功率比较范文（精选8篇）
功率比较 第1篇
如何提高输电网用电的效率以减低网络损耗,提高电能质量是电力设计人员在变电所设计时要实现的主要目标。在设计中用投切电容器组保证电网功率因数和电压合格率是变电站设计1个普遍采用的方法。
1 变电所功率补偿装置基础原理
交流电力系统中的有功功率是用电设备把电能转换为其他能所消耗能量作的功。因设备用电产生电磁场所消耗能量,没有转换为其他形式的能,即没有对外做功,通常称其为无功功率。有些设备会用到无功功率,如,变压器、电动机等都需要大量的无功功率。
电容与电感并联接在同一电路时,当电感吸收能量,正好电容会放出能量;电感放出能量时,电容又正好吸收能量。电感负荷所需的能量,可从电容器无功输出的能量得到补偿,这就达到电路中无功功率的平衡。这种电容性装置被称为无功功率补偿装置。对供电网络来说,可以从功率因数cosΦ知道,若无功功率在总功率的比重变大,那么,有功功率就会降低。例如,在高压输电线或超高压线路及含有变压器的等值电路中,电抗值就比电阻值大得多,无功功率对电压损耗的影响也相应大很多,电网线路中的电压就会受到影响。若在电网中加入无功功率补偿装置就能改变电网节点的电压。而单靠电网中一些能发出无功功率的设备,如,发电机、变压器来提供无功功率输出,是远远满足不了电网对它的需求的,所以,必须设置各种无功功率补偿装置。同时,还要以无功功率分层分区平衡为设置准则,哪里有无功负荷就在哪设置无功补偿装置。
2 常用的无功功率补偿装置及运行中的比较
现在,中国最常使用的补偿装置有同步调相机,电容器和电容器组加机械式投切机构组成的静止式静态无功补偿器及利用集成电路和大功率器件技术制造的静止型动态无功补偿器(SVC),静止无功发生器(SVG),高级无功补偿器(ASVC),静止调相器(CTATCON)和静止补偿器(CTATCOM)等[1]。
2.1 同步调相机及静止式静态无功补偿器
2.1.1 同步调相机
同步调相机就是1台在电网中空转的同步发电机,是电网中最早使用的无功补偿装置。它的无功电流会根据电网中励磁电流的变化而变化。励磁电流加大,则同步调相机的容性无功电流变大,反之励磁电流减小,其无功电流就减小。励磁电流减少到一定程度时,输出无功电流变为零,调相机只用到很少的有功电流用于弥补自身损耗。当电流进一步减少时,就向电网输出感性无功电流。正是因为同步调相机的发电机特性所以对谐波并不敏感,具有当电网电压下降时输出无功电流自动跟随增加的特点,即有可双向并连续无级调节,有较大的过载能力。因此,调相机对于电网的电压稳定、无功安全具有不可替代的作用。考虑到同步调相机可以补偿电网中固定倒送的无功功率和动态变化的无功功率,在无功补偿的设计中还有所运用。
2.1.2 并联电容器及并联电容器与简单投切装置组成的静止式静态无功补偿
不论是静态(SVC)还是动态(SVG)的无功补偿装置,最基础的原理都是利用电容器、电抗器或电容器组的投切,让电网系统的无功功率得到补偿。其中,静态和动态的区分在于投切机构使用的是机械式的还是其他电子器件(如,晶闸管)进行投切[2]。所谓静止的含义是与同步调相机的旋转动态相对应的。
作为现在中国的主流无功补偿装置的基础,并联电容器及并联电容器组的优点在于电容器的一次性投入和其运行的费用相对较低,且易于安装和调试;电容器的损耗低,效率高;电容器是静止设备,运行时没有噪声,且维护相对简单;电容器的适用范围很广,高压输电,配电、工矿、小型设备或低压终端都能使用[3]。并联电容器已经成为电网中使用最多的1种无功功率补偿设备。电容器的接线方式主要是三角形(△)和星形(Y)及其衍生的双三角形和双星形,其中,星形接线在电容器组中运用最多。因为在星形接线中电容器的极间电压是电网中的相电压,绝缘承受的电压比较低,这就使电容器组的结构设计变得相对简单。这种接线方式用于高电压等级时并不不利。对于电容器的保护方式,也因为这种星形接线方式变得多样。在线路故障时,电容器可能出现击穿短路,相应的保护熔丝可以迅速把故障电容器切除而不致造成故障的扩大化。
静止式静态无功补偿器分为机械投切电容器(MSC)和机械投切电抗器(MSR)。机械投切电容器是利用断路器或接触器,把电容器投入系统中,反应时间较慢,其主要特点是不能跟随负荷无功功率的变化而快速反应,且因采用机械式的断路器或开关,在断路器对电容器进行投切时会产生操作过电压和冲击电流,特别容易造成打火或拉弧,即接触点烧焊。另外,因为操作过电压很大,易造成电容器击穿形成故障。机械投切电容器通常用于相对稳定的用电终端,不至于频繁地对断路器或接触器进行操作。机械投切电抗器通常并联在超高压输电线路的末端或中间,不能跟踪无功功率变化,因此,只能做为固定补偿。
2.2 静止式动态无功补偿(SVC)
静止式动态无功补偿装置广泛用于输电系统波阻抗补偿及长距离输电的分段补偿、负载大功率补偿。国内外电网系统中静止式动态补偿最常用的是饱和电抗器(SR)、晶闸管投切电容器(TSC)、复合开关投切电容器(TSC+MSC)、晶闸管阀控制高阻抗变压器(TCT)、晶闸管控制电容器(TCC)、晶闸管投切电抗器(TSR+FC)、晶闸管控制空芯电抗器(TCR)、磁控可调电抗器(MCR)等。其中,晶闸管投切电抗器(TSR+FC)、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管控制电容器(TCC)最为典型。
2.2.1 晶闸管控制电抗器(TCR)
晶闸管控制电抗器主要由一组固定并联电容器和一组并联在线路中的电抗器(晶闸管控制),电容器和电抗器的容量一样便于TCR调节无功功率补偿。由于电抗器被晶闸管控制,其感性无功电流因此而变化。当晶闸管关断时,电抗器没有电流,而电容器固定连接,因此,整套装置的无功功率补偿量达到最大。当调节晶闸管的开始触发导通角时,电抗器的感性电流就会抵消掉一部分电容器补偿电流,补偿量开始减少。晶闸管导通角越大,电抗器的电流越大,补偿量就越小。当晶闸管全通时,电抗器电流达到最大就会将电容器补偿电流全部抵消,此时补偿量为0。晶闸管控制电抗器可以实现较快、连续的无功功率调节,具有反应时间快、运行可靠、无级补偿、可分相调节、能平衡有功、适用范围广这些都是TCR在实际运用中的优点。又因晶闸管的特性,会使电抗器中的电流非正弦谐波引入系统,因此,必须将固定电容器组设计成滤波器形式或者配备另外的滤波器。
2.2.2 晶闸管投切电容器(TSC)
晶闸管投切电容器用于单相或三相电路,可单组或多组使用。它的基本结构是2个反并联的晶闸管结合后,与1个小电抗器和1个或1组电容器串联。2个晶闸管组主要承担把电容器与电网进行并入和断开的操作。小的电抗器主要抑制电容器并入电网时可能造成的冲击电流。晶闸管投切电容器是断续可调吸收容性无功功率的动态无功补偿装置。TSC用于三相电路,其接入方式比较灵活,可以是三角形(△)也可是星形(Y),它的电容器分组相对也比较灵活,通常情况下,能组合出的电容值级数越多越好,以增加TSC的可调节范围,当然也应考虑电网系统的复杂性和经济性。
晶闸管投切电容器的作用与静止式静态补偿装置中的机械投切电容器的很相似,是把电容器投入和撤出电网以作无功补偿。电子元器件的使用寿命相对机械部件的使用寿命要长,且晶闸管的投切时间可精确控制,投切时间短,投切时的冲击电流很小。正是因为TSC只能作电容器的投切,所以无法对系统实行连续性的无功功率调节。它的运行不会像TCR那样带来谐波干扰。
2.2.3 晶闸管控制电容器(TCC)
晶闸管控制电容器是由门极可关断晶闸管的导通角来直接连续调节控制电容电流,以调节串联电容器投入容抗的多少,实现对无功功率连续性平滑的调节。与TCR比较,功能大体相同,只是TCR能直接调节容性电流,而TCC是间接地通过电抗器调节容性电流的。晶闸管控制电容因为其调节的连续性适用于有功功率负荷变化大,且变化频繁的场合。虽然,TCC使用中也还引入谐波电流,但其优势明显,可通过加配滤波设备配合使用。TCC主要运用在低压的终端用户中,特别是电流变化大且频繁的场合TCC静态补偿装置会有独特的优越性。
2.2.4 晶闸管控制高阻抗变压器(TCT)
TCT是利用变电所中降压变压器的漏抗,等效于晶闸管串联的电抗器,也就是把变压器与电抗器变为一体,用2只反向并联的晶闸管直接接到降压变压器的副边绕组上,通过调整晶闸管触发角的大小,控制和改变高阻抗变压器所吸收的无功分量,达到调整无功功率的效果。TCT是变压器与电抗器相结合,尽管它的过负荷能力很强,但引入的谐波电流也较强,所以在实际中常与谐波滤波兼无功补偿(FC)装置配合使用。TCT还可通过降压到1 000 V～2 000 V,使可控硅在低电压下运行,提高系统的可靠性和安全性,简化补偿装置的维护。
2.2.5 磁控可调电抗器(MCR)
MCR使用直流励磁磁化铁心来改变铁心磁导率,达到连续调节电抗值的目的,并以此改变电抗器的感抗电流,让投入的电抗器感性无功功率变化来补偿系统容性无功功率。对于电网系统,MCR调节功率因数的能力很强,可使功率因数达到0.90～0.99之间,降低电网损耗,可提高输电线路的阻尼极限,使输电线的传输能力得到加强。因为MCR的平滑连续可调无功功率补偿的特性,提高了电网电压稳定性。磁控可调电抗器在使用中对系统不产生谐波,可靠性高、维护简单,使用寿命长,应用电压等级广泛,从0.4 kV～500.0 kV系统,类似电气化铁路牵引供电网,即使电压波形畸变和幅值变化大的都可以使用。基于MCR系统造价的降低,这种无功功率补偿装置的使用会越来越多。
2.2.6 饱和电抗器(SR)
SR分为自饱和电抗器与可控饱和电抗器2种。自饱和电抗器不需要调理器,依赖电抗器本身固有的特性来稳固电压。它利用铁心的饱和特性,补偿无功功率随端电压的升降而增减。近年来,饱和电抗器为运用磁性材料饱和性能的同时增加其可控性,推出了运用电力电子器件向饱和电抗器的铁芯注入1个直流偏置,改良其可控性的方法。SR通过转变饱和电抗器掌握绕组中的电流大小,转变电抗器铁芯的任务点磁通密度,进而转变绕组的电感值及相应弥补的无功功率。这种可调式的饱和电抗器与自饱和电抗器相比,可以更好地适应母线电压变化较大的状况,但SR仍存在振动和噪声大的缺陷。另外,其响应速度较慢,大体在100 ms左右。
2.2.7 复合开关投切电容器(TSC+MSC)
TSC+MSC是晶体管投切电容器与机械式投切电容装置的结合。通过可控硅在电压过零时向电网系统投入电容器,然后再保持交流接触器触点并联闭合,可控硅退出,电容器在磁保持继电器触点闭合下运行,投入电容器时没有冲击电流。因为可控硅有20 ms内电流可过载10倍额定电流的特性,TSC+MSC通常将2个小功率的低耐压可控硅串联使用。但是,磁保持继电器触点偏小,且额定机械寿命一般为5×104次,中国出现过可控硅被击穿,磁保持继电器被卡住不动作的现象,工作不够稳定。这种装置最大的优点是固定无功补偿,几乎没有冲击电流,对电容器有较好保护,不发热,节能性能好。
2.2.8 TCR+FC组合型式的无功补偿装置
前文提到TCR在载功补偿时可以无级连续调节无功功率的补偿,可是在使用中会向电网系统引入谐波干扰,为此,再加入无源滤波(FC)装置,消除TCR的无功功率补偿装置在使用中产生的谐波干扰。TCR的功能已经谈过,FC无源滤波器是利用电路谐振的特点,对线路中某次或以上的谐波形成低阻抗通路,以达到抑制高次谐波和做无功补偿的作用。这种组合不产生谐波,且响应速度快,对无功补偿调节性能好,不会产生冲击电流。
2.3 高级动态无功补偿(SVG)
动态补偿装置SVG的原理是基于大功率逆变器用于电网系统的动态无功补偿装置。以大功率三相电压型逆变器为核心部件,SVG把输出电压通过与之相连的电抗接入系统,使系统侧电压保持同频和同相[4]。这种补偿装置通过调节输出电压幅值与系统电压幅值的关系,确定输出功率的性质。输出电压幅值大于系统侧电压幅值时输出容性无功,若小于时则输出感性无功。
这种补偿装置能够作到无功补偿的无级平滑调节,且响应时间很快。对于引入系统的谐波问题,SVG把较低次的谐波和较高次的谐波都限制在一定范围内。SVG使用直流电容来保持稳定的直流电源电压,与静止式动态无功补偿装置SVC使用的交流电容相比,其直流电容量相对较小,成本较低;另外,因为该装置的核心部件为三相电压型的逆变器,其电气特性决定了在系统电压很低的情况下,SVG仍能输出额定无功电流,而SVC补偿的无功电流随系统电压的降低而降低。SVG造价较高,主要应用于中低压系统中。
3 结语
根据变电所的规模、资金投入等情况,选择合适的功率补偿装置。随着国民经济的发展,节能减排的需求将不断增加,大力发展高压无功补偿装置并合理利用,是十分重要的,也是顺应时代的必然要求。
摘要：作为电力建设的基础设施变电所需要设置功率补偿装置。叙述了几种比较典型的新型补偿装置工作原理和特征,以便设计人员在装置设置时进行合理的选择。
关键词：变电所,功率补偿,无功功率,有功功率,SVC,SVG
参考文献
[1]顾威.我国高压无功补偿装置的发展和应用[J].电能质量行业发展论坛,2009(5):123-125.
[2]王兆安.谐波抑制和无功补偿[M].北京:机械工业出版社,2006:236-239.
[3]中华人民共和国电力工业部.GB 50227-95并联电容器装置设计规范[S].北京:中国标准出版社,1995:22-26.
功率比较 第2篇
【摘 要】通过对两种稳流控制方式的原理进行分析对比，说明了两种控制方式的差别。并通过实际使用过程中证明，两种稳流控制方式能够适合不同供电方式下的整流工作。
【关键词】电解铝；整流原理；稳流控制
0.引言
近年来，随着电解铝系列电流的不断增大，单槽产量的不断增加，对电能的质量的要求也越来越高，一方面是大电流的需求，另外最主要的是需要电流的持续平稳性。这就对整流的稳流控制系统有了更高的要求。
本文以霍煤鸿骏铝电公司整流一所、整流二所的稳流控制为例，阐述了整流供电工作原理，稳流控制原理。对稳流控制系统中正控、负控原理进行说明，并通过生产实际进行对比。
1.整流工作原理
在采用二极管整流的电解铝整流系统中，整流变压器组由调压变压器（简称调变）、整流变压器（含两台饱和电抗器，简称整变）组成。在此电力变换过程中，调变完成交流电压的粗调，确保运行中网侧功率因数要求，自饱和电抗器在各级电压之间进行细调，满足电流大小和电流稳定度的要求。
根据交直流变换原理，若变压器输出电压为U2，负载等效电阻为Rd，则直流Id=Ud/Rd=1.35U2cosа/Rd。可见，有载粗调是调节U2的大小，自饱和电抗器细调是通过调节控制绕组电流，改变铁芯磁密，调整饱和角а，达到调节电流的目的。
2.稳流原理
稳流控制主要是利用自动闭环负反馈调节原理实现，将直流电流（DCCT）或交流电流（ACCT）信号与电流设定值进行比较，将比较后得到的偏差值信号输入电流调节器进行比例积分（PI）计算，然后把经过电流调节器整理后的结果输出，最终改变自饱和电抗器控制绕组的电流，闭环反馈达到动态调节输出直流电流的目的。
通常国内大型整流用自饱和电抗器有三种绕组，即：工作绕组（变压器阀侧母排），位移绕组，控制绕组。控制绕组通过流经绕组电流的大小，改变自饱和电抗器的磁密，达到调节电流的目的。偏移绕组是为了增加饱和电抗器的调压深度，在饱和电抗器绕组中加一个相对于控制电流的反向电流，使得饱和电抗器磁化曲线处于负向低点，扩大调节范围。
2.1电解整流系统的两种稳流方式
以霍煤鸿骏铝电公司两个整流所为例，整流一所由6套2×35KA、1180V整流机组构成，采用110kV有载调压整流变压器和二极管三相桥式同相逆并联整流电路，稳流控制采用有载调压开关进行粗调，自饱和电抗器进行细调控制方式，细调由IGBT完成。整流二所由6套2×40KA、1400V整流机组构成的电解系列，设计方式与整流一所一致。
2.1.1整流一所稳流原理
图1 正控稳流原理图
整流一所稳流控制回路由控制绕组和偏移绕组构成。偏移电流的大小根据设备实际运行情况、需要控制的深度确定，手动给定；控制电流的大小主要通过调整IGBT控制角，达到对整流装置输出直流的控制。在此回路中，控制绕组与工作绕组电流方向相同，为饱和电抗器起到助磁的作用，即：整流装置的电流的输出随控制电流的增大而增大（习惯上称为正控）。
2.1.2整流二所稳流原理
图2 由IGBT控制的负控稳流原理图
整流二所稳流控制回路同整流一所相同，但控制绕组与工作绕组电流方向相反，为饱和电抗器起到去磁的作用，即：整流装置的电流的输出随控制电流的增大而减小（习惯上称为负控）。
2.2两种稳流方式的比较
2.2.1整流一所稳流用正控控制
整流装置运行过程中，在电抗器磁饱和范围内，偏移电流给定后，整流机组负荷随着控制电流的增加而增大；若控制电流给定后，整流机组负荷随偏移电流的增大而减小。正常运行时，若控制电源故障，则机组直流输出会下降。若偏移电源故障，则机组直流输出会增加，导致机组负荷增大，甚至导致机组保护动作。因此，对于稳流正控，考虑到设备的稳定运行，防止控制电源或偏移电源故障时对整流机组输出的影响，常采用偏移电流大于控制电流，此时若控制电源故障，只能导致直流输出降低，不会导致机组保护动作。
2.2.2整流二所稳流用负控控制
整流装置运行过程中，在电抗器磁饱和范围内，偏移电流给定后，整流机组负荷随着控制电流的增加而减小；若控制电流给定后，整流机组负荷随偏移电流的增大而增大；正常运行时，若稳流偏移电源故障，则整流机组直流输出会下降。若控制电源故障，则整流机组直流输出会增加，导致机组负荷增大，出现过负荷情况。因此，对于稳流负控，考虑到设备的稳定运行，防止控制电源或偏移电源故障时对整流机组输出的影响。常调整偏移电流小于控制电流，若控制电源故障，只能导致直流输出小幅上升，不会导致机组保护动作。
2.2.3两种控制方式在实际应用中的研究
稳流系统中的两种控制方式，考虑到设备的安全稳定运行等情况，各自存在优缺点。根据两个整流所供电方式，整流一所稳流选择正控，控制电流小于偏移电流，保证设备运行安全、提高了供电效率，增加了经济效益。整流二所选择负控，控制电流大于偏移电流，保证了当偏移电源故障时，负荷减小，不会对设备有大的影响；当控制电源故障时，负荷增长幅度较小，不会导致机组过电流故障的发生。保证了设备的稳定运行，增加了供电设备的安全性。
3.结束语
近年来，随电解铝产能的不断扩大，技术革新也在飞速进行；稳流技术发展迅速，但无论何种稳流方式，在运行过程中都有一定的弊端。但由于其技术的单一性，专业性，并随着科技的不断发展，行业的不断创新，稳流技术必将有新的突破并适应当前整流技术的需要。
【参考文献】
[1]冯巧玲.自动控制原理.北京航空航天大学出版社，2008-01-01：10-35.
[2]邱关源，罗先觉.电路.高等教育出版社，2006-05：7-20.
举重比赛中试举方案及成功率比较 第3篇
关键词：举重,比赛,成功率
目前,国际举重联合会为了增加举重运动项目的观赏性,于2005年2月在匈牙利布达佩斯会议上通过对举重规则进行改革的决案:即从2005年5月1日起在韩国釜山举行的世界青年锦标赛开始实行新的竞赛规则。该手册(简称“新竞赛规则”)共包括6个方面内容。即:章程、附则、技术规则、反兴奋剂政策、大师赛补充条例和指南。其中,与国际举联2001-2004年手册相比较,修改最多的是技术规则部分,多达104条。其中最主要的变动是:将从1905年沿用至今的“以2 5公斤的倍数增加重量”的规则变更为“以1公斤的倍数来增加重量”,简称“1公斤规则”(即运动员每次增加试举重量、名次计算、破纪录成绩必须是1公斤或1公斤的倍数)。
本文重点研究“1公斤规则” 的实施对举重比赛中试举方案及其成功率的影响。目的是加快运动员和教练员对“1公斤规则”所带来的一系列变化的适应及为教练员和运动员制定试举方案、战术方案等提供理论参考。同时对保持我国女子在世界举坛的优势地位、提高我国男子在世界举坛的影响和完成2008年奥运争光计划任务都具有重要的理论现实指导意义。
1 研究对象
国际举重联合会 2005-2008年举重新竞赛规则,2001年第九届全国运动会男女举重比赛、2003年世界举重锦标赛、2005年第十届全国运动会男女举重比赛、2005年世界青年举重锦标赛和2005世界举重锦标赛。
2 研究方法
2.1 录像观察法
对2001年以来重大举重比赛进行录像分析观察。
2.2 文献资料法
查阅中英文文献资料30余篇,成绩资料及有关著作10余本,登录国际举联网站获取有关信息。
2.3 专家访谈法
采用访问调查和专家调查法对省市举重队教练员和有关专家学者20余人进行调查。
2.4 数理统计法
对收集的资料进行数理统计以获取本研究的基本结论。
3 分析与讨论
3.1 “1公斤规则”的实施简化了计算结果方法,加快了比赛进程
“2.5公斤规则”由于破记录的单项成绩有可能只是0.5公斤的倍数而非2.5公斤的倍数,而选手的总成绩依然只计算2.5公斤的倍数那部分,剩余部分忽略不计。因此,举重比赛中时常出现总成绩小于抓举成绩和挺举成绩之和的现象。而“1公斤规则”的破世界记录也要求1公斤的倍数,总成绩也自然成为两个单项比赛的结果之和。这样让参赛人员、工作人员、现场观众和电视观众更为方便、简洁地计算比赛结果,也使得比赛记分牌更加清晰、干净。
3.2 “1公斤规则”的实施对试举方案的影响
3.2.1 试举方案数量增加, 每次试举加重方法发生变化
在“2.5公斤规则”中第一次试举重量确定后,第二试举选择增加的重量通常增加的梯度在2.5-10公斤,可供选择增加的重量只有四种可能:即可选择加2.5公斤或5公斤或7.5公斤或10公斤;而在“1公斤规则”中第一次试举重量确定后,第二试举选择增加的重量,通常增加梯度在1-10公斤,可供选择增加的重量有10种可能:即可选择增加重量为1公斤或2公斤……一直到10公斤。通过第二试举选择增加的重量方案对比发现,“1公斤规则”比“2.5公斤规则”可供选择增加重量的方案多出6种。
3.2.2 试举方案战术增加
戴光裕对国内外13次重大比赛2415人的第一次试举进行了统计分析,试举常用方案为11种方案。而对“1公斤规则”实施的两场比赛进行统计结果发现,常用的方案多达36种,可供选择的试举战术方案要比“2.5公斤规则”实施的比赛多出三倍还多。保加利亚的多勃雷夫对“2.5公斤规则”实施的以往30年重大国际比赛进行回顾性研究表明,“世界优秀举重运动员在第二、三次试举重量加重中曾使用过30种方案”。而对“1公斤规则”实施的两场比赛参赛的535人发现,第二、三次试举重量加重方案要比“2.5公斤规则”实施的比赛也要多出很多。
举重比赛规则规定,抓举和挺举两种方式各有三次试举。正确而成功地利用这六次试举,对于运动员发挥最大潜力,取得优秀的成绩,具有重大的意义。运动员在重大国际比赛中成功率不高,影响成功率的因素是多方面的,而试举重量却是最直接因素。因此,正确选定试举重量是充分发挥竞技水平的关键因素。在正常情况下,第1次试举重量应为赛前最好成绩的95%左右,第2次为97.5%- 100%,第3次为100%或以上。在竞争激烈,减体重或存在其它不利因素时,则应在保证充分发挥训练水平的前提下,随机应变地选定试举重量,以提高成功率。下面以某运动员赛前最好成绩是150公斤为例,比较新旧规则下试举重量加重方案:表1、表2。
从上表可以得知,第一次试举有5种方法,第二次试举有4种方法,第三次试举有2种方法。利用计数原理中的乘法原理,各种不同的方案应有40种。上表中的11种方案只是所有方案中的常用部分。
从表2可以得知,第一次试举有6种方法,第二次试举有4种方法,第三次试举有4种方法。利用计数原理中的乘法原理,各种不同的方案应有96种。上表中的36种常用方案只是所有方案中的一部分。
一般情况下,第一次试举有m种方法,第二次试举有n种方法,第三次试举有p种方法。利用计数原理中的乘法原理,各种不同的方案应有种。如果还考虑第三次试举的其它可能情况,实际方案数量应该更多。
3.3 “1公斤规则”的实施提高了试举的成功率
对“2.5公斤规则”实施中的九、十运会男女举重决赛和2003年世界举重锦标赛试举成功率进行统计的结果如表3所示:抓举平均成功率为51.6%、挺举平均成功率为52.7%。而对“1公斤规则”实施的2005年世界青年举重锦标赛和2005年世界举重锦标赛试举成功率进行统计的结果如表4所示:抓举平均成功率为60.5%、挺举平均成功率为59.2%。对比“1公斤规则”实施前后这几场比赛成功率得出,“1公斤规则”的实施的比赛中抓举成功率提高了9%;挺举成功率提高了7.5%。
原平均成功率为
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现平均成功率为
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上述计算表明,使用新规则,其成功率比原规则提高15%左右。
3.4 “1公斤规则”对战术的影响
“1公斤规则”对战术的主要影响:实力突出创纪录战术更多侧重“以我为主,保证成功率战术;实力均衡战术更多侧重“压制战术”;实力均衡或不如对手时,预报重量更多侧重“虚假战术”;令人注意的是减体重战术在同一个级别的比赛中比重减少(表5、表6、表7)。
原比重的平均百分比为
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现比重的平均百分比为undefined
上述计算表明,使用新规则后,减体重战术在比赛中获胜的因素大大减弱(23.7%-10.0%=13.7%)。
3.5 改变了赛前准备活动时间,加快了比赛节奏;加大测算把位难度
经过对多名教练员和有关专家的走访和调查,现在准备活动时间比原来少了有5分钟之多,比赛节奏更快,很多运动员对此很不适应。试举重量频频更改,极大地影响了准确的预测把位。“1公斤规则”对教练员要时刻注意记分板上对手试举重量的变化,对把位的预测要求更加精确。
3.6 对教练员的临场指挥要求更高
在“2.5公斤规则”实施的比赛中,教练员主要围绕运动员实力、减体重与否和上场前30秒依据规则每次试举重量可以更改两次来制定战术方案。而在“1公斤规则”实施的比赛中,教练员主要围绕运动员实力、减体重与否、上场前30秒和1公斤“可实现”的重量来制定战术方案。
3.7 对训练产生了很大影响
原来2.5公斤重量感与现在1公斤的重量有很大的区别,而重量感训练只有纳入计划中才能形成;还比如对试举方案、战术方案、把位的预测、准备活动时间、比赛节奏、比赛临场指挥等导致的变化,更要纳入到训练计划中,不断实践、总结才能更好地适应比赛的需要。原来的训练计划已经不适应新竞赛规则:如现在比赛的节奏更快,留给运动动员的准备活动时间要少5分钟;试举方案比原来要多出两倍;作战策略更侧重压制战术等等。
4 对“1公斤规则”采取的对策
4.1 总结并尽快适应“1公斤规则”的每次试举加重规律;熟练掌握“1公斤规则”常用战术方案。
4.2 要根据“1公斤规则”实施的比赛特点调节训练;加强运动员心理训练,注重培养意志品质。
4.3 提高教练员的临场指挥水平能力。
从上面的分析中可以看出,新规则确定的试举方案的数量大大超过以前规则的方案数量。当前两次试举结束后,第三次试举重量的确定既要考虑己方运动员的成绩,也要考虑对方运动员的现有成绩。这就需要教练员应当根据临场情况,灵活决策。
4.4 要充分掌握赛前准备活动规律以适应比赛节奏,加大提高成功率力度。
5 结论与建议
5.1 结论
本文通过对国际举重联合会于2005年2月新出台的“1公斤规则” 的研究和现场观察2005第十届全国运动会男女举重比赛,观看2001年第九届全国运动会男女举重决赛、 2003年世界举重锦标赛、2005年世界举重锦标赛的录像和成绩的统计分析发现:“1公斤规则”的实施大大提高比赛的成功率,试举重量方案明显增加。
5.2 建议
缩短准备活动时间;加大把位预测和教练员临场指挥的难度;比赛战术更多侧重 “以我为主,保证成功率战术”、“压制战术”和“虚晃战术”。而“1公斤规则”的实施也对训练产生了很大的影响:如运动员的重量感产生变化,训练内容等都要发生变化,尤其是“1公斤规则”的试举加重方案训练和新的战术方案训练。同时“1公斤规则”的实施也大大地削弱了我国在预测把位、要把重量和比赛指挥上的优势。并得出了运动员的实力、成功率和运动员的心理素质是决定比赛胜负的关键因素。并针对上述“1公斤规则”所带来的影响,提出了相应的对策。
5.3 研究不足
由于新规则使用时间较短,所得的经验数据较少,难以运用数理统计方法和数学模型进行精确、深入地研究试举方案中所加重量的变化规律。当积累到更多的数据后,我们将进一步探讨上述问题,并运用回归分析和运筹学中的优化原理确定其中的规律。
参考文献
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[2]杨世勇.提高举重运动员比赛成功率的探索[J].成都体育学院学报,1999,(4).
[3]李永坤.论举重技术的创新与竞赛规则的演变[J].武汉体育学院学报,2001,(4).
[4]徐标.浅析全国少年女子举重锦标赛成败率[J].玉林师范学院学报(自然科学)2003,(4).
[5]冯明.谈提高抓举第一次试举的成功率[J].南京体育学院学报(自然科学版)2005,(3).
[6]张守忠.举重竞赛新规则实施对竞赛和训练产生的影响及对策研究[D].成都体育学院,2005,(6).
[7]李强,杨世勇,唐照明.2005年世界举重锦标赛调研[J].贵州体育科技,2006,(6).
功率比较 第4篇
(1) 相同的实验器材:电源、开关、导线、灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表。
(2) 电路图相同:
(3) 测量的物理量相同:测通过灯泡的电流和灯泡两端的电压。
(4) 测量仪器相同:电压表和电流表。
(5) 实验方法相同:伏安法 (用电流表和电压表来测小灯泡的电阻, 这种方法叫伏安法) 。
(6) 滑动变阻器的作用相同。
(1) 保护电路的作用。
(2) 起到改变灯泡两端的电压, 多次测量的作用。
(7) 注意事项相同。
(1) 连接电路之前开关必须是断开的。
(2) 开关闭合之前, 滑动变阻器应位于阻值最大处。
(3) 电流表和电压表的正负接线柱及量程要正确。
二、两个实验的不同点
1. 实验目的不同
(1) 测量小灯泡的电阻:用电压表、电流表测定小灯泡的电阻。
(2) 测量小灯泡的电功率:用电压表、电流表测定小灯泡的电功率。
2. 实验原理不同
(1) 测量小灯泡的电阻:R=U/I。
(2) 测量小灯泡的电功率:P=UI。
3. 实验结论不同
(1) 测量小灯泡电阻的实验结论:灯丝的电阻随温度的升高而增大, 随温度的降低而减小。
(2) 测量小灯泡电功率的实验结论:A.小灯泡实际消耗的电功率不一定等于额定功率;B.灯泡两端电压越大, 功率越大;C.功率越大灯越亮。
当U实=U额时, P实=P额;当U实>U额时, P实>P额;当U实
三、这两个实验中常见的实验故障
(1) 灯泡不亮, 电流表无示数, 电压表有示数且等于电源电压, 则故障的原因是灯泡断路。
(2) 灯泡不亮, 电流表有示数, 电压表无示数, 则故障的原因是灯泡短路。
分析:在串联电路中, 电流表示数的有无可以确定电路的通断, 若电流表有示数, 电路则通, 若电流表无示数, 电路则断开;电压表示数的有无可以确定电路的故障出现的具体位置, 若电压表有示数且等于电源电压 (电压表测灯泡两端的电压) , 则故障出在灯泡上并且灯泡断路, 若电压表无示数, 则故障出在灯泡上并且灯泡短路。
(3) 有一位同学连接好电路后, 闭合开关时发现小灯泡特别亮, 这说明他在闭合开关前没有将滑动变阻器的阻值调到最大。
分析:开关闭合之前, 滑动变阻器的滑片要位于阻值最大处, 此时闭合开关时, 电路中的电流最小, 因此灯泡最暗。
(4) 电流表或电压表的指针反向偏转的原因可能是电流表或电压表的正、负接线柱接反, 应改接。
分析:若电流表或电压表的正、负接线柱接正确 (即电流“+”进, “-”出) , 则电流表或电压表的指针正向 (即向右) 偏转;若电流表或电压表的正、负接线柱接反, 则电流表或电压表的指针反向 (即向左) 偏转。
(5) 电流表或电压表的指针正向偏转过大的原因是电流表或电压表的量程选择偏小, 应改接较大量程。
(6) 电流表或电压表的指针偏转很小的原因是电流表或电压表的量程选择偏大, 应改接较小量程。
(7) 电路接通后, 发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时, 电压表的示数也变小了, 你认为电路连接中存在的错误是电压表可能与滑动变阻器并联。
分析:在串联电路中, 移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时, 电路中的总电阻减小, 电源电压U总不变, 由欧姆定律公式I=U总/R总可得:电路中的电流增大;又由U灯=IR灯 (灯泡的电阻不变) 可得:灯泡两端的电压U灯变大, 如果电压表与灯泡并联, 则电压表的示数变大;再由串联电路的电压规律U滑=U总-U灯可得:滑动变阻器两端的电压U滑变小, 如果电压表与滑动变阻器并联, 则电压表的示数变小。综上所述, 移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时, 电压表的示数也变小了, 是电压表与滑动变阻器并联。
四、实例
例1同学做电学实验, 电路如图所示, 开关闭合后, 小灯泡发光, 两电表均有示数, 在实验过程中, 突然电灯熄灭、电压表示数增大、电流表示数几乎为零。请判断出现该现象的原因可能是 ()
A.灯泡被短路B.开关被断开
C.灯丝被烧断D.滑动变阻器被烧断
功率比较 第5篇
1 一般资料及穿刺方法
1.1 一般资料
275人次中, 股动脉采血141人次, 桡动脉采血134人次。
1.2 用物准备
备常规消毒用治疗盘, 采用2ml或5ml玻璃针管, 抽取肝素钠溶液2ml湿润注射器后排尽空气, 将活塞推至顶点将肝素全部排出, 橡皮塞一个备用。
1.3 皮肤准备
常规消毒穿刺处皮肤, 直径大于5cm , 消毒左手食指及中指, 用其触摸动脉搏动点。
1.4 穿刺方法
桡动脉穿刺时, 将10~15cm高的筒状卫生纸 (取自于患者) 垫于患者手腕处, 手掌背曲呈反弓状, 充分暴露穿刺部位, 触摸桡动脉搏动, 一般在第二道腕横纹处搏动最清楚, 常为穿刺点。进针角度为30°~45°。股动脉穿刺时, 嘱患者平卧位, 穿刺侧下肢略外展, 左手触摸动脉搏动, 选定搏动最强点为穿刺点垂直进针。
2 标本准备
左手食指、中指固定动脉, 右手持注射器以适宜角度快速进针, 见回血后固定针头, 采集动脉血1~2ml后拔出针头, 迅速将针头插入准备好的橡皮塞中隔绝空气, 将注射器平置于两掌中间轻轻转动数次, 防血液凝固, 立即送检。穿刺部位棉签按压5~10min防止出血。
3 统计方法
采用χ2检验, 比较两部位动脉穿刺成功率, 见表1。
χ2=0.155, P>0.05差别无显著意义, 说明采血成功率与部位无关。
4 讨论
通常认为股动脉管腔粗大, 搏动感强, 容易穿刺, 但经观察发现股动脉深浅度难以掌握, 动脉活动度较大, 对患者体位要求较严格, 不适宜重症半卧位或端坐位患者, 股静脉伴行内侧, 穿刺误入股静脉后, 股静脉压力亦可使血液自动注入针管内, 对于严重缺氧的患者, 单凭血样颜色很难区分动脉血或静脉血, 造成血气结果失真, 甚至影响治疗。且穿刺时过多暴露病人, 容易受凉导致院内感染。桡动脉位于体表容易固定, 不受体位和操作地点的限制, 穿刺方法与一般静脉穿刺相类似, 因而穿刺成功率也很高, 且无误入静脉及误刺深层神经现象。
在呼吸内科, 动脉血气分析是一个常规检查项目, 动脉穿刺也和静脉穿刺一样成为呼吸内科专科护理人员必备的技能, 护理人员对动脉穿刺操作技能熟练, 只要不盲目穿刺, 认真触摸动脉搏动, 选定搏动最强处进针, 上述两个部位穿刺成功率均很高。动脉穿刺采集血气标本时, 要根据具体情况因人而异选择采血部位。
功率比较 第6篇
在非正弦条件下, 传统的无功功率和视在功率的概念不再适用, 这给电能计量、功率因数定义、设备定容以及谐波与功率补偿等带来了一定的困扰。尽管不断有学者尝试阐述非正弦条件下的功率现象[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10], 但是到目前为止仍然没有一种普遍适用的功率理论。这些理论中, 以Hirofumi Akagi为代表提出的瞬时无功功率 (instantaneous reactive power, IRP) 理论[9]和由Czarnecki提出的电流物理分量 (currents’physical components, CPC) 理论[10]备受关注。
IRP理论只适用于三相电路, 它是功率理论在实践方面的一个重大突破, 该理论及其改进理论已成为现代电力电子换流技术的关键实用控制算法, 极大地推动了电力电子技术在电力调节中的应用。CPC理论在单相和三相电路中都适用, 该理论具有清晰的物理解释, 可以作为研究电气系统的功率特性的有力工具之一。本文基于正弦和非正弦电源电压下的三相三线制电路, 从理论和应用两方面将IRP理论与CPC理论进行了对比分析, 为今后进一步理解和应用提供了一定的参考。
1 IRP理论和CPC理论的物理意义
1.1 IRP理论
IRP理论的基本思路如下:三相电路 (本文只考虑三相三线制, 即忽略零序分量) 的各相电压和电流的瞬时值在三相坐标系中可以分别表示为电压综合矢量uabc=u[aubuc]T和电流综合矢量iabc=[iaibic]T, 将其变换到空间正交的αβ坐标系中。电压变换式为:
电流变换过程与电压变化过程类似。定义瞬时电压矢量e=uα+j uβ和瞬时电流矢量i=iα+jiβ, 在αβ坐标系下, 瞬时复功率的定义如下:
则瞬时实功率p和瞬时虚功率q为:
根据式 (3) 可以得到:
式中:iαp和iαq分别为α轴上的瞬时有功和无功电流;iβp和iβq分别为β轴上的瞬时有功和无功电流。
式 (4) 中, iαp和iαq与uα的乘积得到pαp和pαq, 分别定义为α轴上的瞬时有功和无功功率;iβp和iβq与uβ的乘积得到的pβp和pβq, 分别定义为β轴上的瞬时有功和无功功率。在瞬时实功率中, pαq与pβq之和总等于0, 即它们不对瞬时能量流和平均能量流有任何作用;而瞬时虚功率q给出了pαq和pβq的大小, 因此q对电源和负载之间的能量交换没有作用, 对它的补偿不需要任何储能元件[10]。关于非正弦条件下瞬时功率理论与传统功率理论的统一性及其物理意义, 可参考文献[9, 11-14]。
1.2 CPC理论
CPC理论的基本思路是将电流分解为一系列具有清晰物理意义的电流分量, 这些电流相互正交, 且各自对应的一个功率量。
考虑三相电源电压为非正弦对称电压, 即
式中:为第n次谐波电压相量矩阵;u为电源电压矢量;N为有功功率从电源流向负载的谐波子集;Re (·) 表示矩阵各元素分别取实部, 下文中电流表示与此类似。
负载电流可以写成:
式中:分别为各个频率下负载的等效电导、等效电纳及等效不平衡导纳, 计算方法可参考文献[15]。
定义与供电电压成比例的电流分量为ia, 该电流是满足负载电能需求的电流中方均根值 (RMS) 最小的电流, 其表达式为:
除去有功电流后的残余电流为:
残余电流包括三部分:相对于电压各频次分量相移90°的电流分量, 定义这些分量为无功电流ir;由负载不平衡而产生的分量, 定义为不平衡电流iu;由于各频次下的负载电导不同于负载等效电导而出现的电流分量, Czarnecki将其定义为分散电流is, 这是其他功率理论中没有观察到的新现象。各电流分量的表达式如下:
当负载为非线性负载时, 定义其谐波源发生电流为:
式中:NC为有功功率从负载流向电源的谐波子集;in为NC中的第n次谐波电流。其中NC与N之间满足N∩NC=0。
各电流分量是正交的, 其RMS满足:
从以上定义可以看出各部分电流分量的物理意义:有功电流表示了电源与负载间的恒定能量转换, 它包括基波和各次谐波在等效电导Ge上可以产生的电流;分散电流表示负载各频次等效电导随谐波次数变化而变化所产生的电流;无功电流表示电压基波和各次谐波在对应等效电纳j Ben上产生的电流分量;不平衡电流表示负载不平衡产生的电流;发生电流在一定程度上反映了负载的非线性特性。对应的各功率分量定义如下:有功功率P=‖ia‖·‖u‖=Ge‖u‖2, 分散功率Ds=‖is‖‖u‖, 无功功率Q=±‖ir‖‖u‖, 不平衡功率Du=‖iu‖‖u‖, 发生功率Dc=‖ic‖‖u‖, 视在功率S2=‖i‖2‖u‖2=P2+Q2+Du2+Ds2+Dc2。
2 IRP理论和CPC理论的数学对比分析
2.1 正弦情况下的对比分析
设三相电源电压正弦对称, 且假设A相电压为, 负载为线性RLC负载, 根据CPC理论, 负载电流及其各分量分别如式 (14) —式 (17) 所示。
同样的电路条件下, 根据IRP理论, 则有:
iαp, iαq, iβp, iβq都分别包含产生平均功率和产生振荡功率的电流分量, 将对应振荡功率的电流分量反变换到abc坐标系中, 得到各相的瞬时有功和无功电流分量之和如式 (22) 所示。同理, 将iαp, iαq, iβp, iβq中平均功率对应的电流分量反变换到abc坐标中, 得到各相瞬时有功电流和无功电流如式 (23) 和式 (24) 所示。
根据式 (14) —式 (24) , 可以将IRP理论和CPC理论各分量的关系总结如下:IRP理论中平均有功功率对应在三相上的电流等于CPC理论中的有功电流分量ia;IRP理论中平均无功功率对应在三相上的电流等于CPC理论的无功电流分量ir, 它们各自与同频次的电压相差为90°;IRP理论振荡功率对应在三相上的电流等于CPC理论的不平衡电流iu, 该分量是负序性质的, 并且有ψ的相移, IRP理论振荡功率的幅值就是CPC理论中的不平衡功率Du。若负载为非线性负载, 对其中的基波分量进行分析, 仍可得到上述结论。
2.2 非正弦情况下的对比分析
考虑电压含正序性谐波的情况, 根据第1节的推导可得到式 (25) 。假设N包含1, 7次谐波, 则计算结果如式 (26) 所示。
式中:Ima, Imr, Imu分别为基波和第m次谐波的有功电流、无功电流和不平衡电流的有效值。
由式 (25) 和式 (26) 可以看出:IRP理论和CPC理论的有功功率相等;无功电流与同频率电压产生的功率在瞬时实功率中相互抵消了, 在瞬时虚功率中体现为一个恒定量, 而在CPC理论中它们体现为Q的一部分;在CPC理论中, 不同频次电压和电流产生的功率一部分由各次电流的无功电流产生, 它体现在CPC的Q上, 一部分由各次电流的有功分量产生, 它体现在CPC的Ds上, 而在IRP理论中这两部分功率体现在上;不平衡量在CPC中体现为不平衡功率Du, 在IRP理论中这两部分功率也体现在上。
3 IRP理论和CPC理论的应用对比分析
结合第2节的数学分析, 利用PSCAD搭建了仿真模型, 以分析它们在应用方面的差异, 仿真主电路如图1所示。图中:电源线电压为380 V, RL=2.5Ω, L=35 mH, 不平衡负载为RL负载 (Ra=5Ω, Rb=1Ω, Rc=0.5Ω, La, b, c=0.01 H) 。以A点为测量点, 在电压正弦和非正弦2种情形下, 分别采用IRP和CPC理论进行了谐波和无功检测与补偿分析, 2种情形设定如下: (1) RS=0Ω, 模拟电压正弦情况, 整流桥触发角为15°, 在t=1.0s投入不平衡负荷; (2) RS=1Ω, 模拟电压非正弦的情况, 在t=1.0s触发角α由60°变到15°, 以模拟暂态过程。
为了便于分析2种理论的特性对比, 只搭建了其检测电路, 图中各分量均是理论值, 并不是接入补偿器后的实际值。由于补偿器控制策略有多种, 本文假设采用IRP理论时, 控制目标是消除和q;而采用CPC理论时, 控制目标1和控制目标2分别是使系统电源输送有功电流的基波部分和总有功电流 (情形1下两者等效) 。
情形1下的仿真结果如图2和图3所示, 情形2下的仿真结果如图4—图6所示。α=15°时, 2种方法补偿前后电源电流的总谐波失真 (THD) 值 (31次以下) 、CPC理论的功率分量 (基波各功率分量、总有功功率及总视在功率) 、基波电流的各CPC分量波形见附录A。
从图2、图3及附录A表A1可以看出, 在负载电压正弦情况下, IRP和CPC理论的补偿效果基本是相同的, 补偿后的电流与式 (12) 一致, 而在负载电压非正弦的情况下, 两者补偿效果则不相同:采用IRP理论尽管能得到恒定瞬时有功功率, 但补偿后电源电流仍然是畸变的;采用CPC理论控制目标1可以使电源电流保持正弦, 但从图6看出补偿器会发出一部分有功功率, 这部分功率是由谐波有功电流产生的;CPC理论控制目标2可以减少输送电流有效值, 但是补偿后电源电流也仍然是畸变的;非正弦条件下, 采用CPC理论的2种控制方法得到的电源瞬时实功率都是振荡的;无论正弦条件还是非正弦条件, 采用CPC理论控制目标1都能获得更好的电流波形质量。
结合图4—图6可以比较2种检测算法的动态检测特性。从图中可以看出, 采用IRP算法在触发角变化的暂态过程中比CPC算法具有更快的响应特性, 且CPC算法会有动态畸变, 这是由于傅里叶变换只适用于分析周期信号。从图6可以看出, 暂态过程中, 采用CPC算法时, 补偿器将发出更大的有功功率, 这意味着补偿器直流侧需要更大的容量。
从图3和图5可以看出, 2种情形下电源瞬时功率都是振荡的, 说明了既与不平衡现象有关, 也与畸变现象有关, 无法对系统功率特性及负载特性进行描述。而从附录A图A1和图A2、图5及附录A表A2可以看出:当负载出现不平衡时就会出现不平衡电流;当出现谐波有功功率时, 会使谐波等效电导和总等效电导不同从而出现分散电流, 这与前面的分析一致。根据这些数据可以对系统功率特性和负载特性进行描述, 从而为电能计量、功率因数及电能质量评估提供依据。
值得注意的是, 由于CPC理论需要进行傅里叶分析, 并且如果要提取各个电流分量, 需要多次执行乘法和除法运算, 因此其实现十分复杂;而IRP理论只需进行abc/αβ变换和反变换以及少量乘法运算, 因此其实现比较简单。
4 结论
1) 无论电压是否是正弦, IRP理论和CPC理论的有功功率计算是相同的。
2) IRP理论中平均有功功率对应在三相上的电流等于CPC理论中的ia;IRP理论中平均无功功率对应在三相上的电流等于CPC理论的无功电流分量ir, 它们各自与同频次的电压相位差为90°;IRP理论振荡功率对应在三相上的电流等于CPC理论的不平衡电流iu, 该分量是负序性质的, 并且有ψ的相移, IRP理论振荡功率的幅值就是CPC理论中的不平衡功率Du。
3) IRP理论的既与不平衡现象有关, 也与谐波畸变有关, 无法对系统功率现象及负载特性进行描述;而CPC各个功率量与物理现象的对应关系明显, 可以对系统功率特性和负载特性进行描述。
4) 在电压正弦对称情况下, 基于IRP理论和CPC理论可以获得相同的谐波和无功补偿效果。
5) 在电压非正弦情况下, 两者补偿效果不相同。基于IRP理论的检测控制算法可以使电源输送的瞬时功率恒定, 具有更好的动态特性, 并且实现更简单, 但是电流波形仍然是畸变的;基于CPC理论的检测控制算法可以获得正弦电流波形, 但是动态特性较差, 补偿后电源输送的瞬时功率仍然是振荡的, 实现更为复杂, 同时暂态时直流侧需要较大的容量。
附录见本刊网络版 (http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx) 。
摘要：对Hirofumi Akagi提出的瞬时无功功率 (IRP) 理论和Czarnecki提出的电流物理分量功率 (CPC) 理论进行了阐述, 基于正弦和非正弦电源电压下的三相三线制电路初步探讨了它们之间的联系。分析结果表明, 在正弦条件下, 两者定义的电流分量和功率分量具有明显的对应关系, 并且与各物理现象相对应;在非正弦条件下, 上述两者之间的对应关系并不明确, IRP理论的瞬时功率振荡分量与多个物理现象相关, 而CPC理论中各个功率量与各物理现象的对应关系明显。最后, 利用PSCAD仿真对其在电能质量分析与控制中的应用进行了对比分析。
功率比较 第7篇
关于高压LED的发光效率,Wang等利用实验获得芯片表面的光分布和仿真获得芯片表面的电流分布,证明了更高的电压,更小的芯片尺寸会有更高的发光效率(luminous efficiency,LE)[11]。Zhang等也解释了更均匀的电流密度和更小的电极面积使得HV-LEDs有更高的发光效率[12]。在上述的研究中,他们都把均匀的电流密度作为高压LED的发光效率优于传统大功率LED的主要原因。文中主要从芯片表面电流密度、芯片间隙出光和结温三个方面研究它们各自对HV-LEDs和THP-LEDs发光效率的影响。实验结果表明,HV-LEDs之所以有更高的发光效率,不仅与均匀的电流密度有关,而且和芯片间隙的出光有密切关系。
1 实 验
实验中所使用到的芯片都是Epistar公司生产的45×45×5.9 mil的In Ga N蓝光发光二极管。它们的外延片是利用金属有机物化学气相沉积设备(MOCVD)在蓝宝石(Sapphire)衬底上生长的。如图1a所示。其结构包括一个4.5μm的N型In Ga N层 ,0.8μm的In Ga N多量子结 构(multi-quantumwells,MQWs),一个0.2μm的P型In Ga N层,蒸发0.5μm铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)作为电流传输透光层。并且HV-LEDs是在THP-LEDs的基础上经过电感耦合等离子体技术(inductively coupledplasma,ICP)刻蚀出一个12μm宽的深沟槽,芯片表面镀Si O2绝缘层,镀电极连接17个小芯片等工序制作,得到的HV-LEDs芯片如图1b所示。
LED的LE定义为它的输出光功率( Popt)和输入电功率(Pelec)之比,即
为了消除其他因素对样品LE的影响,两种芯片由华联电子统一封装成如图2所示的裸芯片结构。
为了对比两种类型的蓝光LED的发光效率,测试了它们各自的光谱。蓝光LED的光谱测试系统如图3所示。利用Yokogawa公司的恒流/恒压源GS610给样品提 供电流 ,德国IS( instrument sys-tems)公司的LED 850 TEC温控仪和Keithley 2510结合控制热沉的温度,IS的LEDGON 100光强角分布测试仪控制样品转动,IS的Spectro 320和直径为500 mm的ISP500积分球测量光谱。另外,实验中还采用Micred公司的T3Ster瞬态热阻测试仪器测试样品的热阻。
2 结果与讨论
两种样品 的I-V特性曲线 如图4所示。HV-LEDs的正常工作电流为20 m A,对应的电流密度为253 m A/mm2,此时电压为51.4 V(17个小芯片电压之和),输入功率为1.0 W;于此对应的相同输入功率下的THP-LEDs的电流近似为330 m A,相应的电流密度也为253 m A/mm2,此时电压为3.13 V。另外HV-LEDs的开启电压大约为42.6 V,两种样品的I-V特性曲线趋势基本一致。
图5是HV-LEDs和THP-LEDs的LE以及输入功率随芯片电流密度的变化曲线。由图5可以发现,HV-LEDs和THP-LEDs效率发生Droop现象的起始电流密度基本一致,但是HV-LEDs的LE明显要比THP-LEDs高一些。图5中右下角的插图中,纵坐标代表两种样品的LE的差值百分比。可以发现,随着电流密度的增大,两种样品LE的差值百分比从9.3%逐渐减小到4.2%。另外右边纵坐标轴对应的两条曲线基本吻合,表明两种样品在相同的输入电功率下,虽然驱动电流不同,但是它们的平均电流密度基本一致。
2.1 电流密度分布对LE的影响
图6a和图6b是在显微镜下拍摄的两种样品在输入功率均为1 W的情况下,芯片表面的光分布图。可以发现,在相同的输入功率下,HV-LEDs明显要比THP-LEDs亮一些。为了更清晰地观察芯片表面光分布,用MATLAB软件首先读取图6a和图6b的RGB数据,然后转化为对应的灰度数据,最后再利用MATLAB软件自带的pcolor函数绘制出图6c和图6d。
图 6 (a)HV-LEDs 和(b)THP-LEDs 在 1 W 输入功率下的芯片发光强度图(c)HV-LEDs 和(d)THP-LEDs 经过 MATLAB 图像处理的芯片灰度图
由图6可以清晰地发现,HV-LEDs小芯片之间的间隙的出光稍弱,因为间隙位置本身并不发光,它的出光主要受周围芯片的影响。另外比较图6c和图6d,也可以明显的发现HV-LEDs小芯片上的光分布更加均匀,说明HV-LEDs芯片表面的电流集聚效应更少,即更加均匀的电流密度。同时很多资料也显示,均匀的电流密度会产生更高的发光效率,这也是图6a比图6b更亮的原因[13,14]。综上所述,均匀的电流密度是HV-LEDs的LE高于THP-LEDs的原因之一。随着电流密度的增大直到饱和,两种芯片表面电流密度均匀性差值变小则是引起LE差值逐渐变小的原因。
2.2 芯片间隙出光对LE的影响
发光效率角分布实验是在输入功率为1 W,热沉温度为25℃下进行。图7是HV-LEDs和THP-LEDs的LE空间角分布以及它们的差值百分比。根据图7可以看出,HV-LEDs曲线是在THP-LEDs曲线之上的,并且根据它们的差值百分比曲线可以发现,随着偏离0°角,两个样品的LE的差值从3.1%逐渐减小到几乎为0。也就是说,随着样品偏离0°角,HV-LEDs比THP-LEDs高出的那部分LE不见了。
可以认为原因是HV-LEDs的芯片间隙出光引起的。图8是HV-LEDs芯片间隙 出光示意 图。HV-LEDs的发光层MQW的发光是各向同性的,大致可以分为三部分:(1)上表面的光直接射出芯片;(2)下表面的光通过金属反光层(backside metal)反射出芯片;(3)少部分的光通过芯片两侧射出芯片。其中(1)部分的光和THP-LEDs是一样的,出光角大约为180°;(2)部分的光因为芯片间隙的存在而变得不同,例如在芯片间的沟槽中心选取一束光,这样根据芯片各层的尺寸计算,当它沿芯片最上层的边界出射时,角度大约为45°(当角度小于45°时,这束光会重新进入芯片,芯片的平均折射率按2.4计算,容易求得这束光无法再从芯片上表面射出),蓝宝石层的折射率按1.76计算,可以得到这束光从金属反光层射出时的角度大约为24°。也就是说,沟槽中的这束光从芯片间隙射出的出光角度大约为48°。(3)部分的光从芯片侧面射出,从芯片间隙射出的出光角大约为90°。综上所述,HV-LEDs芯片间隙的出光角度远小于180°,芯片间隙的那部分出光会随着偏离0°角而显著变弱,而THP-LEDs因为不存在芯片间隙不会出现这个问题。在图5所示的测量两种样品发光效率的实验中,光纤探头都是正对着样品的。也就是说,芯片间隙的那部分出光引起了HV-LEDs的LE高于THP-LEDs。所以实验和理论分析均证明,芯片间隙的出光也是造成HV-LEDs的LE高于THP-LEDs的主要原因之一。
2.3 温度对LE的影响
图9a为测量不同电流密度下两种样品的平均结温。该实验是在控制热沉温度为25℃的情况下利用T3Ster进行的。可以看出,在相同的电流密度下,即相同的输入功率下,HV-LEDs的平均结温比THP-LEDs要低。例如在1 W的输入功率下,HV-LEDs的温升为6.3℃,THP-LEDs的温升为7℃,两种样品的结温相差0.7℃。下面分析原因,两种样品采用相同的封装结构,并且芯片的尺寸、材料都是一致的,可以说明它们的热阻是近似的,并且T3ster实验也显示HV-LEDs热阻为9.8℃/W,THP-LEDs热阻为9.6℃/W,相差很小。但是因为相同的输入功率下,HV-LEDs比THP-LEDs有更高的LE,即更小的热功率,所以理论分析也可以证明HV-LEDs比THP-LEDs有更低的结温。
图9b的实验在输入功率1 W下进行,比较了不同热沉温度下两种样品的LE的大小。可以发现,HV-LEDs和THP-LEDs两种样品在热沉温度从25℃变为65℃的过程中(近似的表示两种芯片的结温都升高了40℃),LE分别下降了大概1.6%和1.2%,也就是每升高1℃,两种样品的平均LE下降分别约0.04%和0.03%。实验证明,随着结温的升高,样品的LE会降低。但是因为两种样品的结温相差较小,所以结温不是HV-LEDs比THP-LEDs的LE高的主要原因。
3 结 论
针对HV-LEDs和THP-LEDs两种样品,研究电流密度分布、芯片间隙出光、结温等三个方面对发光效率的影响并进行了对比。两种实验样品采用相同的芯片尺寸、相同的芯片材料以及相同的封装结构,使实验更有可比性,结论更加有说服力。实验结果表明,更加均匀的电流密度,虽然少但是不能被忽略的芯片间隙出光是In Ga N基的HV-LEDs的发光效率优于传统大功率LED的主要原因,另外温度升高都会引起二者发光效率的降低。在未来的实际应用中,逐渐改善HV-LEDs这三方面的特性,将使LED的发光效率进一步提高,得到更加广泛的应用。
摘要：主要从三个不同角度探究并分析了基于In Ga N材料的高压LED的发光效率优于传统大功率LED的原因。为了保证实验结论的可靠性,文中所采用的实验样品具有相同的芯片尺寸和材料以及相同的封装结构。经过大量的实验证明,更均匀的电流分布和小芯片间隙的出光,使得高压LED的发光效率优于传统大功率LED。结果显示,在相同的1 W输入功率下,高压LED的发光效率比传统大功率LED高大约4.5%。
功率比较 第8篇
1 资料与方法
1.1 一般资料
将选取的患者140例随机分为两组, 即腹腔镜组 (观察组) 和开腹组 (对照组) , 对两组患者的一般临床资料进行比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) 。 (见表1)
1.2 临床表现
两组患者都有下腹部坠痛病史;对侧输卵管通畅、无明显盆腔粘连, 所有患者皆有术后保留生育功能的要求。从两组的临床表现进行比较, 两组差异无统计学意义 (P>0.05) 。 (见表2)
1.3 手术方法
首先本研究根据患者的全身情况、妊娠囊的着床部位等因素, 腹腔镜组采取胚胎挤出清除术18例, 输卵管开窗取胚胎术48例, 输卵管切除术2例, 卵巢切开缝合术2例;开腹组采取胚胎挤出清除术26例, 输卵管开窗取胚胎术37例, 附件切除术4例, 卵巢切开缝合术3例。
1.4 观察随访
两组患者均作HCG检测动态监测 (第1、7、14天) , 常规术后进行直至正常为止, 两组HCG复阴率无明显差别;术后第1月和第2个月的经后3~7d进行输卵管通液术, 随访观察再次宫内妊娠情况, 并了解输卵管通畅情况。
1.5 统计学方法
两组异位妊娠患者分析比较应用计量资料t检验, 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
全组患者全部治愈, 未发生严重并发症。进行随访观察后统计结果显示, 除平均手术时间差异无统计学意义 (P>0.05) , 两组患者平均住院时间、输卵管通畅率、宫内再孕率等差异有统计学意义 (P<0.05) 。 (见表3)
3 讨论
异位妊娠是妇产科的多发病、常见病, 其中95%以上为输卵管妊娠[3], 异位妊娠的主要临床表现为不规则阴道流血、下腹坠痛、停经史等。在妇产科临床上异位妊娠患者如无明显非特异性表现, 诊断相对容易, 但有少部分患者无明显的特异性表现及临床症状, 这给早期诊治带来很大的难度。
近年来随着诊断技术的不断进步, 腹腔镜技术已成为一些患者手术的金标准, 并在临床各手术科室得到推广应用, 腹腔镜技术在妇产科的应用不断拓展, 特别是在阴道囊肿、异位妊娠、子宫肌瘤诊断和治疗等方面取得了很大的进展。近年来在异位妊娠的临床诊治腹腔镜手术的应用谱写了新的篇章, 逐渐成为患者首选的手术方式[4]。异位妊娠治疗方法很多, 主要是外科手术方式, 以往多以开腹手术为主, 但随着腹腔镜技术的问世和在临床上的不断发展, 异位妊娠的外科治疗方式逐步被腹腔镜手术取代。部分患者如果临床症状不够明显, 临床医生对其的早期诊断比较困难, 此时可利用腹腔镜技术对异位妊娠的具体部位进行诊断, 以提高鉴别诊断率, 确诊后可同时利用先进的腹腔镜技术进行治疗。由于患者都为女性, 随着社会的不断进步当代女性已不再单纯追求手术治疗效果, 其有着较高外在美的要求, 腹腔镜手术可以满足患者的这一需求, 它与传统手术相比具有恢复快、安全性高、创伤小、切口美观等的优势[5,6], 显著改善外观美容的同时能明显提高患者手术后的生活质量。
作为微创手术, 腹腔镜技术只在盆腔内进行封闭的操作, 减少了手术操作对组织的刺激和损伤, 亦降低了生殖系统的感染率;腹腔镜手术损伤小, 接触范围窄, 有效增加了输卵管腔的通畅率, 从而相应降低了输卵管及周围组织粘连或增生的发生概率, 提高了广大异位妊娠患的者术后宫内再次妊娠率[7];多层优势使微创的腹腔镜技术在临床上逐渐得到推广, 并深受迫切有再次受孕要求的异位妊娠患者的欢迎。本组中, 腹腔镜组宫内再次妊娠率74.3%, 患侧输卵管通畅率80%;而开腹组宫内再次妊娠率52.2%, 患侧输卵管通畅率是57.1%, 两者差异有统计学意义 (P<0.05) 。
综上所述, 在疗效上异位妊娠患者应用腹腔镜诊断和治疗确切安全, 腹腔镜技术不仅能提高患者的早期确诊率, 也可以达到患者要求尽量保留输卵管的需要, 而且有利于提高患者宫内再孕的成功率, 同时降低再次宫外孕的发生率, 是妇产科手术中的最佳适应证。只要熟练进行临床操作避免出现失误, 对那些要求保留生育功能的异位妊娠患者是比较合适的选择。
参考文献
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