介绍内容提要本祸结合国际上广泛使射的电砖街森计算程芹MTP,誊重舟绍电力和电气网终磁针态过程的计算机被的实用算法和援术,世括交直洸电力紧蛻和电气网络绽申机、变区器、鞫且线賡、电s、开关,可控硭、电抗器、避带器、电容器等各种线性贩非线性的集中參数与分布卖数元件,以及电力系统中赏的控剜系统的數竽型刷求溶方法。书中对坦磁暂薇模拟然說展势也提启了一些建设性的意见本书可件为电力、电气、电⊥制查、电气化铁路.通信等部门7工程技术人员扣科妍人的摻考书,也可作为大学高午学生和研究生汹H w DommelEMTP theory book内部出版物1986年电力统电磁暂态计算理论加拿大, w Dommel孪永庄林枭明曾喀华晖水刊电力出版社出版、发行〔北有三里惘路母各池新型书店经水利电力扑版社印刷厂印刷78?×19毫米1开本22,5张5千宁1991年8月第一版9年8月北京第一次即刷邛歎000L—2620朋rSBN了-2(-01337-8/TM37￡价14元译序电力系统的规划,设计、运行,电机、电器设备的研都必须对电力网络进行研究,电网研究的内容通常有短跸分析瀏流分析;稳定分析;电磁背态分析。其中电磁智态分析是最新的也是最为复杂的课题。饼究电磁暂态问灯朋物理模型和效字程序。电磁晳态分析程序LM山}便是日前网际通用的一种数程序。它规模大,功能强,最初加拿大不列類哥伦比平大学(UBC)的H,W, DOmmel教授创立,又经过很多专家的共同努力而月橥完美。美国邦纳维尔电力局(BPA)对程序的开发作出了很大的贡献近年来成立的包括美国、加拿大、日本及欧洲一些国家在内的EMTP联合发展中心(DCG)和在欧洲成立的另一个EMTP用户协会(LEC),都还在为该程序的改进提和推广普及进行着量工作,本书中提到的UBC版本,BPA版本和DCG版本系指以上述机构各自为主开发的不同版本我国于1981年引进FMTP程序,很快受到有关部门的重视,从1984年以来各地举办过多次研讨班,水利电力部还成立了EMP工作组(设在能源部电力科学研兖陇系统所日前我函MTP程序的拥有单位已避及高等院校、科斫、设计,运行和制造部门。在一些国家级重点项目的研究中都已使用了EMTP程序。尽箐如此,由于BMTP程序理论较新难度较大,国内的使用者普遍感到不易掌握,凼而使程序的多种功能没有得到充分利用。以到MH莫基人且W. ommel教授为主编写的本书,全面地介绍了EMTP中涉及的电力系统中各种元件的数学莫型和数值计算方法,分析了它们的固有误差和特度,还介绍了积几十年应用线的些有益的经验及进一步改进的方问。它的出版无疑会对程序消化吸收奠定坚实的基础,不仅有助于大专院校帐师生、电丿部门和制造部门的技术人虽掌握程序,而且有勁于提高他们的电磁暂态理论水平及編程能力,此外,太书肪讨论的间题对通信、电气化铁路、自动控制等部门也有重要的参考价值。本书笫四、五章和6~6.11由曾跗华翮译,第6.1~6,5节、第12,2~12.4节、第八、九章和附录ⅴI由林集明翻译,其余部分由李永庄翻译。译者对清华大学吴维韩、黄炜纲、郝逢年为本书所作的校对工作深表感谢,并炊迎读者对译文中的不矩和错误时提出批评和意见,符号说明下标符号说明下标念义下标意义actual实际ITsy绝缘addy涡流ir.t内部的dIr值近似的Ink逆变上IE(u铝装铁E VE平基均k转cage础limit极折限3卫ch支路left边break闪络负载char特的o环:ont合常芯伴临数了ow低master主合界机路耗的城间中Indie模current电流nedi修的delay延迟互正相earth大地8卫铭牌eddy涡等negr值The电气侧neutral序点精确卫ew新性的eXcoffset偏fault故发障电地open分机Dreer接原high的高o振hys磁进OUE输出闸令始游外空部的oved架incr自增加Phasd慰应pipeput输入JOS正于序)的下标意义下标意义prem刺级50uc日电派propa传播apark放地random随机给定了tg额定值Lar乒〗rEC已受端start开始简化结束整流surger的 idual剩余的switc]五开关RMS有效值smr对称turbine汽(水〕轮机SCP屏酰端点elf自Thev戴维南等值ser]e:串联Pca总的整定值totality变压器外皮trape梯形的short短路tuleshunt并联不饱和滑多slave电业部门从属voltage电乐lope斜率without不包括平滑苓(序)的上标符号说明上析意义上标意义b攴鑒预报值闭合三角形连接r化别造厂s短路修正t试算neTT新值old电业部门老值录译序符号说明第一章EMT解法介绍…第二章线性无耦合集中参数元件了2.1电阻R…2,I,1误差分析…■■■p冒■■2,12带有电阻献网络实钢……………"……""¨¨¨=422自电感I…………"……■■山■昏■21误差分析222利用并联电卵阻尼数值振荡223并联电蓝的物理意义182.24营有电感的网络实好↓.■1}●唱.甲司日·d-:;■·Pt-…·20电容C2,3.1误差分析■山Ldk L2,3.2利用串联电阻阻尼数值振荡…2..3串联电阻的物理意义…2.3.4帮有电容的网络实例……1·量···52.4R、L、C串联…2.5单相常规z形电路…P■■■■"甲,胃26第三章线性耦合藻中参教元件3.1耩合电阻[E]…3,1.1误差分析28312耦合支路插入节点方程组…283.1,3朝合电阻:恻……"""……“…¨293.2耦合电感LL…….2.1误姜分析……■■■甲32.2利用荆合并联电阻阻尼数位振荡1r晋+■23.23荆合并电阻的物理意义■萨■司323,4带有精合电感的网绺实例……3.3藕合电容[C1……pm聊聊hdP量看看「·日···「·■n44"…,…-…343.3.1误差分析………是昏■·L甲·■·.●■35332利用串联电阻阻尼效值振满333稠合串联电阻的物理意义3.3.4背有耦合电容的网络实例…*……………-……………33.4M相常规匹形电路……………咖■自·d血■画3.4.I[配]与[L]申联………………342[配]与LL]1串联……………薯四章架空物电线路……41线路参数………………41单根导线的线蔚参数A i4.1.1.1串联阻抗矩库41,12并电容矩阵2等值相导线的线路念数|■?■■■自m画日q卩q即1412,1消去地线4.32,构成零级麻4.1.2,3等值打哥线的化矩阵4124等值相异线的常规忑形电路4125连续地线和分段地统4.1,3平衡线路的序和零序参数■■。■■PTPT·平P■■rr■■〓584lt单回三相线路的正序和零芹拿效4.132平衡的相线路的正序和零序参4.1.33仅有零序舞合的两条同的三相线路4.14对称分量……………,,……,…暴甲甲A.15模量参数-……一一·,1、5,1模域中的线路屴程4.1,5,2充與高频近4.1.5,3求習态解的近似转换矩阵4,2EMTP的线路模型421交流稳态觚…∷…7742.⊥1M榍常规x形电路2单相线路的等值x形电路M想等值形电路4.22眢态解4,221常规军形电路4222L和C恒定的单相无损线42,2.3D’和C恒疤的M群无封线2,4具有恒定多数的单相和M相元畸变浅4.2.25带集竹电图的单相和M相线略从有频率租关参藪的单相和M相线盛第五章地下电缆995.1单芯电缆…串联阻抗·512并联导纳……:"+∴:0352平行单芯电缆……1045.3大地返回阻抗…………r-…:106,3.1半无限大坦中的埋设导缋10753,2无限大地屮的埋设导线l4953.3架空导线……I】0.5,3,4架空导线与埋设导线间的互阻抗1i05.4管形电缆1195,L管壁厚度无限(无大地返旧)……11蠢2管撥厚度有限(有大地返回)…·I135.5戒束导线和消丢地线……………1146埋设的管道11p57部分导体和有限元法…1f857.I側分为部分导体…I185.7、2有限元法…*11958模量参数…………12059EM①P的电缆模型…12I5,9.I交流稳态解………⊥25.92皙态解………………………1225921短电须5922单相电5.9.23多相电抛算六章变压器4b■136.!戴维南等值电路中的变压器…………………………………………………1308.2单相双绕組和三绕组变压器的感矩阵模型…1…*:n……#1326.2双绕組变压器…………………………F吾P■r.3622荆态电感矩阵………336.23三绕组变居器………13463单相双绕组和三绕组变压器的逆电感矩阵模型…卩··PPP中血會■身P會↓4『『P』』■4』4卩134831双娆组变压器…”…t…134632三骁组变压器……“…4…,………,“………,t……3564单相N线圈变压器的矩阵棋型…13765三相N线圈变压器的矩阵模型如聊电4唱b血口血善t■■自44》备■晶↓14065.1许算[R]和[L]2方法……………………■·日中1平6,52簪正三角形连绕组的零序歡据…14266励磁电流……………436B.1线性(不饱和励磁电流■■贔PP■昏4■●●p■命;h…………………]4381,1单相变压器6,6,t,2三相变压器6.3.2饱和影啊……■■晶晶■昌■…4……………】47662,1单柑变压器6,6,2,2二桕变压器663磁°和涡流损粔…………………I506,B,4剩磁………1……15367朝变压器……d血■■db晶·■白d■■■■4p…15468理蕉变压器4斗P■由1鲁4■『■司司pP即"最最具4l5569电位浮动的三角接法………l56610支持子程序和饱和变压器元件6.【0.1支持子程序 XFORMER…………………,………………l575.102支持子程序 BCTRAN………+…1576.103支持子程炸 TRELEG唱1·甲严■冒14_l576.10,5支持子程序 CONVERTI58E105饱和变压器元件·.早日和·甲·1·如即自·冒P4晶4日h晶h晶qL■L■IBD611频率相关的变压器模型……183算七章简蝉电压源和电清漂…1個由:67L电源与节点相连卜日p卩●甲◆中卩申■■■自日………L637.2两节点问的电流源∵…………L6373两节太间的电压源…………………日加甲■唱·LpP■■■曲即啁,4同一节点上多个电源…L657.5内部简单电源巫数……………■1?b■■7.6受电流控制的直流电压源………………………1687,6,上狼态解…1697,6,2暂态解…h1口170第八章三相同步电机.血4甲即會■dt■tI…………17281电气部分基本方程式……",…"…"*…4……………17382确定电气参数r17783机椃部分基本方程式…I828.4稳态模和初始条件…………血11自幽冒bPIr■858.41利用序疯进行初始化M"……"……“*……l883.42利用负序值进行初始化………:+190843利零序值进行初始化193844机被部分的初始化…甲1日3,5皙态解………………+b幽…49485.1解法概述…鲁■「↓·■■甲司唱昏■4▲止l95852电气部分暂态解197启53机被部分暂态解2u185,4预报和校正方怯………………22B54预报和月8.54.24,q轴伴雅电阻的平均值85,43E和的预报8.5.4.4旋转势的预报8.5,1,5选代方法8.6饱和298,61基本股定……209862稳态运行中的饱和……………■■……:…21186.3态条件下的饱和21286,4在EMTP中的实现方法r214B6,4.1毪态初始化8642誓态解8.65采旧Cnay特征抗时饱和影响…■■■d■前九章通用电机………………"…"""42791电气部分基本方程式…!·■↓q昏【hdl●pp■■■暴27B2确定电气参数……甲·D·■自昏■面■备聊22B9.3转换到相量-………2229.4机械部分……………血自··■■着■P量1am山m+++··22495稳态模型和树始条件………·■P1『『1甲a●42259.1三相同步电机952两相同步电机…53单相同步电机中·!bd如h■,4甲唱啁中
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PID控制超详细教程(含软硬件上位机，很好）
PID控制超详细教程(含软硬件上位机，很好）SUNPLUS调节控制做电机速度控制月录页模拟控制模拟控制原理数字控制位置式算法增量式算法控制器参数整定凑试法临界比例法经验法采样周期的选择参数调整规则的探索自校正控制器软件说明软件说明档案构成界面子程序说明程序范例程序程序流程与说明中断子流稈与说明使用资源硬件使用资源说明实验测试响应曲线参考文献SUNPLUS调节控制做电机速度控制修订记录日期版本编写及修订者编写及修订说明初版错误校正SUNPLUS调节控制做电机速度控制模拟控制将偏差的比例()、积分()和微分()通过线性组合构成控制量用这一控制量对被控对象进行控制,这样的控制器称控制器、模拟控制原理在模拟控制系统中,控制器最常用的控制规律是控制。为了说明控制器的工作原理,先看个例子。如图—所示是一个小功率直流电机的调速原理图。给定速度与实际转速进行比较,其差值,经过控制器调整后输出电压控制信号经过功率放大后,驱动直流电动机改变其转速。+控器直流电机图小功率直流电机调速系统常规的模拟控制系统原理框图如图—所示。该系统由模拟控制器和被控对象组成。图中是给定值是系统的实际输岀值,给定值与实际输出值构成控制偏差式-)作为控制的输入,作为控制器的输出和被控对象的输入。所以模拟控制器的控制规律为式其中:控制器的比例系数搾制器的积分时间,也称积分系数控訇器的微分时间,也称微分系数比例积分被控对象微分图—模拟控制系统原理图比例部分SUNPLUS调节控制做电机速度控制比例部分的数学式表示是:在模拟控制器中,比例环节的作用是对偏差瞬闩作岀反应。偏差一旦产生控制器立即产生控制作用,使控制量向减少偏差的方冋变化。控制作用的强弱取决于比例系数,比例系数越大,控制作用越强,则过渡过程越快,控制过程的静态偏差也就越小;但是越大,也越容易产生振荡,破坏系统的稳定性。故而,比例系数选择必须恰当,才能过渡时间少,静差小而又稳定的效果。、积分部分积分部分的数学式表小是从积分部分的数学表达式可以知道,只要存在偏差,则它的控制作用就不断的增加;只有在偏差时,它的积分才能是一个常数,控制作用才是一个不会增加的常数。可见,积分部分可以消除系统的偏差积分环节的调节作用虽然会消除静态误差,但也会降低系统的响应速度,增加系统的超调量。积分常数越大,积分的积累作用越弱,这时系统在过渡时不会产生振荡;但是增大积分常数会诚慢静态误差的消除过程,消除偏差所需的时间也较长,但可以减少超调量,提髙系统的稳定性.当较小时,则积分的作用较强,这时系统过渡时间中有可能产生振荡,不过消陰偏差所需的时间较短。所以必须根据实际控制的只体要求来确定。、微分部分微分部分的数学式表示是实际的控制系统除了希望消除静态误差外,还要求加快调节过程。在偏差岀现的瞬间,或在偏差变化的瞬间,不但要对偏差量做岀立即响应(比例环节的作用),而∏要根据偏差的变化趋势预先给岀适当的纠正。为了实现这一作用,可在控制器的基础上加入微分环节,形成控制器。微分环节的作用使阻止偏差的变化。它是根据偏差的变化趋势(变化速度)进行控制。偏差变化的越快,微分控制器的输出就越大,并能在偏差值变大之前进行修正。微分作用的引入,将有助于减小超调量,克服振荡,使系统趋于穩定,特別对髙阶系统非常有利,它加快了系统的跟踪速度但微分的作用对输入信号的噪声很敏感,对那些噪声较人的系统一般不用微分,或在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。微分部分的作用由微分时间常薮决定。越大时,则它抑制偏差变化的作用越强棫小时,则它反抗偏差变化的作用越弱。微分部分显然对系统稳定有很大的作用。适当地选择微分常数,可以使微分作用达到最优由于计算机的出现,讣算机进入了控制领或。人们将模拟控制规律引入到计算机中来。对(式—)的控制规律进行适当的变換,就可以用软件实现控制,即数字搾制。SUNPLUS调节控制做电机速度控制数字控制数字式控制算法可以分为位置式和增量式控制算法。位置式算法由于计算杋控制是一种采样控制,它只能根据样时矧的偏差计算控制量,而不能像模拟控制那样连续输岀控制量量,进行连续控制。由于这·特点(式)中的积分项和黴分项不能直接使用,必须进行离散化处理。离散化处理的方法为:以作为采样周期,作为采样序号,则离散采样时间对应着连续时间,用矩形法数值积分近似代替积分,用一阶后向差分近似代膂微分,可作如下近似变换:≈1T〔k=0,1,2.e()h(门-Tag(),()-以(k-1)7]8-1di(式上式中,为了衣示的方便,将类似于简化成等。将(式-)代入(式一),就可以得到离散的表达式为(式一)或+(式其米样序号,一,,第次釆样时刻的计算机输出值:第次采样时刻输入的偏差值第—次采样时刻输入的偏差值:积分系数,微分系数,如果采样周期足够小,则〔式—)或(式—)的近似计算可以获得足够精确的结果,离散控制过程与连续过程十分接近。(式—)或(式一)表示的控制算法式直接按(式一)所给出的控制规律定义进行计算的,所以它给出了全部控制量的大小,因此被称为全量式或位置式控制算法这种算法的缺点是:由于全量输出,所以每次输出均与过去状态有关,计算时要对进行累加,SUNPLUS调节控制做电机速度控制工作量人;并且,因为计算杋输岀的对应的是执行机构的实际位置,如果计算机岀现故障,输岀的将大幅度变化,会引起执行机构的大幅度变化,有可能因此造成严重的生产事枚,这在实生产际中是不允许的。増量式探制算法可以避免着重现象发生。增量式算法所谓增量式是指数宇控制器的输岀只是控制量的增量Δ。当执行机构需要的控制量是增量,而不是位置量的绝对数佶时,可以使用增量式控制算法进行控制。增量式控制算法可以通过(式一)推导出。由(式一)可以得到控制器的第个采样时刻的输出值为+∑+式将(式一)与(式一)相减并整理,就可以得到增量式控制算法公式为△(式其中由(式—)可以看出,如果计算机控制系统采用恒定的采样周期日确定只要使用前后三次测量的偏差值,就可以由(式—)求出控制量。增量式控制算法与位置式算法(式一)相比,计算量小的多,因此在实际中得到广泛的应用而位置式搾制算法也可以通过增量式控制算法推岀递推计算公式:△式(式—)就是目前在计算机控制中广泛应用的数字递推控制算法控制器参数整定搾制器参数整定:指决定调节器的比例系数、积分时间、微分时间和采样周期的SUNPLUS调节控制做电机速度控制具体数值。整定的实质是通过改变调节器的参数,使其特性和过程特性相匹配,以改善系统的动态和静态指标,取得最佳的控制效果。整定调节器参数的方法很多,归纳起来可分为两大类,即理论计算整定法和工程整定法。理论计算整定法有对数频率特性法和根轨迹法等;工程整定法冇凑试法、临界比例法、经验法、衰减曲线法和响应曲线法等。工程整定法特点不需要事先知道过程的数学模型,直接在过程控制系统中进行现场整定方法简单、计算简便、易于掌握凑试法按照先比例()、再积分()、最后微分()的顺序。置调节器积分时间∞,微分时间在比例系数按经验设置的初值条件下,将系统投入运行,由小到大整定比例系数求得满意的衰减度过渡过程曲线引入积分作用(此时应将上述比例系数设置为)。将由大到小进行整定若需引入微分作用时,则将按经验值或按(~)设置,并由小到人加入临界比例法在闭坯控制系统甲,将调节器置纯比例作用卜,从小到大逐渐改变调节器的比例系教,得到竿幅振荡的过渡过程。此时的比例系数称为临界比例系数相邻两个波峰间的时间间隔,称为临界振荡周期二界比例度法步骤:将调节器的积分时间置于最大(∞),微分时间置零),比例系数适当,平衡操作一段时问,把系统投入自动运行、将比例系数逐渐增大,得到等幅振荡过程,记卜临界比例系数和临界振蕩周期值根据和值,采用经验公式,计算出调节器各个参数,即、和的值。按先再最后的操作程序将调节器整定参数调到计算值上。若还不够满意,可再作进步调整。临界比例度法整定注意事项:有的过程控制系统,临界比例系数很大,使系统接近两式控制,调节阀不是全关就是全开,对工业生产不利有的过程控制系统,当调节器比例系数调到最大刻度值时,系统仍不产生等幅振荡,对此,就把最大刻度的比例度作为临界比例度进行调节器参数整定经验法用凑试汯确定参数需要经过多次反复的实验,为了减少凑试次数,提高工作效率,可以借鉴他人的经验,并根据‘定的要求,事先作少量的实验,以得到若「基准参数,然后按照经验公式用这些基准参数导出控制参数,这就是经验法。临界比例法就是一种经验法。这种方法首先将控制器选为纯比例控制器,并形成闭环,改变比例系数,使系统对阶跃输入的响应达到临界状态,这时记下比例系数、临界振荡周期为,根SUNPLUS调节控制做电机速度控制据一提供的经验公式,就可以由这两个基准参数得到不同类型控制器的参数,如表一所示。衣—临界比例法确定的模拟控制器参数控制器类型这种临界比例汯使针对模拟ˆ控制器,对于数字控制器,只要釆样周期取的较小,原则上也同样使用。在电动机的控制中,可以先采用临界比例法,然后在采用临界比例法求得结果的基础上,用凑试法进一步完善表一的控制参数,实际上是按衰减度为时得到的。通常认为的衰减度能兼顾到稳定性和快速性。如果要求更大的衰减,则必须用凑试法对参数作进一步的调整。采样周期的选择香农()采样定律:为不失真地复现信号的变化,采样频率至少应大于或等于连续信号最高频率分量的二倍。根据采样定律可以确定采样周期的上限值。实际采样周期的选择还要受到多方面因素的影响,不同的系统采样周期应根据具体情况米选择。采样周期的选择,通常按照过程特性与丨扰大小适当来选取采样周期:郾对于响应快、(如流量、压力)波动大、易受干扰的过程,应选取较短的采样周期:反之,当过程响应慢(如温度、成价)、滞后人时,可选取较长的采样周期采样周期的选取应与参数的整定进行综合考虑,采样周期应远小于过程的扰动信号的周期,在执行器的响应速度比较慢时,过小的采样周期将失去意义,因此可适当选大ˉ点;在计算机运算速度允许的条件下,采样周期短,则控制品质好;当过程的纯滞后时间较长时,一般选取采样周期为纯滞后时间的参数调整规则的探索人们通过对控制理论的认识和长期人工操作经验的总结,可知参数应依据以卜儿点来适应系统的动态过程。在偏差比较大时,为使尽快消除偏差,提高响应速度,冋时为了避免系统响应岀现超调,取大值,取零;在偏差比较小时,为继续减小偏差,并防止超调过大、产生振荡、稳定性变坏,值要减小,取小值;在偏差很小时,为消除静差,克服超调,使系统尽快稳定,值继续减小,值不变或稍取大。当偏差与偏差变化率同号时,被控量是朝偏离既定值方向变化。因此,当被控量接近定值时,反号的比列作用阻碍积分作用,避免积分超调及随之而来的振荡,有利于控制;而当被控量远未接近各定值并向定值变化时,则由于这两项反向,将会减慢控制过程。在偏差比较大时,偏差变化率与偏差异号时,值取零或负值,以加快控制的动态过程。偏差变化率的大小表明偏差变化的速率,越大,取值越小,取值越大,反之亦然。同时,要结合偏差大小来考虑
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