仿真实验分析范文
仿真实验分析范文（精选9篇）
仿真实验分析 第1篇
1 仪器分析实验教学现存的问题
现在很多高职院校的许多专业都已将仪器分析列为必修课程,如工业分析与检测专业、药学专业、食品专业等等。高职仪器分析中实验教学占了相当大的比重,通过实验教学不仅让学生学会使用一些仪器,掌握一些操作技能,更重要的是让学生从实验中获得将来从事专业岗位所应具备的职业能力。然而在目前仪器分析实验教学实施过程中,还面临着一些问题:(1)随着现代科技的发展和产业对分析仪器要求的提高,分析仪器正在向着高科技性、操作个人化、智能化发展,从而使它的价格越来越昂贵。由于受到教学开支的限制,各个院校的配置量极少,甚至无法配置。原有的落后的实验仪器和死板的实验模式难以调动学生的主动性和创造性,从而在很大程度上制约了实验教学的发展和人才培养质量的提高。(2)由于学校办学规模不断扩大,学生人数不断增加,原有仪器设备不足,仪器数量已不能满足教学需要。实验教学只能采用传统的分组实验的模式,难以实现学生个人独立完成实验的目的。(3)某些实验实际操作费用高昂,材料损耗较大,考虑到教学经费的问题学院不一定一一开设。(4)由于受到条件的限制,很多院校的教师对新仪器、高档仪器的接触和使用的机会比较少,从而缺乏实践经验。很难要求他们能够传授给学员较多的操作经验,分析比较新仪器新方法的优劣,深入阐述各类试验参数的理论影响和实际作用。
以上的这些问题都限制高职院校对学生职业技能的培养,改革传统的实验教学势在必行。在传统的仪器分析实验教学中引入了“仿真教学”可以解决以上问题。在解决高职院校经费不足的基础上,培养学生无需实际操作即可熟练地掌握操作技能,提高教学质量。
2 开展仪器分析仿真实验教学的必要性和重要性
所谓分析仪器的仿真教学,就是利用建立分析仪器的数学模型,利用计算机技术、网络技术、仿真技术和信息技术,在计算机上建立起一套反应特性与真实分析仪器完全相同的虚拟分析系统进行教学,学生通过操作这台虚拟分析仪器,可以获得与操作真实仪器一样的丰富经验。仪器分析仿真教学在实验教学中的优越性体现在以下几个方面。
2.1 满足大批量的教学、培训需求
分析仪器设备一般比较昂贵,很难大批量购买。分析仪器仿真软件系统可以在普通微机上运行,可以缓解学生人数多而仪器设备相对匮乏的紧张局面,实现人手一机,学生独立完成操作,提高教学质量。
2.2 可以对仪器设备进行仿真操作
分析仪器仿真教学的功能主要是满足对仪器设备操作培训的需要。目前市场上出现的分析仪器仿真系统基本上仿真了包括原子吸收光谱装置、气相色谱装置、紫外吸收光谱装置等在内的常用普通分析仪器的内容,有些系统还仿真了如傅立叶变换红外光谱仪、质谱等价格昂贵的精密仪器内容。在教学中让学生在计算机上对这些仪器设备模拟操作后可基本上掌握其结构、工作原理及使用方法。且不必考虑误操作对仪器设备的损害,大大节约了仪器设备维护和使用费用。
2.3 对仪器设备的结构,用途等相关知识进行形象教学
在分析仪器仿真系统中教师可以很方便地查看相关仪器介绍的文字说明、图片、原理演示、动画及录像,从而将一些难以讲解明白的结构、工作原理和操作形象逼真地表现出来,轻松提高教学/培训效果。
2.4 可进行不同实验操作训练
教学大纲所要求的某些实验中,有些试剂价格较贵而其用量大,在考虑教学成本的问题上,这些实验就很可能被封杀。仿真系统在计算机上进行虚拟操作,操作过程不必考虑实验耗材、仪器损耗等问题,因而某些在平时很难有机会操作的实验可在仿真系统中反复训练。
2.5 大大提高学生分析问题、解决问题的能力
在仿真实验中,系统一方面给出了操作规程,另一方面也给了学生一些自由发挥的空间,学生可进行探索性试验,试验中如果出现问题,系统会及时提示,并要求学生更正,否则无法进入下一步操作。这比起传统实验学生发现问题的几率要大的多,在解决问题的过程中学生的分析能力也得到了大大提高。
2.6 可实现远程实验教学
利用Internet技术和仿真软件可实现远程实验教学,这样学生不仅可不受时间、地域的限制进行实验操作,还可以利用网络进行协作实验,对实验进行讨论学习。
3 仪器分析仿真实验教学建设的思路
3.1 仿真实验室的建设
仿真实验室的建设包括硬件建设和软件建设。近几年随着高职教育教学改革的推进,各个院校的网络信息、电脑设备等硬件建设已日趋完善,但是具有实用价值的仿真软件系统较为缺乏。目前国内的仿真软件普遍存在开发周期长、可靠性差、不能资源共享等缺点,这与广大教育工作者和学生的迫切需求不相符合,已引起了广泛关注,相信在不久的将来一定会有成熟、完善的仪器分析仿真软件系统呈现在大家面前。
3.2 实验教学师资的建设
一方面仿真实验指导教师应熟悉每个仿真软件操作原理,并能够熟练地对每个仿真软件进行操作,学生进行仿真实验的过程中涉及操作上的问题,指导教师能够及时解决并加以指导;另一方面虚拟仿真实验融合了许多技术领域并相互影响,这些就要求从事实验教学的教师具有综合实验能力和雄厚的理论基础,并且要从思想上改变传统教学模式,掌握仿真教学这一新的教学理念。
3.3 仿真实验项目的选择
一方面要根据课程教学目标,从学生的实际情况、教学的设备条件出发,选择一些功能相对简单,包含一定的算法、操作技术及信号处理的实验项目。另一方面要充分利用虚拟仪器、仿真实验系统的优越性,逐步扩大综合性、设计性、研究性实验的范围,培养学生自主学习能力和创新思维能力。
总之,在传统的仪器分析实验中引入仿真教学手段,不仅能节约教学资源,更能提高教学质量。随着计算机技术的飞速发展,同时各个院校内的信息网络、电脑设备等硬件条件也在不断改善,相信像仪器分析仿真软件这种具有较高实际教学作用的教学如见一定会得到越来越广泛的认可和应用。
参考文献
[1]苏旭霞,刘素楠,管立新.开展虚拟仿真实验促进实验教学改革[J].科技广场,2008,3.
[2]荆涛,郑永杰,田景芝.仿真技术在高校化工教学中的应用[J].高师理科学刊,2006,26(4).
[3]孟宪锋.仿真技术在化工专业实践教学中的应用[J].中国现代教育装备,2007,11.
[4]高敬格,王书强,等.虚拟仪器技术在实验教学中的应用[J].科技情报开发与经济,2007,17.
九江学院 仪器分析仿真实验-教案 第2篇
实验一
红外光谱实验
一、实验概述
光源发出的连续波长的红外光经干涉仪、样品室到达检测器，检测到的红外干涉图包含了光源全部频率和强度的信息。计算机将干涉图函数进行付里叶变换就可以计算出光信号的强度按频率的分布，即单光光谱。测试样品的单光光谱与背景单光光谱的比值就是我们所需要的百分透过率红外光谱图。
实验分为教学模式和考核模式两种情况，在教学模式下显示全部的帮助信息，在考核模式下则把帮助信息隐藏掉。
本实验包含红外光谱实验的基础知识，实验仪器自带软件的仿真模拟，实验操作部分的仿真模拟等内容，用director+平台的开发工具，即统一了公司内部实验开发的模式，又能使实验不失生动的界面。
二、实验目的
1、了解红外光谱仪的原理和结构。
2、在模拟系统上学习红外光谱仪的操作。
三、重点和难点：红外光谱仪的原理和操作方法。
四、实验装置
1.370红外光谱仪技术参数 ：
1)DSP动态调整干涉仪，调整频率可达130,000次/秒； 2)光学台底板一体化，主部件对针定位，无需调整； 3)光谱范围：7,800-350cm-1；
4)分辨率：标准0.9cm-1，0.5cm-1； 5)信噪比：1.7×10-5 吸光度单位(峰－峰值),大于24,000:1； 2.主要特点
1)专利Ever-Glo空冷红外光源，能量高，寿命长；
2)专利无磨损电磁驱动干涉仪，动态调整可达130,000次/秒； 3)永久准直光路，无需用户人工调整； 4)智能附件即插即用；
5)智能附件自动识别，仪器参数自动调整；光学台底板整体铸模成型，密封性好，稳定性高。主要部件均采用预校准对针定位，用户可方便地自行更换而无需任何调整。智能附件(ATR,漫反射等)即插即用，光路永久准直，系统自动进行性能检验并自动调整参数。
坚固的无磨损电磁式驱动干涉仪，采用数字化连续动态调整技术(D.S.P.)，具有极高的稳定性，Auto-tune功能自动进行系统优化,确保干涉仪始终处于最佳工作状态。
五、实验操作 一． 实验启动和界面介绍
1． 启动Ad500u.exe，选择单机运行还是网络运行。
2． 在培训项目页选择要进行培训的项目，点击左上方的启动培训单元按钮。本实验是把不同形态的样品设成不同的培训项目。如下图：
3． 在考试模式下，无任何提示信息；在练习模式下，有评分帮助和提示信息
4． 下图是实验的起始界面：
5． 下图是实验的流程图界面的介绍：
6． 点击流程图界面上计算机下方的绿色字，可以设置相关参数，点击右上角图标返回流程图界面。(注意:输入完数据后，必须敲击主键盘上的回车键，数据才能有效)界面如下：
四
样品制作
1． 固态样品制作，按照图片上的信息提示步骤来操作：
2． 液态样品制作，按照图片上的信息提示步骤来操作：
3． 气态样品制作，按照图片上的信息提示步骤来操作：
五
软件操作
4． 打开参数设置的界面
5． 下面就是“Experiment Setup”窗口。当鼠标移动到“No.of scans:”和“Resolution:” 字上面的时候，会出现这两个参数所表示的含义。输入数据(注意:输入完数据后，必须敲击主键盘上的回车键，数据才能有效)。界面如下：
6． 开始收集样品。
7． 输入此次实验的名称。
8． 出现提示框，提醒用户开始背景收集。
9． 背景收集的过程。
10． 提示开始样品的收集。
11． 样品收集的过程。
12． 提示样品收集完毕。
13． 点击“Full Scale”菜单可以将谱图完全的显示在窗口内，如下图：
14．。“Clear”、“Absorb”和“%Trans”三个工具栏中的按钮可以应用，当鼠标移动到它们上面的
时候，在练习模式下，会出现如下提示：
15． 调出谱库搜索界面。
16． 谱库搜索界面如下：
17． 选中需要搜索的谱库：
18． 点击“Add〉〉”按钮，将相应的谱库名称添加到右边：
19． 点击“Search”按钮，开始谱库搜索：
20． 下图为谱库搜索的结果：
六
谱图练习
21． 点击主界面上的“谱图”按钮，进入到谱图练习界面。在此界面下，用户选择相应的官能团拖动到相应的波峰位置，正确的话，此官能团就停留在相应的方框呢，否则就自动回到原来的位置，效果如下图：
22． 第二张谱图：
23． 第三张谱图：
24． 第四张谱图：
25． 第五张谱图：
26． 第六张谱图：
点击“结束”返回到流程图界面。
实验二
紫外-可见光分光光度计仿真实验
一、实验概述：
在分之中，除了电子相对于原子核的运动之外，还有原子核之间振动和转动引起的相对位移。这三种运动能量都是量子化的，对应有一定的能级。分子的能量是这三种能量的总和。当用一定频率（波长）的电磁波（光）照射分子，其能量恰好等于分子的两个能级差时，则分子就会吸收光的能量而由较低的能级跃迁到较高的能级，同时光的强度（能量）变小。吸光度符合吸收定律：
A=lg（I0/I）=KcL
根据这一关系可以用工作曲线法来测定未知溶液中吸光物质的浓度。
二、实验目的：
1、掌握紫外-可见分光光度计的原理和结构
2、掌握紫外可见分光光度计的操作方法
三、重点和难点：
学习和掌握紫外可见分光光度计的操作方法。
四、实验装置：
Agilent 8453紫外-可见分光光度计使用最新的二极管阵列技术，符合欧洲药典（EP）和美国药典（USP）所有规范要求。Agilent8453具备二极管阵列的优势，氘、钨双灯设计，波长范围190-1100nm，分辨率小于 2 纳米，并且标准杂散光强度低于 0.03%，配有安捷可见光化学工作站软件。
五、实验操作步骤
第一步：启动系统平台，选择实验仪器
首先启动软件运行平台，鼠标左键点击“单机运行”，如果配有教师站，也可以点击“网络运行”。
在实验内容选择界面，如上图所示，用鼠标左键双击要进行的实验仪器。然后进入实验项目选择界面。
选择要进行的实验项目，然后点击左上角的“启动培训单元”按钮，进入仿真实验。每个实验项目都有练习和考试两种模式，其区别在于练习模式的实验界面上有文字说明和步骤提示，评分模块中也有步骤提示，而在考试模式当中则没有。第二步：进入到起始界面
在界面上鼠标左键点击，进入流程图界面。第三步：进入流程图界面，进行实验准备工作
流程图界面是一个对仪器进行了简化和抽象的界面，可能各个学校的仪器不尽相同，但是对于一种仪器来说，其原理和功能模块都是相同的，我们设计这个界面，就是为了学生能够对于仪器的结构和各个功能模块有直观的认识，而不受具体仪器的限制。注意，在实验过程中看到“标志，都可以点击回到流程图界面。流程图界面，如下图所示：
”
在进行实验之前，首先要进行实验前的准备工作，用鼠标左键点击流程图界面右上角的“实验准备”按钮，进入实验准备工作。第四步：实验准备工作
实验之前的准备工作很多，也很重要，但是仿真实验以仪器操作为主，准备工作简化，以文字说明代替。
用鼠标左键点击界面下方的“确定”按钮返回流程图界面。第五步：启动工作站软件
在流程图界上，鼠标左键点击流程图界面右上角的“启动工作站”按钮，进入启动化学工作站软件的仿真流程。
Agilent的化学工作站，在操作系统启动的时候，会启动CAG Bootp Server程序，用以对仪器进行检测和通信，我们可以看到其中显示的检测信息。
这个程序不能关闭，否则工作站软件就无法和仪器进行通信了，所以首先把这个程序最小化。然后用鼠标左键双击桌面上的“Instument 1 online”快捷方式，启动工作站软件，“online”的意思是与仪器相连。
软件启动后，会读取配置信息，不同用户可以有不同的配置。
再次需要输入用户名和密码，这里密码设置为空，用鼠标左键点击“OK”按钮继续。然后软件就会进行一系列初始化工作，最后启动完成。如下图所示：
至此工作站启动完成，用鼠标左键点击界面右上角的“第六步：确定工作波长
”回到流程图界面。
在流程图界面上，用鼠标左键点击右上角的“软件操作”按钮，进入操作化学工作站软件的仿真流程。
Agilent 8453紫外-可见分光光度计确定工作波长的方法主要有两种，分别是“Fixed Wavelengths”和“Spectrum/Peaks”。下面分别介绍：
在Task工具栏的下拉菜单中的“Fixed Wavelengths”模式下，首先点击左下角的“Blank”按钮扫描背景。（注意：左下角有两个按钮，分别是“Blank”和“Sample”，其中“Sample”按钮因为平台的原因，不能看到全部，但是按钮是可用的。）
用鼠标左键点击右上角的“x”关闭背景噪声窗口。然后点击左下角的“Sample”按钮扫描样品，仪器扫瞄以后，会给出样品的紫外吸收光谱，如下图所示：
此时，可以拖动红色的线选择最大吸光度的波长作为工作波长。但是这种方法精度比较差，不推荐使用。
第二种方法是“Spectrum/Peaks”，这种方法是在一定波长范围内，自动搜寻波峰和波谷。在Task工具栏的下拉菜单中选择“Spectrum/Peaks”模式，这时系统会给出一个对话框，在这个对话框中，可以输入要搜寻的波峰和波谷的数量，波长范围等等，然后点击“OK”按钮继续。
然后系统就会自动搜寻出波峰和波谷，在吸收光谱图上标示，并在下面列表中一一列出，以最大的吸收波长为工作波长
确定波长以后，可以在此波长下，建立工作曲线。第七步：建立工作曲线
在确定波长以后，在在Task工具栏的下拉菜单中选择“Quanlification”模式。
点击左下角的“Blank”按钮扫描背景。（注意：此时左下角有三个按钮，分别是“Blank”，“Standard”和“Sample”，其中“Sample”按钮因为平台的原因，不能看到全部，但是按钮是可用的。）
然后最小化背景噪声窗口。
如上图所示，点击左下角的“Standard”按钮，开始扫描1号标准样品，等待大约3秒建立1号标准样品工作曲线。然后再次点击“Standard”按钮，开始扫描2号标准样品，再等待大约3秒建立2号标准样品工作曲线，重复五次分别扫描五个标准样品的工作曲线，吸收光谱会被显示在左侧窗 24
口中，数据点会显示在右侧的窗口中，并在下面列表。
此时工作曲线已经基本完成，但是一般情况下，工作曲线和数据点的线性不是太好，此时可以进行线性优化，点击Task工具栏的“Setup”按钮：
在Calibration curve type选项的下拉菜单中选择LineOffSet，然后点击“OK”按钮继续。经过优化以后，工作曲线就更加完美了。
第八步：测试待测样品 建立工作曲线以后，可以开始测试待测样品，如上图所示，点击左下角的“Sample”按钮（注意： “Sample”按钮因为平台的原因，不能看到全部，但是按钮是可用的。）系统会自动扫描，并自动计给出结果：
实验三
原子吸收仿真实验
原子吸收分光光度计仿真实验
一、实验概述：
原子吸收分光光度分析法又称原子吸收光谱分析法，是根据物质产生的原子蒸气对特定波长的光的吸收作用来进行定量分析的。
与原子发射光谱相反，元素的基态原子可以吸收与其发射波长相同的特征谱线。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，原子中的外层电子将选择性地吸收该元素所能发射的特征波长的谱线，这时，透过原子蒸气的入射光将减弱，其减弱的程度与蒸气中该元素的浓度成正比，吸光度符合吸收定律：
A=lg（I0/I）=KcL 根据这一关系可以用工作曲线法或标准加入法来测定未知溶液中某元素的含量。
在火焰原子吸收光谱分析中，分析方法的灵敏度、准确度、干扰情况和分析过程是否简便快速等，除与所用仪器有关外，在很大程度上取决于实验条件。因此最佳实验条件的选择是个重要的问题。本实验在对钠元素测定时，分别对灯电流、狭缝宽度、燃烧器高度、燃气和助燃气流量比（助燃比）等因素进行选择。
二、实验目的：
1、了解原子吸收光谱仪的原理和结构。
2、在模拟系统上学习原子吸收光谱仪的操作。
三、重点和难点：
原子吸收光谱仪的原理和操作方法。
四、实验装置：
本实验仿真的设备是AA320型原子吸收分光光度计，主要设备参数如下： 波长范围：190.0~900.0 nm 光栅刻线：1200 条/mm 闪跃波长：250 nm 线色散倒数：2.38 nm/mm 狭缝宽度1~6档对应的nm数分别为：0.2，0.4，0.7，1.4，2.4，5.0 原子吸收分光光度计的放大图：
五、实验操作： 第一步：选取实验
启动实验后，点击“培训项目”，选取实验内容：
第二步：打开电源
在主界面上用鼠标点击原子吸收分光光度计，会出现原子吸收分光放大图，用鼠标点击右下角的总电源开关打开电源。
第三步：打开空气压缩机电源开关
打开原子吸收分光光度计的总电源开关后，用鼠标点击窗口右下角的“返回”按钮回到主界面，然后点击空气压缩机，会出现空气压缩机窗口，如图所示：用鼠标点击空气压缩机电源开关打开电源，电源上面的指示灯会亮起来。
打开电源开关后，关闭空气压缩机的窗口回到主界面。第四步：选择阴极灯 回到主界面后，点击原子吸收分光光度计出现原子吸收分光光度计放大图，用鼠标点击左上的阴极灯箱，会出现阴极灯窗口。
做实验时要根据待测元素的不同选择相应的元素灯。用鼠标左键点击左上角的阴极灯的种类，会出现阴极灯选择画面：
用鼠标左键点击要选的阴极灯，然后点击阴极灯电源开关接通电源，灯被点亮。关闭此窗口回到原子吸收分光光度计画面，然后进行下一步。第五步：粗调节阴极的灯电流
点击原子吸收分光光度计上的阴极灯电流指示位置，会出现阴极灯电流调节窗口：
在调节旋钮上点击鼠标左键增大电流，点击右键减小电流。根据实验要求，调节电流再8~11mA之间。然后关闭电流表调节窗口，回到原子吸收分光光度计画面。第六步：波长扫描
用鼠标点击原子吸收分光光度计右下的波长扫描按钮，左边白色的按钮是在一定范围内自动从大到小扫描，灰色按钮是在一定范围内自动从小到大扫描，系统会自动扫描找到最合适的波长。
第七步：调节多功能面板
用鼠标点击原子吸收分光光度计右上的多功能面板，出现多功能面板的放大图。
多功能面板上的调节旋钮用鼠标左键点击逆时针旋转，用鼠标右键点击顺时针旋转。调节“方式”到“调整”档，然后关闭多功能面板窗口回到原子吸收分光光度计画面。第八步：调节阴极灯位置
用鼠标步左键点击原子吸收分光光度计右下的能量表，会出现能量表的放大图，用鼠标点中能量表窗口的蓝色标题栏，然后按住左键移动鼠标，窗口就会跟随鼠标的轨迹移动，按照此方法把能量表窗口移动到屏幕靠边上的位置。然后用鼠标点击原子吸收分光光度计的阴极灯箱，出现阴极灯调节窗口。此时应调节窗口的位置，使得在调节阴极灯位置的时候可以看到能量仪表。
分别在垂直和水平方向上调节阴极灯的位置，使得获得的能量最大，调节的时候一定要反复多试几次，如果在最大点位置附近移动一两下不好调准，可以先移动到最大点位置比较远的地方再向回调，如此反复几次，找准最大能量的位置。如果调整到最大能量后能量表指针偏出了红色区域，可以用增益旋钮调节使指针回到红色范围。调节好以后，关闭阴极灯窗口。不要关闭能量表窗口。第九步：微调波长
用鼠标点击原子吸收分光光度计的波长微调旋钮，左键增加，右键减小，使获得最大的能量输出。如果调整到最大能量后能量表指针偏出了红色区域，可以用增益旋钮调节使指针回到红色范围。不要关闭能量仪表，进入下一步。第十步：调节狭缝宽度
点击原子吸收分光光度计右上的多功能面板，调整多功能面板窗口和能量窗口的位置，使得再多功能面板上操作的时候能够看见能量窗口。
用鼠标点击狭缝调节旋钮，左键点击顺时针旋转，右键点击逆时针旋转，调节需要的狭缝宽度，一般情况下狭缝越小，能量越小，太小的能量不利于测定，狭缝越大，能量越大，但是可能会引起光谱通带的增加而产生其他共振线的吸收而影响实验结果，因此狭缝的宽度要根据具体实验来定。选择好狭缝宽度后，如果能量表的指针偏出红色区域，可以用增益旋钮调节使指针回到红色范围。调节好以后，关闭多功能面板和能量表，然后在原子吸收分光光度计画面上点击右下角的“返回”按钮返回到主界面。
第十一步：打开乙炔钢瓶
在主界面上点击乙炔钢瓶，会出现乙炔钢瓶的放大窗口。
先打开乙炔总阀，用鼠标左键点击乙炔总阀，总阀会自动打开，再次用鼠标左键点击后自动关闭。然后调节乙炔支阀，左键点击增加开度，右键点击减小开度，调节支压力表的压力到足够大。在真实实验中，如果支阀压力太小，可能造成火焰无法点燃，建议压力不小于0.15Mpa。调节完成后，关闭乙炔钢瓶窗口，回到主界面。第十二步：接通气路、点火
在主界面上点击原子吸收分光光度计，出现原子吸收分光光度计放大图。用鼠标左键点击原子吸收分光光度计中间下部的气路开关部分，出现气路开关放大的窗口，从左到右依次点击打开各个开关，然后关闭窗口。
打开气路开关以后，关闭气路开关窗口回到原子吸收分光光度计画面，用鼠标左键点住点按钮几秒钟，火焰即被点燃。
注：真实实验中，点火前要先进行室内排风，本实验忽略了这一环节。第十三步：调零
打开原子吸收分光光度计右上的多功能面板，点击“方式”旋钮使调整到“吸光度”位置后，关闭多功能面板。点击主界面右下的溶液烧杯选取溶液
选中您要选择的溶液，下面会出现选取溶液的浓度等参数，选取“空白样液”，然后点击窗口下部的“确定”按钮，系统会将所选的溶液自动喷入雾化器。
点击原子吸收分光光度计右下的调零按钮进行调零，左右两个键功能相同。第十四步：调节燃烧器位置
任意选取一份在线性范围的标准对比样液
点击“确定”按钮自动喷入雾花器后，仪器会显示一定的吸光度值，此时点击原子分光光度计中下部的燃烧器位置调节旋钮，两个旋钮中上面的是调垂直位置，左键点击燃烧器向下移动，右键点 34
击向上移动，下面的旋钮是调水平位置，左键点击向右移动，右键点击向左移动，调整的同时密切注意吸光度的变化，找到吸光度最大的位置。
第十五步：微调阴极灯电流
同时打开能量表和阴极灯电流表，调整两个窗口的位置，使得在调节电流表的时候可以看到能量表和吸光度值
微调阴极灯电流的原则是：在保证有足够且稳定的光强输出条件下，选择低的工作电流，没有特别的数量限制，根据实验要求而定，一般是先选定大致的测量条件，然后选定一个大致的灯电流的范围，然后喷入标准溶液，在选定的灯电流范围内每隔1~2mA测量一次，计算平均值和标准偏差，并绘制吸光度与灯电流的关系曲线，选取灵敏度高、稳定性好的条件为工作条件。对于本实验，10mA为最佳值，省略了选择的过程。如果调整电流后能量表指针偏出了红色区域，可以用增益旋钮调节使指针回到红色范围。调节好以后，关闭能量表和阴极灯电流表。
注：在实验中调节阴极灯的电压、电流以及能量增益按钮都可以改变能量输出值的大小；实际上，在新式的阴极灯中，一般没有电压调节钮，它的能量增益钮能自动控制电压。第十六步：调节空气和乙炔的流量
用鼠标点击原子吸收分光光度计左下的空气和乙炔流量调节位置出现空气和乙炔的流量调节窗口，调整窗口位置，使得在调节空气和乙炔流量的时候可以看到吸光度数值，35
左边的转子流量计指示空气的流量，右边的转子流量计指示乙炔的流量，左边的旋钮调节空气的流量，右边的旋钮调节乙炔的流量。首先固定空气流量（具体值由实验确定），改变乙炔流量，使当前液指示吸光度最大。接着固定乙炔流量，改变空气流量，使当前液指示吸光度最大。第十七步：样品测试和数据记录
前面已经把仪器调节好，不要在改变实验条件，打开多功能面板，把“信号”旋钮转到“积分”位置（由于吸光度的值一直在变化，旋转“信号”旋钮到“信号积分”位置，这可使变化速率变慢）。点击左边菜单的“溶液选取”或者烧杯选择溶液，依次测量各标准溶液和未知溶液，且在每次测试前都要用空白样液校零。每测量一种溶液后，点击“记录数据”按钮记录数据。
测量并记录完最后一组数据。第十八步：数据处理
记录完最后一组数据后，点击“绘制曲线”按钮，出现绘制曲线界面：
此时就可以根据实验数据确定待测元素的浓度。（提示：每次实验所得到的未知物质的浓度都是不同的）
第十九步：实验完毕（仿真实验不作要求）
实验结束后，吸入去离子水2~3min，先关乙炔，再关空气。
关闭灯电源开关及总电源开关，将仪器上各旋钮转至零位，最后关闭通风装置电源。
实验四
气相色谱试验手册
一、实验概述
气相色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在流动相和固定相中具有不同的溶解和解析能力，或不同的吸附和脱附能力。当两相作相对运动时，样品各组分在两相中受上述各种作用力的反复作用，从而使混合物中的组分得到分离。色谱广泛用于物质的分离，分析、浓缩、回收、纯化和置备。
实验分为教学模式和考核模式两种情况，在教学模式下显示全部的帮助信息，在考核模式下则把帮助信息隐藏掉。
二、实验目的：
1、了解气相色谱仪的原理和结构。
2、在模拟系统上学习气相色谱仪的操作。
三、重点和难点：
气相色谱仪的原理和操作方法。
四、实验装置
6890气相色谱仪，第四代模块化十三路EPC控制，数字化设定所有气路参数，流量和压力精确稳定，压力精度0.01psi，保留时 间和峰面积高度重复。
通过精确EPC气路控制，快速柱箱升温速率，超速FID、NPD和ECD响应，高速数据采集处理系统，可得到与原谱图分离度相同而速度可快2-10倍的结果。柱箱温度稳定性：0.02%
载气流速稳定性：0.31％
ECD检测器检测限：6.31×10-15g/ml FPD检测限：3.40×10-13g/s 基线漂移:满刻度的3%／h
五、实验操作
1．启动Ad500u.exe，在培训项目页选择要进行培训的项目，点击左上方的启动培训单元按钮。本实验是把不同的样品设成不同的培训项目。每个项目又分为“练习模式”和“考试模式”，在考试模式下，无任何提示信息；在练习模式下，有评分帮助和提示信息。如下图：
2． 进入初始界面。在单机版里，初始界面上有整套气相色谱设备的简要示意图，点击设备进入下一步操作。
3． 首先进入一个实验原理分析的简图，此界面为实验的主界面，通过此界面，可进入到试验各个主要步骤里。点击实验前的准备，进行实验前的实验预习操作
4． 实验对操作的流程进行练习，将操作的正确步骤依次排序后点击确认。
正确的顺序是“开机”-“方法编辑”-“进样”-“数据采集”-“数据分析”
除了熟悉正确的工作站操作外，还应了解在实际操作中应注意的准备工作，如样品和试剂的选择，要掌握色谱试剂的选择，在不同的条件下选择不同档次的试剂，如“分析纯”“色谱纯”等等，试剂的选用关系到实验的成败。
5． 进入开机步骤的介绍。让学生了解气相色谱的开机准备过程及相关化学站的使用，可以点击“Top view窗口”和“Instrument Control 仪器控制窗口”进入两个分支介绍，也可点击右上角图标返回主界面。
开机之前一般要检查气路的气密性，尤其是在使用易燃气体做载气的情况下，检查完气密性后先通气后开机，注意钢瓶输出压比柱前压要高0.05MP.开机后要检查检测器及恒温室的稳定性，确保实验在可靠的环境下进行可以提高实验的再现性。
点击“Top view窗口”按钮，进入Top view界面；点击“Instrument Control仪器控制窗口”，进入仪器控制窗口。这里是对平台与其它分析联用时的接口算法，用于数据库的查找和检测，常用与气质联用时。
如下两副图。
Top view
Instrument Control仪器控制窗口
6． 点击上图的“返回”按钮，返回上级界面。点击右上角图标返回实验主界面。在此我们返回实验的主界面。
7． 主界面的各个设备如有与实验参数关联的情况，可以在鼠标移动到它的热区时显示
出来，此时可以点击参数进入设置页面,设置参数以红色突出显示，输入数字后按回车，再点击右上角图标回主界面。
8． 按照上图进行的步骤可以将所有参数进行设置，回到主页面后也可点“切换至方法编辑”进行部分参数设定。
实验参数的设定是气相色谱实验中重要的环节，在实验预习时就应当了解和掌握，每次实验前应了解实验需要设置的参数，并掌握了解不同参数的设置对实验结果的影响，便于在重复实验和分析结果时得到客观的答案。
9． 点击主界面的“方法编辑”进入方法编辑界面。
10． 单击Method菜单。
11． 在Instrument control窗口的标题栏中应显示当前的方法“*.M”。如果没有，从Method菜单中选Load…。单击“*.M”并单击OK。
12． 点击进入Method/Edit Entire Method…窗口。确认三个选项都选定，然后单击OK。
13． 确认Data Acquisition（数据采集）和Data Analysis（数据分析）已被选定。单击OK。
14． 选择Ｍanul作为进样源(本实验采用手动进样，如果有自动进样器的话，选择GC ALS)。确认Use MS已被选定。单击OK。
15． 出现Instrument Edit Inlets(仪器编辑入口)，单击Options（选项）图标，确认压力单位为psi。
16． 设置载气类型、进样口温度和分流比三个参数。用鼠标点击闪动的文字，出现选项，用鼠标点击选择正确答案。
17． 设置载气平均速度参数。用鼠标点击闪动的文字，出现选项，用鼠标点击选择正确答案。
18． 设置载气初始温度和柱箱升温过程。用鼠标点击闪动的文字，出现选项，用鼠标点击选择正确答案。
19．20．21．46 单击OK按钮完成设置。
此窗口因为没有选择Show选项，所以其他参数不可用。单击OK。
选择检测器，实验不同要求不同的检测器，点击ok。
检测器可以分为浓度型和质量型，浓度型检测器的响应取决于组分浓度的瞬间变化，质量型的响应值取决于单位时间内进入检测器的组分质量，热导（浓度型）、电子捕获（浓度型）、氢火焰（质量型）是检测器中运用的最广泛的三个检测器。
22． 只选择Percent Report。单击OK。
23． 设定屏幕为输出装置。单击OK。
24． 提醒您保存方法。完成它并单击OK。返回到主界面。
25． 点击“开始进样”按钮，进入进样步骤界面。
26．27．28．48 点击红色字“观看进样录像”，演示进样过程。
点击界面上的“进入自动进样”，进入到到自动进样界面。
仿真实验分析 第3篇
关键词：AMESim仿真,启闭特性,压力损失,压力流量特性
1 纯水管式溢流阀的系统仿真
1.1 系统仿真模型的建立
首先应用AMESim仿真软件对纯水管式溢流阀进行系统仿真分析，进而了解其动态特性。
参照同类油压溢流阀的国家有关标准[1](GB8105-87)，纯水液压溢流阀实验原理图如图1所示。
因此用AMESim仿真软件建立的系统仿真模型如图2所示。
1.2 系统仿真结果分析
通过仿真结果可以看到该纯水管式溢流阀在14MPa,60L/min时，其进口压力上升曲线如图3所示。
由图3可知，该纯水管式溢流阀压力超调为20bar，压力上升时间为54ms，调整时间为160ms，下降时间为76ms。
图4～6分别是进口压力为10MPa、12MPa、14MPa的仿真结果。
由图4～6可知，随着入口压力的增大，响应时间相应缩短，压力超调相对增大。
图3～6中0～0.05s之间有一振荡，这是因为所做的纯水管式溢流阀系统仿真模型中的二位二通电磁换向阀起始状态为断开，信号源输送的高电平信号没能及时到达二位二通电磁换向阀，因此，导致前面有一振荡。当信号源稳定输送高电平信号后，进口压力就稳定在0.1MPa左右，这是因为节流阀压降为0.1MPa。
2 纯水管式溢流阀的实验分析
在实验过程中，可将被试纯水管式溢流阀安装在图7中的5.3位置处，由压力传感器30.2和30.1分别测量进口压力和出口压力，由流量计28测量通过阀的流量。
该试验所运用到的主要元件为纯水液压综合性能实验台，它主要包括纯水液压泵、集成式操作台架和一台配有数据采集卡及端子板的计算机，并安装有控制软件和图像处理软件。
参照同类油压溢流阀的国家有关标准[1](GB8105-87)在纯水液压综合性能实验台上完成溢流阀的静态特性实验，主要内容包括以下几个方面。
2.1 调压范围及压力稳定性试验
进行调压范围及压力稳定性试验时，通过调节图7中变频器的设定值来调节定量泵3的转速，从而使得流过被试阀的流量不同。在此条件下，将被试阀从全松到全紧进行连续调节，然后反向由全紧至全松，由二次仪表30.2可观测得被试溢流阀入口压力。
分别将泵的转速调定在550rec/min(对应流量为40L/min)和850rec/min(对应流量为60L/min)时，观察被试阀连续调节时的入口压力。可以看出：被试溢流阀的调定压力可以从7.5MPa到14.5MPa的连续调节;在试验过程中，发现该被试阀在由全松状态开始调节的初期，其入口压力无明显变化，继续调节时，其入口压力由0直接升至7.5MPa。可见，该被试阀的最低调定压力为7.5MPa。这主要是由阀内弹簧预紧力和阀芯运动时的摩擦力所致，在系统压力较低时，不足以克服作用在先导阀阀芯上的弹簧预紧力和摩擦力，阀芯不移动，被试阀不溢流。因此，当需要扩大调压范围时，可以通过更换不同刚度的弹簧、提高阀口加工精度、或在保证可靠密封的同时，尽量减小密封件与阀芯的摩擦力等等措施来实现。
系统在工作中，由于泵的流量脉动及负载变化的影响，导致被试溢流阀的阀芯在工作过程中一直处于振动状态，阀所调定的压力也因此产生波动。在整个实验过程中，压力上升和下降平稳，无异常噪声和振动等不正常现象。
2.2 启闭特性
进行启闭特性试验时，将安全阀5.2的压力调定在18MPa，利用变频器来调节泵的转速，使通过被试阀的流量为试验流量，由压力传感器30.2和28分别测得进口压力和流量。
调定泵的转速为850r/min，使得通过被试阀的流量为额定流量60L/min时，将被试阀压力调定在14 MPa下，并给电磁换向阀2.1的电磁铁通电，使被试阀开始溢流，此时可由压力传感器30.2和28分别测得进口压力和流量，从而得到溢流阀开启特性曲线和闭合特性曲线。
在图8中，开启压力不均匀度：
闭合压力不均匀度：
压力不均匀度越小，溢流阀的启闭特性越好。一般要求，开启压力不均匀度应小于或等于10%;闭合压力不均匀度应小于或等于15%。显然被试阀的启闭特性良好。
2.3 压力损失试验
进行压力损失试验时，利用变频器来调节泵的转速，使通过被试阀的流量不同，由压力传感器30.2和30.1分别测出进出口压力，其差值即为被试阀的压力损失。
调节泵的转速，使得通过被试阀的流量从0逐渐加大到60L/min，测量流量分别为40 L/min、47 L/min、54 L/min和60 L/min时被试阀的压力损失，可得流量-压力损失曲线，如图9所示。流量-压力损失曲线反应了工作状态下阀的功率损失以及因功率损失而转换成的油液发热量，压力损失越小越好。由图中曲线可以看出：被试阀的压力损失随着流量的增加而增大，其原因在于通过被试阀的流量与阀口开度成正比，随着流量的增大，阀口开度逐渐增大，但是由于阀芯的O形密封圈与阀套配合过紧或由于加工误差，使得阀芯达不到最大开口量，也会导致压力损失增大。因此，在保证可靠密封的同时尽量减小密封件与阀芯的摩擦力，能够有效降低被试阀压力损失。图9中，被试阀在额定流量60L/min时，压力损失仅为0.42MPa，完全满足使用要求(一般油压溢流阀压力损失小于0.5MPa)[1]。
2.4 压力流量特性试验
进行压力流量试验时，将安全阀5.2的压力调定在18MPa，利用变频器来调节泵的转速，使通过被试阀的流量为试验流量，由压力传感器30.2测得进口压力。
将被试阀的压力分别调定在8MPa、10MPa、12MPa和14MPa下，调节泵的转速，使得通过被试阀的流量从0逐渐加大到60L/min，测量流量分别为40L/min、47 L/min、54L/min和60 L/min时被试阀的进口压力，可得压力-流量曲线，如图10所示。由图中曲线可以看出：被试溢流阀所控压力P随着溢流量Q的变化而变化，只有当Q=Qs=60L/min时，压力才达到稳定的调定值。这是因为当通过阀口流量变大时，阀口开度增大，而使相应的调定弹簧的压缩量增加，因此液动力和弹簧力都会发生变化，阀处于稳定的平衡状态时的被控压力随流量增加而升高。
在图10中，在不同等级的调定压力下，阀的调压精度随压力的升高而降低(表1所示)。在额定压力14MPa时，阀的调压精度92.8%大于90.7%，说明该阀的静态性能优良。
3 仿真和实验结果的比较
在14MPa,60L/min的额定压力和额定流量下，比较仿真和试验结果如下。
当电磁换向阀2.1通电关闭时，被试溢流阀的进口压力迅速提升至最大峰值，然后振荡衰减至调定压力，这是由于溢流阀本身属于典型的质量-弹簧系统，其传递函数含有二阶的振荡环节，因而其动态特性也具有二阶振动衰减的特点。与试验结果相比，仿真结果在压力上升阶段的响应更快，这是由于在仿真模型中没有考虑阀芯摩擦力所致。另外，试验结果比仿真结果的压力超调量更大，这是由于在仿真模型中忽略了阀腔内的流体压缩性所致，而事实上，阀腔内的流体压缩性是一个很重要的阻尼因素。
总的来说，阀的实验研究结果和仿真研究结果表现的基本特性是一致的，反过来也可以证明仿真模型的正确性。在14MPa下，压力超调都低于30%，压力上升时间都低于80ms，说明所设计制造的纯水管式溢流阀压力对流量的阶跃响应特性较好。
4 结语
纯水液压技术是21世纪的新型绿色传动技术，也是国际上流体传动及控制领域最新的发展方向之一。本文所述的直动式管式溢流阀，其额定工作压力达到14MPa，为建立纯水液压应用系统提供性能良好、可靠性高的纯水液压控制元件，为进一步研究水压阀，尤其是管式连接的水压阀提供参考。
参考文献
[1]GB/T 8105-1987,压力控制阀试验方法[S].
TMT外贸仿真实验实验报告 第4篇
院系： 年级： 专业： 班级： 姓名：
一、实习概述
(一)实验时间
本次实习时间从2012年9月22日至2012年11月22日
（二）实验地点
本次实习的地点采用集中的方式，有学校统一安排，学生由同一时间进行模拟操作
（三）实验内容
根据相关的国际法律与惯例，结合我国的实际情况与国际贸易实践，以出口贸易的基本过程为主线，以模拟设定的具体出口商品交易作背景，针对出口贸易中业务函电的草拟，商品价格的核算、交易条件的磋商、买卖合同的签订、信用证的审核与修改、出口货物的托运订舱、报检通关、保险及贸易文件制作和审核等主要业务操作技能。
（四）实习目标
通过TMT模拟实习的平台模拟操作，熟悉外贸实务的具体操作程序，熟悉国际贸易的物流、现金流和业务流的运作方式，体会到国际贸易中不同当事人在不同地位、面临的具体工作和互动关系，进一步加强对国际贸易知识的理解，完善自己的知识理论体系，加深对国际贸易活动的感性认识，加深对现代国际贸易现状的了解，培养认真、严谨的工作态度，培养我们自学和动手能力和理解能力以及思维能力，为以后从事实际进出口贸易工作，实现零距离上岗工作打下坚实的基础。
二、操作过程
操作一：建立业务关系
1.信息来源； 2.致函目的； 3.公司介绍； 4.产品介绍； 5.盼望答复。操作二：报价核算
1.有关商品的采购成本、征退税率、汇率等可参看“信息查询”系统 2.理解FOB、CFR、CIF等不同术语的价格构成。3.明确成本、各项费用和利润的计算依据。操作三：发盘
1.确认收到询盘； 2.强调产品的优势特色；
3.按客户要求发盘，列明主要交易条件；
4.回复客户提出的其它问题和要求；5.鼓励客户订货。操作四：还价核算
1.注意对方还盘时提出的新条件。2.注意操作要求中的条件变化。
操作五：还盘
1.确认收到对方来函；
2.针对对方提出变更的交易条件，作进一步的解释和说明；
3.提出我方新的交易条件； 4.期待对方回复。操作六：成交核算
1.收入不仅包括销售收入，还应考虑到退税收入。
2.当收入中包含退税收入时，支出中应按采购成本计算而非实际成本 操作七：合同签订
1.合同条款内容应完整全面，用语应严谨。
2.签约函的主要内容是要告知客户销售合同已寄出、希望其签，同时也会对达成交易表示高兴。操作八：信用证理解
1.进出口双方签订买卖合同。2.进口商向当地银行申请开立信用证。3.开证银行开立信用证，并传递到通知行。4.通知行向受益人通知信用证。
5.出口商审核信用证无误后装运货物，制作单据。6.出口商向指定的议付行交单议付。7.议付行审单无误后向出口商预付货款。8.议付行向开证行寄单索偿。9.开证行审单无误后作承付。
10.开证行向开证申请人提示单据。
11.如为即期，进口商付款赎单；如为远期，进口商承兑取单。12.开证申请人凭单提货。
13.如为远期，则开证行于到期后向议付行偿付，进口商向开证行付
款。
操作九：信用证分析审核
1.对信用证本身的审核，应关注其可靠性、有效性、合理性。2.专项审核，应关注其与合同的一致性，以及是否给受益人带来了额外的风险或费用支出 操作十：信用证修改
1.确认收到信用证；
2.列明经审核后发现的不符点，并说明需要如何修改； 3.要求对方尽快修改信用证，以保证按期交货。操作十一：履约安排
履约明细集中显示了货、证、运、单的详细信息，形成了出口商日后凭以履行合同的依据。操作十二：托运
1.出口商缮制“出口货物订舱委托书”、商业发票和装箱单，一并交给货运代理委托其向船公司订舱；
2.货运代理收到出口商的委托书后，缮制“集装箱货物海运托运单”，向船公司订舱；
3.船公司接受订舱后，在“十联单”上标注船名、航次和D/R编号，加盖签单章并批注装船日期；
4.货运代理留存“十联单”第八联后，将第五、六、七、九、十联交给出口商。操作十三：报检
1.出口商填制“出境货物报检单”，随附商业发票、装箱单，向出入境检验检疫机构办理货物出境报检手续；
2.出入境检验检疫机构受理并收取检验检疫费后，对出口货物实施必要的检验、检疫、消毒等；
3.出口货物经检验合格后，出入境检验检疫机构对产地和报关地一致的出境货物，向出口商出具“出境货物通关单”和/或商检证书。操作十四：投保
1.出口商根据合同或信用证的规定，填制“货物运输保险投保单”，随附商业发票，向保险公司投保；
2.保险公司接受出口商的投保申请后，收取保险费，出具“货物运输保险单”并提供保费发票。操作十五：原产地认证
1.出口商最迟于货物装运前五天向出入境检验检疫局申请办理普惠制原产地证明；
2.出口商须按要求真实完整准确地填制“普惠制原产地证明书申请书”一份、“普惠制原产地证明”一套，并随附商业发票一份，至出入境检验检疫局申请出证；
3.出入境检验检疫局对出口商提交的申领文件进行审核，确认无误后，在“普惠制原产地证明”上签字盖章并退还给出口商。操作十六：报关
1.出口商持“出口货物报关单”和已完成口岸备案的“出口收汇核销单”，随附“商业发票”、“装箱单”，以及十联单的“第五联装货单”、“第六联场站收据副本大副联”和“第七联场站收据”向海关申报货物出口。
2.海关查验报关文件，核实实际出境货物是否与报关单上申报的内容相符，必要时对货物进行实际查验。
3.查验无误后，若属于应缴纳税费的出口货物，海关签发《税、费缴纳通知书》。
4.海关在十联单的“第五联 装货单”上加盖“海关放行章”，并将该联及第六、第七联退还出口商。操作十七：装运通知
1.海关在十联单“第五联 装货单”上加盖“海关放行章”；
2.出口商将以上三联提交给堆场，场站人员在货物进场、验收无误后，在第七联上签收并退还给出口商； 3.货物装船；
4.出口商向进口商发出装运通知；
5.出口商凭经场站签收的“第七联 场站收据”向船公司换取正本提单。
操作十八：单据审核
1.与信用证条款、UCP600的相关条款以及银行实务国际标准保持一致；
2.与出口合同保持一致；
3.内容完整，符合有关法规及商业习惯。操作十九：单据缮制
1.汇票
2.商业发票
3.装箱单
4.海运提单 5.保险单 受益人声明/证明
7.船公司证明
8.原产地证明
9.检验证书
操作二十：交单结汇
信用证有三种结汇方式：出口押汇，收妥结汇，定期结汇。
操作二十一：业务善后
1.开证行付款时的业务善后函 2.遭到开证行拒付时的善后函
三、主要收获
一个学期的外贸仿真实验课程已经结束了，对于我来说是一笔珍贵的财富，时光虽短暂，但获益良多。通过这门课程，我巩固了所学的理论知识，切身体会到了商品进出口贸易的全过程，了解了国际贸易的基本流程。加强了实例分析能力，意识到学以致用的重要性。
所以国际经济与贸易专业是一个理论性和实践性都很强的专业，它一方面需要学生具有良好的理论思维能力，另一方面，也需要在具
体的贸易实践中具有灵活的操作能力，所以在以后的学习和训练中，我还应该勤加练习，注重实践和理论的结合，多动手，多思考，学会从纷繁的具体业务中提炼出对自己有益的经验。
在本课程中的二十一个操作中，每一次实验我都学到了很多东西。举例说明吧，最初接触这门课的时候，我的任务就是拟写一封建交函，在写建交函的过程中，首先，我按照要求列表开篇表示我们公司对发展本公司在埃及的不锈钢产品市场很有兴趣，即建交目的。简要说明了很荣幸自己能作为本公司的代表与埃及方进行交易。但这次操作结束后，我课后认真对比了下自己的操作与参考答案，发现还漏了极个别错误，最主要的原因在于自己对所学的知识还不能灵活运用，操作中也不够仔细。
在认识到错误的同时，我意识到熟练掌握国贸专业知识在实际操作中的重要性及必要性。但与教室上课的感觉完全不同，我在教室上课总是在理论知识上打转，不能真正体验到业务的流程，让人总感觉还差点什么，对报关要背诵的东西感到头痛，但实际的操作让我了解自己的知识储备较少，要好多的东西不能好好的把握，总以为皮毛的知识可以当做全部的东西，真的是在犯错，但我也在努力的积累更多相关的知识。以后的遇到这样的工作得心应手，不至于上手较慢的形式.四、存在的不足及今后努力的方向
在专业实验课操作过程中，我学到的知识不胜枚举。但是自己的 不足之处也是存在的，以及今后要改正的地方，如以下的几个方面： 1.书到用时方恨少，平时专业知识的学习与熟练的实际操作是密不可分的，只有掌握了充分的知识，才能熟练操作。学习过程中，厚积方能薄发。
2.千里之堤毁于蚁穴，在日常生活与学习工作均要“细”字当头，仔细思考，细致做事。失之毫厘，谬以千里。
3.必须把理论知识与实际操作充分结合起来，才能不断的从中吸取经验，让自己的变得更加的强大，处事更加有能力。
五、教学建议
对于陪我走过的这门课程，我还是希望能提点建议：
1、教学硬件及操作系统软件升级。在操作的过程经常出现卡机、死机等问题，在一定程度上影响了同学们的操作积极性。因部分电脑下载受限，很大程度上影响了实验操作的顺利完成。
2、教学内容希望能进一步充实。在外贸仿真实验课程的十五个操作流程之外，希望老师还能介绍一些国内外贸易经典案例，在每堂课的学习之外单独留出一段时间进行交流和分享，进一步合理分配教学时间。
仿真实验分析 第5篇
纯电动汽车具有节能、低噪声、零排放等突出优点,是电动汽车发展的重要方向之一。然而,电动汽车至今尚未形成规模,主要原因是电动汽车不尽人意的续驶里程以及电能的转换效率。车载电源是制约电动汽车发展的关键技术之一,现代电动汽车的瓶颈仍然是车用储能装置即电池技术,电池的能量、成本、质量以及电池的充电设备构建等都制约着电动汽车的发展[1]。动力电池的主要缺陷:1)功率密度低,只有汽油的几十分之一,这严重地制约了电动汽车的续驶里程;2)动力电池的充电电流一般是放电电流的二分之一或三分之一,而出于刹车安全考虑,车辆的制动功率要求很高,通常是起步功率的几倍,因此动力电池一般无法满足再生制动的功率要求,从而也不适宜做再生制动的储能容器。
如何提高车辆动力性和续航里程是当前电动汽车主要研究方向之一,资料表明,在典型城市工况下,在汽车制动过程中以热能方式消散到空气中的能量约占驱动能量的50%。如表1所示。如果能有效地将这部分损失能量回收并加以再利用,提高能量利用率,电动汽车续驶里程将大大提高。
在电动汽车能量管理系统中,要求能尽可能多地利用再生制动回馈的能量。通常采用向蓄电池充电来吸收再生制动回馈的能量,其缺点是蓄电池难以实现短时间大功率充电,且充放电循环次数有限,成本高。近年发展起来的超级电容器具有比功率高、循环寿命长等突出特点。它能存储大量电荷,并且充放电迅速,能够在电动汽车加速时提供足够高的峰值电流,制动时可以迅速吸收回馈大电流,从而达到回收车辆动能[2,3]。
因此,合理的利用电机的再生制动,不仅能为汽车提供辅助制动功能,提高整车制动性能,而且能够通过回收制动能量来节约能源,延长电动汽车的一次充电续驶里程。根据美国电力科学研究院(EPRI)对在美国几个城市中的电动汽车实际运行所做的统计数据表明,对于在这些城市中频繁启、停的电动汽车,再生制动给动力蓄电池组补充的能量,能使它的续驶里程增加10%~20%,因此在现有的情况下,对电动汽车再生制动进行研究是一项非常有意义的工作。
2 系统概述
再生制动又称再生回馈制动,其原理是在制动时将电动车行驶的惯性能量传递给电机,电机以发电方式工作,实现制动能量再生利用。同时,产生的电机制动力矩又可对驱动轮施加制动,产生制动力。由于再生制动利用了原本被消耗于摩擦制动的能量,因此可降低车辆的能耗,改善目前由于蓄电池能量密度低带来的续驶里程短的瓶颈[4]。
2.1 再生制动方案设计
本文提到的电动汽车用电机是一台直流无刷电机,再生制动系统如图1所示。
图1中,蓄电池是主电源,是汽车行驶的动力源。超级电容是再生能量的储存容器,车辆刹车制动时,电机通过回馈制动将车辆动能转化为电能,回馈的电能经逆变器、DC-DC控制器转移到超级电容中存储;车辆起步行驶时,超级电容又作为辅助动力源,将储存电能释放出去以供驱动车辆使用。DC-DC控制器实际上是一个电压调节系统,其作用是调节逆变器直流侧电压或超级电容电压。逆变器在电机电动时,将蓄电池直流电能逆变成交流电能以驱动电机;在电机回馈制动时,又将电机产生的交流电能整流成直流电能,经DC-DC控制器,将电能储存在超级电容中。
2.2 控制系统硬件结构
再生制动系统电路主要由采样电路、驱动电路、功率电路和控制电路构成,该系统以单片机ATMEGA16为控制核心,构成整个控制系统的硬件电路(见图2)。控制系统硬件电路主要包括采集电压的分压电路、采集电流的电流传感器、电机转速采样电路、加速信号和制动信号采样电路、4路PWM驱动电路和2路开关信号输出电路[5]。
控制系统硬件电路的主要功能是采集各类信号,以供主控制单元判断实验员的意图和再生制动系统的运行状态;主控制单元分析对比实验员的意图和系统的运行状态后再输出各类控制信号(4路PWM信号和2路开关信号),控制信号经驱动电路控制整个系统的运行;主控制单元与上位机串口通信,主控制单元可以将采集到的各种电压、电流数据发送到PC机,PC机以图形和数字的形式显示系统运行状况,并储存采集到的数据,PC机也可以通过串口通信间接控制再生制动系统运行。
2.3 主电路设计
为了电能可以方便地在蓄电池、超级电容和电机之间转移,本文采用了一种独特主电路拓扑结构,如图3所示。主电路主要由双向DC-DC模块、继电器和逆变器构成。
继电器能方便地接通或断开蓄电池与主电路之间的回路。逆变器由6个MOSFET构成,电机电动时,逆变器将直流侧的直流电能转换为交流电能以供驱动电机;电机回馈制动时,因MOSFET内部寄生1个并联二极管,此时逆变器相当于1个整流电路,可以将电机发电产生的交流电
能转换为直流电能输出到逆变器的直流侧;双向DC-DC模块是由4个MOSFET管和1个电感组成1个H桥电路,它具有双向升压降压作用,即在再生制动时,可以从逆变器直流侧到超级电容两端的升压或降压,也可以在启动时,从超级电容两端到逆变器直流侧的升压或降压。下文将详细地介绍双向DC-DC的功能,在此不再赘述。
3 再生制动控制策略研究
本文中的再生制动控制策略不仅针对再生制动时车辆动能的回收和存储问题,还包括回收电能再利用的问题,从总体上可以将整个工况划分为电机启动行驶和再生制动2种工况。
3.1 电机启动的控制策略
电机启动时主要原则是优先利用超级电容中储存的电能,等超级电容中电能不足以满足电机的功率要求,再切换到蓄电池供电,由蓄电池继续驱动电机。因此,整个电机启动过程可以划分超级电容供电和蓄电池供电2种状态。
1)超级电容供电。
此时,继电器断开蓄电池与主电路之间的回路,因为超级电容端电压小于蓄电池电压,此时双向DC-DC工作于输出升压状态,将超级电容电压升高至蓄电池电压持平,以便向电机供电[6]。
2)蓄电池供电。
此时,继电器接通蓄电池与主电路之间的回路,双向DC-DC不工作,超级电容停止向电机供电。
3.2 再生制动的控制策略
在再生制动过程中,电机转速因制动不断下降,而超级电容一直处于充电状态,因此,在整个过程中,直流侧电压不断下降,而超级电容端电压却不断上升。为了保证在整个制动过程中,电机再生制动产生的电能都可以顺利转移到超级电容中储存,需先降压制动,后采用升压制动。
1)降压制动。
再生制动初期,电机转速高,直流侧输出电压也高,超级电容经前一阶段放电,端电压低,此时若直接向超级电容充电,难免造成制动电流过大,故双向DC-DC宜工作在输入降压状态,以降低直流侧输出电压再向超级电容充电。
2)升压制动。
再生制动后期,电机转速低,直流侧输出电压也低,超级电容经前一阶段充电,电压有所提高,为了保证再生制动回馈的电能可以继续向超级电容充电,此时双向DC-DC宜工作在输入升压状态,升高直流侧电压向超级电容充电。
若要确保在整个再生制动过程中电机的制动转矩恒定,须先确保制动电流恒定,而恒电流制动需采用电流闭环控制制动电流。简言之,再生制动过程中,控制双向DC-DC,使之在降压制动和升压制动2种状态下都可以确保制动电流恒定。
4 Simulink仿真模型搭建
本文在Simulink仿真环境下搭建了再生制动系统的数学模型,其中包括电机模型、双向DC-DC模型、电机启动控制模型和再生制动控制模型。
4.1 电机启动控制模型
电机启动的原则是优先利用超级电容中存储的电能,直至超级电容无法满足电机的功率要求,再切换到蓄电池供电,启动控制模型如图4所示。
试验表明,超级电容提供电能驱动电机,电机转速达到80r/min时,超级电容就无法满足电机的功率要求。所以在Simulink仿真环境下,当电机转速超过80r/min,继电器自动接通蓄电池与主电路之间的回路,双向DC-DC停止工作,此时蓄电池向电机供电。
在超级电容供电时,为了可以正常启动电机须提高超级电容输出电压,使之与蓄电池电压持平。此时双向DC-DC须工作在输出升压状态下,与此同时,采用输出电压闭环控制,先采样直流侧电压,再与电压给定值比较,根据比较结果调节PWM的占空比,使超级电容经升压后输出电压始终与蓄电池电压持平。
这样,超级电容经升压后再向电机供电,其作用相当于蓄电池直接向电机供电。
4.2 再生制动控制模型
再生制动过程中,为确保电机制动转矩恒定,本文采用电流闭环控制以确保电机制动电流恒定,电流闭环控制模型如图5所示。
为了确保电机制动电流在降压制动和升压制动2个过程之间可以平稳过渡,降压制动时的电流给定值略大于升压制动时的电流给定值。另外,在降压制动时,电机制动电流不连续,为了保证制动转矩恒定,只能采用制动电流平均值恒定的方式,先采样电机平均制动电流,再与给定值比较后调节相应PWM的占空比,以控制电机制动电流的平均值;在升压制动时,电机制动电流连续,可以采用电流滞环控制,先采样制动电流,并与给定值比较,当制动电流超过上限值时,相应的MOSFET导通,此时电机制动电流开始爬升,制动电流低于下限值时,相应的MOSFET关断,制动电流逐渐下降。
5 实验与仿真结果
由于试验条件限制,搭建的试验台包括:蓄电池(额定电压50V)、超级电容(5F)和飞轮(转动惯量:1.81kgm2),飞轮模拟电动汽车质量,再生制动回收的动能也是飞轮的动能,以下是试验台实验和仿真结果。
5.1 电机启动时的实验和仿真结果
如图6所示,前半段是在超级电容驱动下的电机转速曲线,后半段是蓄电池驱动下的电机转速曲线。
由图6中仿真曲线和实验曲线可知:1)实现了先由超级电容驱动电机,当超级电容无法满足电机功率要求时切换到蓄电池供电继续驱动电机;2)由于超级电容经过前半段的放电,后半段已无法满足电机的功率要求,从而,电机转速曲线出现了转折点;3)仿真曲线与实验曲线基本一致。
5.2 再生制动的实验和仿真结果
如图7所示,电机转速仿真曲线和实验曲线基本上是一致的。由于电机摩擦阻力跟速度有关,高速时摩擦阻力大,低速时摩擦阻力小;加上制动电流随着速度不断下降,电机制动电流无法维持恒定而下降,所以在前半段电机制动转矩保持恒定,而在后半段电机制动转矩也随着制动电流下降而下降。
综合上述2个因素,在前半段电机减速度大,后半段电机减速度小,所以在整个过程电机没有保持匀减速制动。
图8是超级电容的电压曲线,首先,仿真曲线与实验曲线基本一致。由于超级电容内阻的存在,在超级电容充电时,充电电流会在内阻上形成压降,因此在再生制动开始的瞬间,超级电容端电压就爬升到20V左右(超级电容的初始电压为10V)。
图9是电机制动电流仿真曲线,前半段电机制动电流维持恒定;后半段随着电机转速不断下降,电机反电动势随之下降,此时,电机制动电流无法维持恒定而不断下降。
6 结论
通过分析实验和仿真的结果,可以得到以下结论:1)超级电容作为储能容器,可以存储再生制动回收的电能,然后再将回收的电能再利用以启动电机,从而实现提高电能利用率的目的;2)再生制动过程中,适当地采用合理的控制策略可以保证电机制动转矩的恒定,进一步通过改变电流给定值,可以达到控制电机制动转矩大小的目的;3)从理论和实验角度上,证明了此再生制动系统的可行性。
参考文献
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[4]程伟,徐国卿,王晓东.电动汽车用永磁无刷电机回馈制动技术研究[J].电气传动,2005,35(11):15-23.
[5]马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
仿真实验分析 第6篇
冷却系统是汽车发动机中极其重要的一环,关系到发动机的正常运行和使用寿命。若发动机冷却不足,会使气缸充气量不足和出现早燃和爆燃等燃烧不正常的现象,发动机功率将下降,且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但若冷却过度,一方面由于热量散失过多,使得转变成有用功的热量减少,另一方面由于混和气与冷缸壁接触,使其中原已气化的燃油又凝结并流到曲轴箱内,不仅增加了燃油消耗,且使机油变稀影响润滑,结果也将使发动机功率下降,磨损加剧。因此,冷却系统的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却,从而保持在最适宜的温度范围内工作。
我们主要针对某型发动机冷却系统进行仿真分析,并进行实验验证。
1 仿真过程
冷却系统的仿真主要通过FLOWMASTER进行,FLOWMASTR是一种用于热流体系统设计和仿真平台,被广泛应用于航空航天、汽车、燃气轮机、船舶、兵器、能源动力、石油和天然气、流体管网等所有内流系统设计领域。
1.1 建立水泵模型
水泵的模拟选用径流泵模型,其性能参数见图1。
由于水泵模型无法直接读取这些参数,因此计算时需要将这些数据转化为Suter曲线,具体方法为:取6 000 r/min时(尽量选择接近标定转速的曲线,因为越接近标定转速,根据Suter曲线推算的其它转速下的水泵曲线越准确)的水泵曲线,然后选择曲线中间的一点(如流量1 341 L/min,扬程7.45 m H2 O)为参考点,进行无量纲后得到的曲线即为Suter曲线,见图2。
1.2 选择冷却液
计算介质选择纯水,其热力学性质如下:密度为962 kg/m3,粘度为0.000 3 kg/(m·s) ,比热容为4 181.72 J/(kg·K) ,导热率为0.68 W/(m·K) 。
由于计算过程中冷却水的温度变化不大,因此假设其热力学性质保持不变。
1.3 建立冷却系统计算模型
由于仅计算流量和压力,不涉及到传热,因此系统中的散热器、暖风、节气门、节温器以及水套等元件都可以用阻尼元件代替。
冷却系统中共有5个阻尼元件,分别为发动机水套、散热器、暖风、节温器以及节气门。其中发动机水套内部流动是整个冷却系统中压力损失最大的部位,即阻尼最大,它直接影响着计算的精度。而散热器、暖风、节气门和节温器的阻尼数据相对较小,对于计算精度的影响也要稍小些。
连接管道和弯头等元件的阻尼主要利用表面粗糙度数 据通过一 定的理论 模型计算 得到。Flowmaster中给出了四种常见的直管压损计算模型 , 分别是Colebrook-White模型 , Hazen-Wlillimas模型 , Fixed Friction Factor模型和Enhanced Friction模型。本次计算采用了默认的Colebrook-White模型。
冷却系统计算模型见图3。
2 实验验证
冷却系统试验的主要目的是:用于评估发动机缸体和缸盖内的流量;对比压力测量数据和CFD分析计算数据;通过实测的水泵流量来确定设计规范;测量发动机/冷却系统压力损失;测量外围循环的流量(机油冷却器、暖风机);测量水泵的气蚀性能;评估冷却能力和预防气化性能。
2.1 台架搭建
搭建台架需要的设备主要有发动机、整车冷却系统(包括散热器、暖风、膨胀水壶等)、流量计、压力传感器、温度传感器等。冷却系统实验所用的冷却液与模拟计算用的一样,均选用纯水。实验台架详见图4。
2.2 测量参数
需测量的参数见表1。
2.3 实验结果与计算结果的对比
冷却系统主要零部件的压力损失和流量结果见表2、图5、图6。
从计算结果和实验结果的对比来看,两者基本吻合,最大误差控制在5% 以内,证明了仿真计算具有较高的精度。
3 结论
我们分别通过仿真与实验的方法分析了发动机冷却系统,通过将计算结果与实验结果对比发现,最大误差控制在5% 以内。可以认为计算结果较好地反映了冷却系统的真实情况,达到了较高的计算精度,证明用数值模拟的方法计算冷却系统具有正确性与可靠性,其结果可用于指导冷却系统的设计和优化过程。因而在未来的工作中可以通过使用仿真计算来代替部分实验工作,这对于降低成本,缩短研发周期,提高开发效率具有重要的意义。
摘要：首先详细介绍了发动机冷却系统一维仿真的过程,然后搭建台架,进行了冷却系统实验,最后将计算结果与实验结果进行了对比,发现最大误差不超过5%,证明了仿真计算的正确性。
仿真实验分析 第7篇
1 Multisim仿真在电子电工实验中的应用优势
Multisim是美国一家仪器公司在Windows的基础上研发的一种仿真工具, 在模拟数字电路板中非常适用, 它的方式有以下两种:电路硬件描述语言输入和电路原理图的图形输入, 它的仿真能力非常强大[1]。Multisim仿真在应用方面具有多种优势。
1.1 图形界面具有直观性
Multisim操作非常方便, 创建的电路界面图形具有可视化的性质, 能够根据电路图的需要来进行绘制, 可以通过拖曳方式来选取电路仿真所需要的元器件和测试仪器, 同时还能在计算机的屏幕上输出实验结构。
1.2 元器件的丰富性
Multisim中拥有世界最主流的17 000多种元件, 能够对各种元件参数进行编辑和修改, 可利用模拟生成器创建元器件。
1.3 仿真功能非常强大
Multisim将Xspice和SPICE3F5作为仿真引擎, 通过Electronic workbench的增强设计功能优化数字与混合模式的仿真性能, 其中包括RF仿真、SPICE仿真、VHDL仿真、MCU仿真和电路向导, 等等。
1.4 测试仪器的丰富性
Multisim有22种虚拟器来实现虚拟仪器技术和Multisim, 电子学教育工作者和PCB设计工程师可以实现从理论到原理的仿真, 再从仿真到原型的设计与测试的整个过程[2]。
2 Multisim仿真实验的研究方法
Multisim仿真实验的目的是让学生自己动手设计, 自己提出设计方案, 设计相应的原理图, 通过对原理图的修改, 完成虚拟电路模型的建立, 然后对模型进行修改, 并进行仿真调试和参数修改, 最后对技术指标进行检验, 如果技术指标满足要求则调试结束。总之, Multisim仿真实验的程序是在Multisim软件下完成虚拟电路模型的构建, 然后通过设计、调试、修改和完善等过程, 以实现设计要求。所以, 在这样的方式下, 我们可以将Multisim在电工电子教学中的具体应用分析如下。以Multisim在电压串联负反馈中的应用为例进行分析。
电压串联负反馈的实验要求是设计两级具有电压串联负反馈的放大电路:首先, 要优化静态工作点的设置, 对有反馈和无反馈的放大倍数进行分析, 对他们的频率特性进行分析。其中放大的信号源是正弦信号, 它的有效值是5m A, 频率是1Hz[3]。
2.1 无反馈分析
2.1.1 调试静态工作点
在电压串联负反馈电路的试验中, 不断地对Rw1和Rw2进行调试, 将静态工作点进行不断的改善, 当Rw1=40%, 且Rw2=19%的时候, 就可以启动DC Operating Point Analysis, 可以通过这个添加需要分析的节点, 然后点击Simulate, 出现的结果分析如下:当DC Operating Point为U (3) 时, 对应的U/V是1.065 73;U (4) 对应的U/V是3.345 54;U (9) 对应的U/V是6.603 48;U (8) 对应的U/V是4.090 64;U (7) 对应的U/V是8.293 65;U (4) 对应的U/V是0.344 081。
2.1.2 动态分析
在调试静态工作点的基础上进行动态分析, 将仿真开关打开, 打开示波器, 对示波器进行水平调节和竖直调节, 通过示波器对输入和输出的波形进行观察, 观察的结果是输出和输入的波形基本相同, 电压的方法倍数是124倍。
2.2 有负反馈分析
在加入电压串联负反馈之后, 静态工作点的具体数值与上述的数值一致, 电路处在放大状态。通过示波器进行观察, 发现输出和输入的波形一致, 放大电路电压的放大倍数是9.9。
3 结语
随着中职学校教学的开展, 在电工电子的教学中更加重视对学生实践能力的培养。在电工电子教学中引进Multisim仿真软件, 通过学生自己提出问题, 自己找出解决方案, 自己建立相应的模型, 有效地提高了学生的实际动手能力和解决问题的能力。本文以Multisim在电压串联负反馈中的应用为例, 从无反馈分析和有反馈分析两个方面, 对Multisim在电工电子实验中的应用进行了探讨, 对Multisim在电工电子实验中的应用具有重要的现实意义。
摘要：文章阐述了Multisim仿真在电子电工实验中应用的优势, 并对Multisim仿真在电子电工实验中的应用进行探究。
关键词：Multisim仿真,电子电工实验,应用
参考文献
[1]付扬.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].实验室研究与探索, 2011, 30 (4) :120-122, 126.
[2]冯宝珍.Multisim仿真在电工电子实验中的应用思考[J].电源技术应用, 2014, (03) :120.
仿真实验分析 第8篇
在直流电源中,一般需在整流电路之后利用滤波电路对脉动的直流电压进行平滑[1],以减小输出电压的脉动程度,满足稳压电路的需要。电容滤波电路是最常见、最简单的滤波电路,其原理是利用滤波电容的充放电作用使输出电压趋于平滑。
本文用Multisim仿真软件对桥式整流电容滤波电路进行仿真实验测试,分析研究滤波电容参数改变时对电路输出直流电压、二极管电流的影响情况,实验结论有利于全面地研究电路的构成及电路元件参数的选择。
1桥式整流电容滤波电路的Multisim仿真构建及工作原理
在Multisim10[2,3,4,5,6,7,8]中构建的仿真电路如图1所示。其中,uI为输入正弦交流电压,模拟实际电路变压器变压后的副边电压,选择频率f=50 Hz、周期T=0.02 s、幅值20 V;D为整流二极管;RL为负载电阻;C为滤波电容;R为阻值较小的电流检测电阻,其两端电压的波形与二极管中电流的波形相同;uO为输出电压;uC为滤波电容两端电压,uC=uO;双踪示波器XSC1用于观测输出电压uO、二极管中电流的波形;数字万用表XMM1用于测试输出直流电压的数值。
图1所示电路,利用滤波电容的充放电作用使输出电压趋于平滑。当 |uI|>uC时,四个二极管中有一对导通,电容充电,由于充电时间常数非常小,输出电压迅速上升;当 |uI|uC时,四个二极管均截止,电容放电,由于放电时间常数比较大,输出电压缓慢下降。
一般,当电路参数满足[1]
时,认为滤波电路达到了平滑输出电压的目的,此时输出电压的平均值即输出直流电压为[1]
图1所示电路,满足式(1)条件、输入交流电压幅值为20V时
2滤波电容参数改变对电路性能影响的实验测试
对图1电路,选取不同容量的滤波电容测试其参数改变对输出直流电压的影响,结果如表1所示。
分析表1可看出,滤波电容容量选取500 μF满足式
图2~图5分别为C=500 μF、
图2~图4表明,RLC比
3 结论
桥式整流电容滤波电路中,单纯靠增大滤波电容对改善输出电压波形和提升输出直流电压数值的作用十分有限,且随着电容C容量的增大,电路接通后进入稳态的时间也随之增长,流经整流二极管的脉动冲击电流也增大。
滤波电容的容量按式(1)且取等号选取即可,不宜过大,否则将增加电路成本且二极管的脉动冲击电流过大可能导致元器件的损坏。
参考文献
[1]杨素行.模拟电子技术基础简明教程.北京:高等教育出版社,2006
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[7]祁国权.三态门逻辑功能的Multisim仿真方案.电子设计工程,2011;19(9):0118—0120
仿真实验分析 第9篇
近年来,火电厂及工矿企业大量采用通用变频器对辅机进行变频调速改造[1]。然而,通用变频器并不具备低电压穿越能力,当给变频器供电的电厂母线因切换或者短路故障等原因,电压瞬时跌落到一定程度后,会引起变频器失压而保护动作,导致即时停机[2]。近年来,我国的一些电厂陆续发生了因变频器不具备低电压穿越能力而造成的机组停机事件。
2011年1月2日凌晨,华能伊敏煤电有限公司发电厂5053开关A相电流互感器(TA)故障,造成500k V系统母线接地,厂用6k V母线电压下降至3.9k V,给煤机变频器闭锁,锅炉主燃料跳闸MFT(Main Fuel Trip),4号机组跳机;神华内蒙古呼伦贝尔电厂受连续两次单相接地故障冲击,持续时间分别为65.208ms和515ms,间隔632ms,MFT动作,2号机组跳机[3],造成事故的主要原因是电网电压短时跌落或中断时,锅炉给煤机(给粉机)变频器跳闸退出运行,造成炉膛主燃料切断而导致停机,威胁电网安全。因此研制低电压穿越电源,在电网故障时支撑变频器运行,具有重要意义。
针对该问题,本文采用了一种基于三相交错并联Boost直流变换电路的LVRT电源,这种结构可以减小输入电流、输出电压纹波,并且开关管电流应力减小,提高系统的可靠性。通过Matlab仿真模型验证了所涉及电路的优越性能,最后在1台20k W样机上进行了试验研究。
1变频器低电压穿越电源工作原理
本文设计的变频器低电压穿越电源基于三相并联交错Boost直流变换通道,如图1所示。其主功率输入为系统三相交流电源,主功率输出为一路直流电源,并接在变频器直流侧。低电压穿越(LVRT)电源是变频器交流供电的旁路电源,平时不参与变频器的工作,当变频器直流母线电压发生跌落时投入工作,维持直流母线的电压,使变频器在穿越电压跌落过程中,保证负载的持续可靠运行。
交流输入电源从现场配电柜引入,分2路为变频器供电。其中一路为交流供电通路,其通过开关KK直接送入变频器三相交流输入端子;另一路为直流供电通路,三相交流电经塑壳断路器QF进入系统,送入三相不控整流桥,变换为直流电能并储存于电容CBst LW, 电感LA、LB、LC与IGBT构成三相交错并联Boost升压斩波电路,将CBst LW上的直流电能变换为电压更高的直流电能并存储于电容CBst Hgh,并送入变频器的直流输入端子。晶闸管TM的作用是防止LVRT旁路运行时有漏电流流过。电阻R1与R2构成预充电回路,实现LVRT初始上电时为电容CBst LW,CBst Hgh平稳充电的功能。
三相交错并联Boost电路需要三相电感LA、LB、LC分别通过3个开关管为高压侧电容CBst Hgh传递能量,3个开关管具有同样的开关周期T,导通时间互相差T/3,下文会通过仿真模型验证三相交错并联结构良好的性能, 并通过样机试验验证了仿真结果。
2三相并联交错Boost电路分析
2.1三相交错并联Boost电路仿真
为了分析三相交错并联Boost电路的输入电流纹波, 我们设计仿真模型参数LA = LB = LC = 2mH , CBst LW=1200μF,CBst Hgh=2400μF,三相交错并联Boost电路仿真结构如图2所示。设计Boost回路开关频率10kHz , 电流IL A、IL B、IL C的目标值为Ir e f= 40A , Δ IL为一个电感上纹波电路的峰峰值:
下文分5种情况:0<D<1/3,1/3<D<2/3,2/3<D<1, D=1/3,D=2/3分别进行讨论,研究不同占空比下Boost高压侧和低压侧电流纹波。
2.1.1占空比0<D<1/3
当占空比D=0.2时,仿真可得到如图3所示波形。图中,黄、紫、蓝曲线分别是ILA、ILB、ILC,红色曲线为IBoost Hgh,绿色曲线为IBoost Lw/3。
由仿真波形分析可知:IBoost Hgh、IBoost Lw的频率为开关频率的3倍,电感一个充放电周期内1-3D=0.4的时间3个电感放电,IBoost Hgh为3Iref=120A左右;3D=0.6的时间2个电感放电,IBoost Hgh为2Iref=80A左右,IBoost Lw的峰峰值为[4,5,6]:
2.1.2占空比1/3<D<2/3
当占空比D=0.5时,仿真可得到如图4所示波形。图中,黄、紫、蓝曲线分别是ILA、ILB、ILC,红=色曲线为IBoost Hgh,绿色曲线为IBoost Lw/3。
由仿真波形分析可知:IBoostHgh、IBoostLw的频率为开关频率的3倍,电感一个充放电周期内(3D-1=0.5)2个电感放电,IBoostHgh为2Iref=8 0 A左右,2-3 D=0.5的时间1个电感放电,IBoostHgh为Iref=4 0 A左右,IBoostLw的峰值为:
2.1.3占空比2/3<D<1
当占空比D=0.8时,仿真可得到如图5所示波形。图中,黄、紫、蓝曲线分别是ILA、ILB、ILC,红色曲线为I=Boost Hgh,绿色曲线为IBoost Lw/3。
分析可知:IBoost Hgh、IBoost Lw的频率为开关频率的3倍,电感一个充放电周期内(3-3D=0.6)1个电感放电,IBoost Hgh为Iref=40A,3D-2=0.4的时间没有电感放电,(3 D-2)×1TIBoost Hgh为0。则IBoost Lw的峰峰值为:,当D=2/3时IBoost Lw的峰峰值等于0,纹波达到最小。
2.1.4占空比D=1/3
占空比D=1/3时,仿真可得到如图6所示波形。
任何时刻都有两个电感在放电,IBoost Hgh应该为2Iref=80A左右,IBoost Lw为恒定3Iref=120A。
2.1.5占空比D=2/3
当占空比D=2/3时,仿真可得到如图7所示波形。
任何时刻都只有一个电感在放电,IB o o s t H g h为Iref=40A左右,IBoost Lw保持3Iref=120A。
2.2三相交错并联Boost电流纹波分析
对比三相Boost交错和单相Boost的输入电流和输出电流的纹波,假设不同拓扑的输出功率相同, 单相Boost电路流过电感的平均电流为IL1=Id,三相Boost电路流过每一个电感的平均电流为IL3=Id/3。为了对比分析,假设不同Boost电路中每个电感的电感量相等,Boost低压侧和高压侧的电压都保持不变。
2.2.1流过电感的纹波电流
流过三相交错并联电感的纹波电流为[4,5,6]:
2.2.2流过Boost高压侧电容的纹波电流
占空比0<D<1/3时,电感注入电容的电流在2IL3至3IL3之间变化,其峰峰值为IL3=Id/3,占空比1/3<D<2/3时,电流在IL3至2IL3之间变化,其峰峰值为IL3=Id/3,占空比2/3<D<1时,电流在0至IL3之间变化,其峰峰值为IL3=Id/3[7,8,9]。
综上三相交错Boost高压侧电容的纹波电流的峰峰值与占空比无关,为单相Boost的1/3倍。
2.2.3流过Boost低压侧电容的电流
占空比0<D<1/3时,Boost低压侧电容电流的峰峰值为:
占空比1/3<D<2/3时,Boost低压侧电容电流的峰峰值为:
占空比2/3<D<1时,Boost低压侧电容电流的峰峰值为:
图8反应了当占空比变化时,三相交错Boost电路低压侧电容的纹波峰峰值相对ΔIL的变化关系[7,8,9]。
可见当占空比变化时,三相交错BOOST低压侧电容的电流的峰峰值为单重BOOST的0~1倍。
2.2.4纹波分析小结
根据前面的分析在每一个电感的电感量都相同的情况下,得到如下结论:
1)不同拓扑流过电感的纹波电流相同。
2)三相BOOST电路,流过BOOST高压侧电容的纹波电流频率为单重的3倍,峰峰值为单重时的1/3倍;流过BOOST低压侧电容的纹波电流频率为单重的3倍,峰峰值为单重时的0~1倍,与占空比有关。
3)三相BOOST可以减小输入电流纹波,减小输出直流电容纹波。
3试验验证及实际应用
3.1仿真试验
根据所搭建的仿真系统模型,仿真得出如图9所示的LVRT穿越波形,图9中上部紫色波形为变频器直流侧电压,黄色和绿色波形为LVRT输出直流侧电压,图中下部为LVRT三路电感电流。由图可以看出,当电网电压发生跌落时,变频器直流侧电压响应跌落,电感电流以泵升状态快速增大,维持LVRT输出侧电压稳定,输出电压在10ms内就基本稳定,维持在540V,输出电压峰值580V;在电网电压恢复后,变频器直流侧电压快速恢复,LVRT退出运行,输出电压峰值620V, 输出电流峰值100A。图中下部3路电感电流高度重合, 在整个穿越过程中电流峰值为100A左右,电压跌落和恢复瞬间电流响应及时,能够很好的完成电压穿越的任务。
3.2现场试验及分析
应用本文所介绍的方案,开发了LVRT低电压穿越电源。主要电气参数如下:额定输入功率20k W,额定电压为380V;最低穿越电压为76V(0.2p.u.);系统电源跌落至20%额定电压,持续时间为60s。LVRT联调运行结果如图10和图11所示。
如图10所示,当系统电压跌落至0.2p.u.后,LVRT的投入将直流母线电压保持到540V,电压上升时间10ms,响应快速,基本无超调,LVRT的投入使系统具有良好的稳定性,避免了变频器因为电压跌落而造成的变频器低压保护动作。
如图11所示,LVRT退出平稳,电压峰值580V,虽有一定的超调,但是远未达到变频器保护动作条件,在整个穿越的过程中,电流响应及时,且三相电流重合度高,具有良好的均流特性。
4结语
本文针对火电厂重要辅机变频器低电压穿越的应用需求,研发设计了基于三相交错并联Boost交错并联的低电压穿越电源,三相交错并联可以极大地减小输入电流纹波减小电感磁芯尺寸,减小输出直流电容纹波,减小开关管电流应力,具有高容错性。
仿真及试验结果均验证了设计的LVRT电源具有快速的响应,和良好的动态、静态性能,在电网电压跌落时能支撑变频器直流侧电压,顺利完成低电压穿越,且三相电流具有很好的均流一致性,LVRT可以提高电厂的安全可靠性,避免电网故障时变频器闭锁造成的机组非计划停机事件。
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