發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 19:51

【摘要】：智能電表作為典型的數(shù)模混合型電子產(chǎn)品,應(yīng)用量大、面廣,其計(jì)量精度及一致性與民生直接相關(guān),受到了廣泛關(guān)注。我國緯度跨越廣、南北溫差大,然而目前我國的電能表廠家,尚缺乏全工作溫度范圍下計(jì)量精度一致性的分析及設(shè)計(jì)手段。本文將以某單相智能電能表為對象,對其計(jì)量仿真模型、考慮溫度的一致性評價(jià)方法、容差優(yōu)化方法、溫度補(bǔ)償方法進(jìn)行深入研究,從而實(shí)現(xiàn)考慮溫度影響的電能表計(jì)量精度一致性分析與優(yōu)化。首先,對電能表進(jìn)行電熱耦合仿真建模與分析。通過對電能表進(jìn)行Saber電仿真獲得其主要發(fā)熱元器件的損耗功率,采用ANSYS Icepak進(jìn)行熱學(xué)仿真獲得溫度場分布,并通過參數(shù)傳遞實(shí)現(xiàn)電能表的電熱耦合仿真分析。在此基礎(chǔ)上,采用MATLAB Simulink搭建考慮溫度影響的電表計(jì)量模型,實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境溫度下電能表計(jì)量精度的仿真分析。其次,綜合考慮溫度噪聲和制造噪聲評價(jià)電能表的計(jì)量精度一致性。針對影響電能表計(jì)量精度的關(guān)鍵元器件,測量并建立其溫度特性模型。結(jié)合元器件容差值,通過蒙特卡洛仿真實(shí)現(xiàn)全溫度范圍下電能表計(jì)量精度一致性的評價(jià)。然后,基于容差設(shè)計(jì)進(jìn)行電能表計(jì)量精度一致性優(yōu)化。將溫度作為噪聲因素、元器件容差作為可控因素,構(gòu)建正交試驗(yàn)表以進(jìn)行樣本采樣,通過蒙特卡洛仿真獲得各容差組合下一致性評價(jià)量對于溫度的信噪比。并將元器件成本考慮進(jìn)來,獲得性能-成本評價(jià)量。應(yīng)用Kriging模型構(gòu)建性能-成本評價(jià)量與元器件容差的近似模型,通過分支定界算法求解模型最優(yōu)解,得到最佳容差組合。最后,研究基于溫度補(bǔ)償?shù)碾娔鼙碛?jì)量精度一致性優(yōu)化方法。分別采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、響應(yīng)面和Kriging四種方法搭建MCU溫度與計(jì)量回路溫度場的映射模型,選出最優(yōu)擬合方法,實(shí)現(xiàn)通過MCU溫度獲得計(jì)量回路關(guān)鍵點(diǎn)溫度的功能。結(jié)合電能表計(jì)量理論計(jì)算,獲得不同溫度下電能表溫度補(bǔ)償系數(shù),并在MCU中進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)。仿真和實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的有效性。
【圖文】：

圖 2-4 電表變壓器示意圖部分為鐵心和線圈繞組，變壓器在實(shí)際工作，鐵心存在鐵損。變壓器工作時(shí)的鐵損在電聯(lián)在原邊。模型可以設(shè)置各繞組的直流電阻和電感，也匝比。Saber 中變壓器的模型如圖 2-5 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文圖 2-4 電表變壓器示意圖變壓器的主要部分為鐵心和線圈繞組，變壓器在實(shí)際工作中，，原邊、副邊繞組存在電阻、漏感，鐵心存在鐵損。變壓器工作時(shí)的鐵損在電路模型中可以等效成電阻串聯(lián)電感并聯(lián)在原邊。Saber 中變壓器模型可以設(shè)置各繞組的直流電阻和電感，也可以設(shè)置磁路長度截面積以及原副邊匝比。Saber 中變壓器的模型如圖 2-5 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM933.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 宋曉林;王正杰;寇U

本文編號：2595537