基于TDCGP芯片的超声波水表在静态水流时影响测量稳定性的几种因素完整资料.docx
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基于TDCGP芯片的超声波水表在静态水流时影响测量稳定性的几种因素完整资料
基于TDC-GP22芯片的超声波水表在静态水流时影响测量稳定性的几种因素
摘要:
静态水流的测量是比较困难的,特别是对大管径来讲,滴漏水引起的流量变化可谓微乎其微,因而需要具备极大的测量分辨率才能实现大管径的静态水流的测量.目前市面上使用较多的为超声波水流测量方案,目前做得较好的可以实现TOF值的变化在60PS以内的稳定性,这就使水流量的高精度测量获得了可能,为智能水网络奠定了基础。
这里介绍了静态水流时,影响TOF值稳定性的几种因素,用户在用TDC—GP22或者其他飞行时间测量的芯片设计超声波水表时,可以得到借鉴。
1.基于GP22的电路设计:
图1:
基于GP22的电路设计
2.静态水流稳定性的影响因素:
A.水汽
在对整体测试前,请确保防水性能达IP68,水汽会影响PCB的正常工作,特别是在静态水流的测量时容易造成干扰。
B.换能器
换能器的工作稳定性直接影响到TOF时间差的计算,确保换能器发射声波的时间隔保持稳定性及声波的强度保持稳定,提前在整体性能测试前做好换能器的测试。
C.电源
目前电源造成测量异常的情况较为多,电源输出的小信号对水流的影响是比较大的,所以应先对电源输出信号进行测试,若是电源效果不佳可以外加LDO解决。
D.电路板热堆积
电路板热堆积主要是影响芯片的节温,使半导体工作异常;因此在设计好电路后需对整体做温度验证,不同温度下测试信号的输出情况,看看零点漂移及TOF稳定性有没有异常。
E.电路的高频信号影响
比较多的情况是在电路设计中使用模拟开关等高频器件,在大流量测量时问题不大,但是转换到静态水流时就容易出现干扰,所以尽量避免高频元件大量的使用。
F.水温
水温主要是影响声波在水中的传播速率从而影响水表的零点,介质为自来水的状态下,20°C的水与70°C的水零点差异达11%左右,这个是相当大的影响;特别是对于长距离传输的大水管来讲,它们往往是裸露在野外,容易受到昼夜温差、日照、海拔等因素造成零点漂移;因此对于此类在温差较大的环境下工作的水表来讲,最好的方法就是进行温度补偿。
G.LAYOUT合理设计
对于布线的一些重要考虑如下:
i.将晶振放置里芯片尽量近一些
ii.请不要将SPI的通信线与Load或者IO管脚走线跨接
iii.请不要跨接晶振线和load线
iv.请将双通C2和C3去藕电容放置离GP21电源管脚近的地方
v.请将温度测量走线设计的尽量短和对称
vi.如果可能,请应用铜层GND包围晶振
3.总结:
Acam公司在2012年推出了TDC-GP22时间数字转换器,GP22具有很多拓展功能,并且给需要超高精度皮秒级的应用带来了很多优势,像超声波水表和超声波热表.本文是将一些实际遇到的案例进行的文字总结,它提供的信息,有助于减少设计时间,并避免由于错误的元件值或不正确的配置而导致的电路问题。
我们建议设计时遵循布局图和演示板的原理图,以便达到最好的性能.
基于Matlab的电力系统暂态稳定分析
PRSharma*1,NarenderHooda2
法里达巴德YMCA科技大学,印度DCR科技大学,Murthal
摘要:
本文介绍了多机系统与基于Simulink模型的帮助下暂态稳定评估。
电力系统暂态稳定是基于从时域仿真输出得到的发电机转子的相对角度。
IEEE9条公交系统的自给自足的模式已经给出充分的细节,通过在不同的故障清除时间(FCT)的暂态稳定性分析,结果相对于模型在PSpice等电磁暂态仿真程序更准确和令人满意。
关键词:
MATLAB;Simulink;FCT;暂态稳定
1。
简介
现代电力系统由于安装大型发电机组、特高压联络线是一个复杂的系统.由于增加了操作可能导致电力系统高度危险的状态,所以对对电力系统动态稳定的需要是在不断增加的。
暂态稳定评估(TSA)是电力系统的发展对电力系统保持平衡的能力的进化时受到扰动的动态安全评估的一部分。
系统反应这类大的变化对转子角、功率流母线电压和其他系统变量对系统的干扰.暂态稳定性是表征经受故障电力系统的动态特性的情况下,初始状态下继续进行故障是平衡的。
如果一个系统故障后能保持同步运行并返回到初始状态或接近它可认为该系统具有暂态稳定性。
暂态稳定性是两个操作条件和干扰的功能。
这使得暂态稳定分析的复杂系统的非线性关系不可忽视。
在稳定评估临界清除时间(CCT)是为了维护电力系统的稳定性非常重要的参数.CCT是最大持续时间发生在电力系统的失稳可能故障。
故障清除时间是随机设置的.如果故障清除时间(FCT)比CCT更那么相对转子角度会失去稳定和系统将失去稳定.通常用来查明了TSA的方法是通过使用时域仿真,直接和人工智能的方法.时域仿真方法实现了状态空间微分的求解方法.Simulink是一个互动的环境建模和模拟各种各样的动态系统。
一个系统是容易模块构建和迅速显示出结果来。
Simulink中用于研究系统的非线性的影响,并因此是一种理想的研究工具.Simulink中的用途是在电力系统的领域,并且也是在其他领域迅速发展的研究工作.在本文中的多机9台总线系统在Matlab/Simulink和暂态稳定分析与位于总线故障进行建模。
2。
系统建模
该系统使用IEEE9总线系统有三台发电机,六传行,三负荷和三的变压器,如图1所示.该基地是100MVA,系统频率为60Hz。
系统数据显示在附录1,故障发生在节点7而且故障时间是在节点5到节点7之间清除的。
故障清除时间是随机设置的.整个系统用数学方程在Simulink中建模。
所有节点除了电机节点外都被消除故障而且多端口表示的发电机内部没有得到。
利用自动和传输导纳参数,可以得到发电机的电气网络的电力输出的自导纳参数。
在附录中给出了减少导纳矩阵的程序。
导纳矩阵
是增加了包括发电机的暂态电抗.让
后的负载阻抗包含被划分为
(1)
其中子矩阵M阶×M和对应的节点,发电机节点和、、是其他子矩阵。
然后增广节点导纳矩阵
把地面作为参考将表示为:
(2)
矩阵采用克朗减少公式消除所有巴士降低期望母线。
为对称的三阶段,在总线上的总线,对应于总线的行和列设置为零,在应用网络减少。
在稳定性分析中,需要计算出三个减少矩阵的故障,故障和故障后的电力系统。
Figure 1 WSCC 3机9节点系统
每个机器的发电机的电力输出是由以下公式计算:
(3)
这里:
(4)
下面给出了运动方程:
(5)
和:
(6)
值得注意的是,在故障前(t=0)
下标0是用来表示预条件的。
由于网络的变化,由于故障,相应的值将改变上述方程。
3.Simulink模型
完整的三个发电系统示于fig1已作为模拟仿真单积分模型。
图2为暂态稳定研究的系统框图。
子系统1是用来计算每个发电机的电力输出。
该模型也有利于模拟参数的选择,如启动时间,停止时间,求解器等。
Figure2暂态稳定分析的完整系统模型
Figure3Simulink模型计算的电力发电机1的输出
4。
仿真结果
系统反应了FCT值不同。
故障发生在节点7而且故障时间是在节点5到节点7之间清除的。
图4(a)和(b)显示发电机的相对角位置,以发电机为基准,每个发电机的角度。
图(c)和(d)显示加速的力量和各发电机的角速度为FCT等于0.1图表明,转子角彼此同步地使系统稳定时,故障清除时间是0。
1sec.asFCT增加系统将朝着不稳定的FCT越大,CCT。
当FCT在0.3秒.系统不稳定。
图5(a)-(d)显示的加速能力,相对角位置和角速度的发电机和图5(b)显示的故障清除时间增加发电机的转子角度去同步和系统失稳。
Figure4a角相对角位置(故障清除在0.1s)
Figure4b单个发电机的角位置(故障清除在0。
1s)
Figure4c发电机加速能力(故障清除在0.1s)
Figure4d发电机角速度(故障清除在0。
1s)
Figure5a加快电力发电机(故障清除在0.3s)
Figure5b发电机相对角位置(故障清除在0.3s)
Figure5c单个发电机的角速度(故障清除在0。
3s)
图6(a)—(b)示出了相对转子角度和发电机的加速功率。
图6(a)显示转子角同步使系统不稳定。
Figure6a相对角(故障清除在0.5s)
Figure6b加速功率的发电机(故障清除在0.5s)
5。
结论
一个完整的模型来研究多机系统的暂态性能的开发利用Simulink。
它基本上是一个传递函数和块图表示的系统方程.模拟不同的FCT系统和结果是非常令人满意的。
仿真模型是非常用户友好和暂态稳定分析模型为非线性微分方程的快速和精确解。
Appendix
n=9;
Y=zeros(n);n=n-1;
i=1;
k=1;
forii=1:
locs;add=loc(ii+1)-loc(ii); for kk=1:
add;
J=c(k);
Y(i,i)=Y(i,i)+1/e(k);ifJ==0;
disp('branch’)k=k+1;
else
Y(J,J)=Y(J,J) +1/e(k);Y(i,J)=Y(i,J) —1/e(k);Y(J,i)=Y(i,J);
k=k+1;end
endi=i+1;
end
Y
参考文献:
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Randhawa,B.Sapkota,V.Vittal,S.KolluriandS.Mondal,”Voltagestabilityassessmentfor LargePowerSystems,”proc。
2008 IEEEPowerand EnergySocietyGeneralMeeting.ry2002
摘要
超声波是频
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- 基于 TDCGP 芯片 超声波 水表 静态 水流 影响 测量 稳定性 因素 完整 资料