中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 陈鹏山东科技大学 2018年硕士导师: 公茂法共108页

摘要 : 随着我国电力系统输电线路的建设与发展，电能的输送距离和输送容量越来越大，这就使得输电效益和电能质量在输电过程中显得越发重要。而输送的无功功率对于用电设备来说并不参与做功，反而还会增加系统损耗，从而使电压水平降低，功率因数降低，使电... 展开随着我国电力系统输电线路的建设与发展，电能的输送距离和输送容量越来越大，这就使得输电效益和电能质量在输电过程中显得越发重要。而输送的无功功率对于用电设备来说并不参与做功，反而还会增加系统损耗，从而使电压水平降低，功率因数降低，使电能质量下降的同时还给电力系统的输电环节带来额外的经济负担。因此需要在用电侧进行无功补偿，减少无功功率的传输。由于静止无功补偿器（SVC）具有快速连续补偿无功的特性，本文遵循无功补偿“分层分区，就地补偿”的原则，在用户侧10/0.4kV变电站低压母线处设计容量为300kvar的SVC装置。本文首先分析了SVC的工作原理，通过计算和仿真分析不同接线形式下的电压和电流，从而确定合适的接线方式，并确定电容器和电抗器的容量。由于SVC可看作可控电纳支路，因此在设计无功补偿的控制策略时可利用该特点，通过斯坦门茨理论、对称分量法和瞬时无功功率理论计算需要补偿的电纳量，从而确定补偿多少无功功率。但是由于瞬时无功功率理论的ip-iq运算方式需要进行多次坐标转换，因此采用具有结论一致性的FBD法，减少计算量。而ip-iq法和FBD法的算法性能均受限于低通滤波器，因此采用自适应滤波算法，具有响应速度快、稳态精度高的优点。然后以飞思卡尔MK60DN512ZVLQ10芯片为核心设计SVC的控制电路，包括信号采样与处理模块、晶闸管同步触发模块、人机交互模块等，并设计软件程序实现相应功能。最后通过MATALB/Simulink对设计的SVC装置和无功补偿控制策略进行仿真和验证。本文研究了基于自适应型FBD法控制策略的静止无功补偿器，包括硬件系统和软件系统。在实验室环境下对SVC控制电路部分进行了测试，实现了信号采样与处理、晶闸管同步触发脉冲发生、按键与显示、上位机通信等功能。通过MATALB/Simulink进行了仿真，并和原始FBD法下的控制策略进行了对比，仿真结果验证了本文研究的SVC装置和控制策略能够精确快速地实现无功补偿，提高电压水平和功率因数，证明了其有效性和可行性。收起

关键词 : 电力系统静止无功补偿器自适应滤波 FBD算法

2. 电动汽车直流充电桩监测与管理系统研究与设计

[学位论文] 宋红贺山东科技大学 2018年硕士导师: 公茂法共105页

摘要 : 随着公民环保意识的增强以及对电动汽车的逐渐接受，电动汽车数量剧增，但是电动汽车充电设施还不能满足用户的充电需求，尤其是充电桩数目不足、功能不完善制约着电动汽车的发展。电动汽车直流充电桩具有充电速度快的优点，是未来公共充电桩发展的主... 展开随着公民环保意识的增强以及对电动汽车的逐渐接受，电动汽车数量剧增，但是电动汽车充电设施还不能满足用户的充电需求，尤其是充电桩数目不足、功能不完善制约着电动汽车的发展。电动汽车直流充电桩具有充电速度快的优点，是未来公共充电桩发展的主力，但是由于其工作在高电压、大电流的环境，为了保证用户的安全及设备的稳定运行，设计安全可靠的监控管理系统具有重要的意义。本文首先研究设计电动汽车直流充电桩监测与控制模块。该模块以STM32F407ZGT6控制器为核心，通过与ATT7022B芯片为核心的三相电能计量模块进行SPI通信，采集充电桩交流侧运行的电能信息，包括有功功率，充电电量等。通过霍尔电流传感器ACS758ECB、霍尔电压传感器BJHVS-AS5采集直流充电电流、电压。通过GPRS-DTU模块实现充电桩与监控管理中心进行双向通信。设计人机交互模块显示充电信息及引导用户完成充电。设计控制导引电路与电动汽车电池管理系统进行CAN总线通信。对于电动汽车直流充电桩上位机管理系统，选择软件体系架构C/S结构，主要是完成充电桩的远程监控及用户数据的存储、修改、查询等功能。运用Delphi程序语言作为前端应用程序的开发语言，以及SQL Server作为后台数据库，使用ADO管理工具使SQL Sever数据库与Delphi相连接，设计开发了一个适用于充电桩的监控管理系统。在实验室内制作样机并对相关功能进行验证，表明能够完成基本的功能。其中，经过校表后的三相电表对交流侧输入电压、电流、有功功率有效值测量精度能够达到0.5S，控制导引模块的设计满足最新国家标准GB/T27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》。GPRS-DTU模块能够将数据上传至监控管理中心服务器，通过上位机监控软件能够对数据接收、处理，对用户数据能够完成存储、查询等工作，方便充电桩管理人员的操作。收起

关键词 : 电动汽车直流充电桩监控管理系统模块设计

3. 光伏发电双轴跟踪系统的研究与设计

[学位论文] 王万乐山东科技大学 2018年硕士导师: 公茂法共98页

摘要 : 随着世界性能源危机的愈发严重，太阳能作为一种环保清洁且永不枯竭的新能源，已经成为解决能源危机与环境污染的重要方式。光伏发电是目前最主要的太阳能利用方式，传统的固定安装的光伏发电系统不能跟踪太阳位置的变化，对太阳能的利用率低，使得光... 展开随着世界性能源危机的愈发严重，太阳能作为一种环保清洁且永不枯竭的新能源，已经成为解决能源危机与环境污染的重要方式。光伏发电是目前最主要的太阳能利用方式，传统的固定安装的光伏发电系统不能跟踪太阳位置的变化，对太阳能的利用率低，使得光伏发电效率偏低。为增加光伏发电组件的太阳能接收量，进而提高光伏发电的效率，研究设计了光伏发电双轴跟踪系统。通过对现有跟踪方式及跟踪机构优缺点的研究，结合本次设计要求，最终采用混合跟踪方式及双轴跟踪机构。研究太阳的运行规律，确定使用地平坐标系来描述太阳位置的变化，通过对多种太阳位置算法的误差分析研究及仿真验证，确定使用精度最高的王炳忠赤纬角算法以及Lamn时差算法来计算实时的太阳高度角和方位角，进而实现对太阳位置的精确跟踪。根据跟踪系统的功能需求，对系统的硬件、软件及上位机部分展开设计，跟踪系统的控制核心采用STM32微控制器，硬件设计主要包括电源电路、时钟电路、二级跟踪光电传感器、模数转换电路、步进电机及驱动器、DGUS触摸屏显示、自动避风、机械限位等部分的设计与选型。软件设计部分包括跟踪系统整体流程、视日运动轨迹跟踪、光电跟踪的一次跟踪、二次跟踪以及系统的自动避风设计。利用LabVIEW软件进行上位机部分的设计，通过软件编程完成了跟踪系统安全登录界面、上位机与STM32控制器的串行通讯以及跟踪系统主界面的显示和存储功能的设计。搭建实际的双轴太阳能跟踪系统装置，为更接近光伏发电系统的实际工作环境，在户外进行了光伏发电效率提升效果验证及跟踪系统跟踪精度验证。实验结果显示：跟踪系统在晴天时可以将光伏发电的效率提高30.8%，阴雨天气仍可以提高18.3%，同时跟踪装置实际运行的误差在±1.2°以内，达到了预设的目标。收起

关键词 : 光伏发电双轴跟踪系统太阳位置算法硬件设计软件开发

4. 机房配电柜微环境监控系统的研究

[学位论文] 周立人山东科技大学 2017年硕士导师: 公茂法共97页

摘要 : 目前，国家电网在机房安全可靠性建设中，安全监测的对象多是机房内的大环境数据，很少对配电柜内微环境数据进行监测。一旦微环境内硬件设施出现故障，导致电力系统断电，很难在第一时间锁定故障源，且需要一定时间进行人工排查。为解决这一问题，研... 展开目前，国家电网在机房安全可靠性建设中，安全监测的对象多是机房内的大环境数据，很少对配电柜内微环境数据进行监测。一旦微环境内硬件设施出现故障，导致电力系统断电，很难在第一时间锁定故障源，且需要一定时间进行人工排查。为解决这一问题，研究了一套针对机房配电柜微环境的监控系统。监控系统终端硬件控制核心采用STM32微控制器，控制RN8302B专用电能计量芯片，采集配电柜进线与出线侧的三相电压、电流、有功功率等有效值参数；控制DHT22、LM94022、MQ-2、SW-18015、YL-56、YL-38、HC-SR501、OV7725、MFRC522等传感器，监测柜内环境温湿度、开关温度、烟雾浓度、柜体震动、噪声频率、火源有无、动物入侵、故障图像以及门禁卡号等数据指标，监测数据通过以太网传输至远方监控室。当监测指标出现异常情况时，监控系统自动锁定故障源，发出异常提示信息，进行相应的控制操作。设计为STM32微控制器移植uC/OS-III实时操作系统，使多个任务有序、高效地轮流占用CPU。监控终端借助人机友好的迪文显示屏现场监控。上位机采用“架构双重化+手机APP”的设计方案，在uC/OS-III系统中移植LwIP协议栈，使监控终端成为独立的B/S架构下的WEB服务器，工作人员可以借助浏览器或者手机APP远程灵活监控；在监控室计算机上设计有C/S架构的DELPHI上位机监控界面。实验室内样机制作并试验验证，该样机电能校表后的电压、电流、有功功率有效值测量精度均达到0.5s；各类内环境传感器测量范围与精度满足GB7251.1-2013的要求，其中开关设备温度测量灵敏度可调；输入异常的电能质量数据时，监控终端显示界面自动跟踪故障数据并控制继电开关自动切除故障或转换到备用回路；模拟柜内烟雾浓度超过阈值时，排风扇PID调速排除烟雾；每当故障发生时，工作人员都会收到监控终端自动发出的短信提示，查验SD卡中的图文记录，验证故障类型。样机实际试验结果与拟监测指标、预实现功能基本吻合。收起

关键词 : 机房配电柜监控系统 C/S架构微控制器数据采集

5. 基于小波和神经网络的变压器保护装置的研究

[学位论文] 殷凡姣山东科技大学 2016年硕士导师: 公茂法共97页

摘要 : 我国特高压电网以及未来全球能源互联网的建设，均对电力系统安全稳定运行提出了更高的要求。然而电力变压器作为电力系统中的重要元件，其保护装置的正确动作率相比于发电机、线路保护等仍有待提高。除去运行管理方面的原因外，变压器差动保护本身受... 展开我国特高压电网以及未来全球能源互联网的建设，均对电力系统安全稳定运行提出了更高的要求。然而电力变压器作为电力系统中的重要元件，其保护装置的正确动作率相比于发电机、线路保护等仍有待提高。除去运行管理方面的原因外，变压器差动保护本身受励磁涌流等不平衡电流的影响是造成保护误动作的重要原因。为此，本文在分析励磁涌流识别方法研究现状的基础上，结合小波变换和神经网络理论，设计了一种基于小波和神经网络的励磁涌流识别判据。同时，为了探讨该励磁涌流识别判据在变压器微机保护装置中的应用，设计了一套基于小波和神经网络的变压器保护装置样机。本文首先采用 PSCAD仿真软件建立了励磁涌流与区内故障电流的仿真模型，得到了大量仿真数据，由仿真数据分析了励磁涌流的特点。然后按照多分辨率分析理论及Mallat快速算法，采用db3小波对励磁涌流与区内故障电流进行四层分解。依据帕斯瓦尔能量定理，计算得到第一至第四层的高频细节能量特征值，并将其作为特征向量送入BP神经网络进行分类判别。将仿真得到的470组数据作为训练样本，剩余235组数据作为测试样本，以神经网络测试结果与期望值的均方误差作为评价指标，得到了满足要求的最简BP神经网络，进而得出了励磁涌流的识别判据。MATLAB中的仿真测试结果表明，该判据能够正确识别235组测试样本中的励磁涌流与故障电流。最后，采用FPGA+ARM的双处理器结构设计了一套变压器保护装置样机，介绍了其硬件和软件设计。鉴于小波和神经网络算法运算量较大，普通软件实现方法耗时较长，本文采用面向数字信号处理的算法级开发工具DSP Builder搭建了励磁涌流识别判据的模型，由DSP Builder中的Signal Compiler模块自动将其转换成可在FPGA上运行的VHDL代码，完成了判据在FPGA上的实现。论文最后对全文工作进行了总结，并对进一步的研究工作进行了展望。收起

关键词 : 小波变换神经网络励磁涌流变压器微机保护装置

6. 基于S3C2440A+ATT7022B的多路多功能电力监控仪研究

[学位论文] 徐新源山东科技大学 2013年硕士导师: 公茂法共95页

摘要 : 电力监控仪是电力系统的终端设备，它是电网与用户的连接桥梁，是实施需求侧管理不可或缺的重要组成部分。随着电力系统的规模越来越大，供电公司对电能质量的监控要求也不断提高，传统的基于单片机的测量仪表由于整体性能低、执行效率低等缺点... 展开

关键词 : 电力监控仪 TCP/IP协议栈电力系统电能计量

7. 基于AES加解密算法的充电桩控制管理系统的研究与设计

[学位论文] 李思如山东科技大学 2018年硕士导师: 公茂法共94页

摘要 : 全球环境污染和资源短缺问题日益严重，电动汽车作为一种零污染和零排放的新型交通工具已经受到世界各国的广泛关注，纷纷致力于电动汽车及其配套充电设施的研发和建设之中。建设具有安全、高性能的充电桩是推动电动汽车产业化的基础，同时避免重要数... 展开全球环境污染和资源短缺问题日益严重，电动汽车作为一种零污染和零排放的新型交通工具已经受到世界各国的广泛关注，纷纷致力于电动汽车及其配套充电设施的研发和建设之中。建设具有安全、高性能的充电桩是推动电动汽车产业化的基础，同时避免重要数据发生泄漏是确保充电桩系统安全运行的关键。本文设计了一种基于AES加解密算法的充电桩控制与管理系统，该系统由硬件控制和软件管理两个部分组成，主要解决数据上传至充电管理中心的过程中信息泄露的问题。首先，本文以微控制器STM32F103RBT6为控制核心，采用模块化的思想对系统硬件部分进行设计。其中，电能计量模块负责采集充电桩电压、电流、功率等充电运行参数，RFID射频识别模块负责完成用户交易结算的任务，GPRS通信模块既可按照数据传输格式将储存在系统终端中的数据传输到充电管理中心，也可以将充电管理中心发出的命令传输给MCU，控制导引模块负责确认充电装置的连接是否正确，满足一定的充电条件才能够对电动汽车执行充电命令。其次，为了加强充电桩通信数据的安全保护，本文将安全性高、资源消耗少、运算速度快的AES加解密算法应用到充电桩系统中。对AES的字节替换、行移位变换、列混淆变换、轮密钥加和密钥扩展等算法结构进行深入研究和分析，通过C语言编程实现了AES算法的加密解密功能。考虑到充电桩系统较为复杂，本文在uC/OS-Ⅲ操作平台上对系统终端的软件部分进行设计，并且对系统任务进行管理。最后，本文使用高级开发工具Delphi7.0以及数据库SQL Server2005对充电桩管理平台进行了设计，主要负责完成查询充电桩和用户数据以及监控管理的工作。管理人员不但可以查询充电桩的状态信息，也可以查看用户的消费金额等信息。为增强充电桩管理系统的安全性，管理人员需经身份验证才能进入充电桩管理系统。系统管理人员可以通过菜单选择对充电桩用户进行管理，包括增加、删除以及修改等操作。通过对充电桩系统各功能模块进行测试，验证了本文设计的充电桩性能完全满足设计需求。收起

关键词 : 电动汽车充电桩控制管理系统硬件控制软件管理加解密算法

8. 基于小波包与改进PSO-PNN网络的变压器保护算法研究

[学位论文] 李美蓉山东科技大学 2016年硕士导师: 公茂法共94页

摘要 : 随着特高压工作的逐渐开展，特高压工程规模逐年创历史新高，输电线输送距离越来越远，电压等级提高，变电容量不断增大。变压器保护的正确动作率虽然一直在升高，但相比线路、发电机等其他保护，其动作可靠性仍需提高。针对一直困扰变压器差动保护的... 展开随着特高压工作的逐渐开展，特高压工程规模逐年创历史新高，输电线输送距离越来越远，电压等级提高，变电容量不断增大。变压器保护的正确动作率虽然一直在升高，但相比线路、发电机等其他保护，其动作可靠性仍需提高。针对一直困扰变压器差动保护的准确可靠动作问题，即识别变压器涌流，本文提出了一种基于小波包与改进PSO-PNN网络的变压器保护算法。本文对三相变压器暂态仿真进行了深入分析，结合变压器复杂的暂态过程，分析了励磁涌流与和应涌流的产生机理及影响因素，建立了三相变压器励磁涌流、和应涌流和内部故障电流的仿真模型，考虑多种影响因素，对涌流和故障电流的波形特征进行归纳总结，发现涌流的波形均存在明显的间断，这也是与内部故障电流最大的差异所在。本文采用小波包算法对电流信号进行分解，提取能量特征值。首先对小波函数和分解层数进行选择，结合涌流和故障电流的波形特征，针对信号的突变点检测需求，最终选取coif4小波进行三层小波包分解。引入相对小波包能量的概念，对两者的小波包系数进行能量计算，提取特征能量。本文运用专门用于分类识别的概率神经网络（PNN），采用改进粒子群（PSO）算法训练PNN网络寻找全局最优，对PNN网络的输入输出、传递函数以及隐含层节点数进行确定，建立PNN的网络模型。利用MATLAB软件平台对改进PSO-PNN网络进行编程，对网络进行训练测试，与经典的改进型BP网络作运行性能的比较，并对样本实际输出与期望值的逼近效果和误差分布进行了综合分析，最后提出保护判据，并对判据进行了验证。最终总结发现PNN网络模型通过改进PSO算法优化后不仅加快了训练速度，而且具有较高的识别精度，验证了该保护算法的可行性和可靠性。收起

关键词 : 励磁涌流小波包相对小波包能量粒子群算法概率神经网络变压器

9. 基于自组织映射网络的旋转机械故障诊断研究

[学位论文] 张晓丽山东科技大学 2008年硕士导师: 公茂法共94页

摘要 : 旋转机械作为各种类型机械设备中数量最多、应用最广的一类机械设备，对其进行故障诊断具有重大意义，是国内外工程技术领域一直非常关注的课题。本文在对旋转机械的振动故障机理进行研究分析的前提下，着重对其故障的特征提取方法和分类识别方... 展开

关键词 : 自组织映射网络旋转机械故障诊断人工神经网络

10. 小功率自动寻光式光伏并网发电系统的研究与设计

[学位论文] 刘永安山东科技大学 2019年硕士导师: 公茂法共93页

摘要 : 由于传统能源的日趋枯竭，人类迫切需要开发新型能源来满足日益增长的能源需求。随着对太阳能利用程度的加深，光伏发电已成为解决能源短缺问题的重要方式。与此同时，为了提高光伏发电效率，在对太阳能跟踪系统的利用上也越来越普遍。针对大型光伏并... 展开由于传统能源的日趋枯竭，人类迫切需要开发新型能源来满足日益增长的能源需求。随着对太阳能利用程度的加深，光伏发电已成为解决能源短缺问题的重要方式。与此同时，为了提高光伏发电效率，在对太阳能跟踪系统的利用上也越来越普遍。针对大型光伏并网系统的研究已相对成熟，论文主要对小功率光伏并网系统进行了研究与设计。首先，论文对自动寻光系统进行了研究，选取高度角-方位角式双轴跟踪机构以及光电跟踪与视日运动轨迹相结合的混合跟踪方式。并且设计了一款基于二维枕型PSD结合硅光电池的光电传感器以提高光电跟踪的精度，同时采用Spencer算法和Lamm算法以提高视日运动轨迹跟踪的精度。其次，对单相并网系统结构进行了分析，确定了本文采用的两级式非隔离型结构，其中DC/DC变换电路采用Boost级联的方式来进行升压；DC/AC逆变电路采用了H6电路，分析得知该结构能够有效抑制共模漏电流；滤波器选择了L型滤波结构，其有着较高的工作效率以及性价比。同时，对光伏电池的工作特性进行了仿真分析研究，得出光伏电池输出特性曲线会受到光照强度和温度的影响。当自动寻光操作完成后，系统基于Boost级联变换电路进行MPPT操作。提出了一种复合型MPPT算法，该方法提高了MPPT的速度且精度较高，弥补了单一算法的不足。再次，在对逆变电路的控制方式上采用了电压源电流控制方式，通过控制逆变侧输出电流与电网电压保持同频同相即达到并网的目的。在单极性SPWM调制方式下，H6逆变电路采用基于PI控制的电压外环和基于PI+QPR复合控制的电流内环的双环控制策略，仿真结果表明了该控制策略的有效性。论文进行了系统软硬件的设计并搭建了一台300W的实验样机。对自动寻光系统的有效性及精度进行了验证，结果显示该系统能够大大提高光伏产出率且跟踪精度较高；通过并网波形的观察，可以看出并网达到了较理想的效果；为更好的了解系统的运行情况，设计了基于LabVIEW软件的监控系统。收起

关键词 : 光伏并网发电系统 DC/DC变换电路模块化设计 Spencer算法