新型风力发电系统及现代控制策略

新型风力发电系统及现代控制策略
新型风力发电系统及现代控制策略

2012-2013年现代控制系统试题

2012-2013 学年第一学期期末考试试卷 《现代控制系统》研究生课程 2012.12 姓名 学号 班级 成绩 一、 填空(共20分) 1. 非线性系统可能有多个平衡点,是因为 可能存在多个极点 。(2分) 2. 如果一个系统是稳定的,但不是渐近稳定而是临界稳定的,则该系统的最终状态 可能是 在极限环上震荡 。(2分) 3. 系统的鲁棒性是在外界干扰或模型发生变化时系统性能的保持能力 。 (2分) 4. 系统的可观性定义为 对于任一给定的输入u (t ),存在一有限观测时间,使得 此期间测量到的输出y (t ),能唯一地确定系统的初始状态x (t0),则称此状态是可观测的 。线性系统的可观性判据为 可观测性判别矩阵满秩 。用观测器估计的状态进行状态反馈控制而二者又互不影响是基于 分离 原理(4分) 5. 6. 频率响应的输入信号为 正弦信号 。(2分) 7. 线性定常系统的相对稳定性可用 幅值裕度 和 相位裕度 表示。(2分) 8. 已知一个系统开环传递函数为 1) 4)(s 2)(s (s 50 G(s)+++= ,用MATLAB 语言编 程实现该系统的单位负反馈阶跃响应 a=[50],b=[1,7,14,1],sys=tf(a,b) sys1=feedback (sys ,1,-1) (4分)

二、分析和计算题(共80分) 2.1 考虑如下的质量弹簧阻尼系统,每个质量块的质量分别为1m 和2m ,1k 、2k 和3k 为弹簧的弹性系数,1b 、2b 和3b 为速度阻尼系数,列出在外力1e f 和 2e f 的 作用下每个质量块的位移分别为1q 和2q ,利用位移和速度作为状态量、位移1q 和 2q 为输出,写出运动学方程并表达为状态空间的形式。(7分) 题2.1图 2.2 给定性定常系统为: 3 1.75 1.2524 0000 1 00u ---???? ????=+???????????? x x 试设计状态反馈控制器u =-Kx ,希望该系统的闭环极点配置为* 1 4λ=-, * 24λ=-和*35λ=-。(7分) 2.3 如下定常非线性系统 ()2 12122 2211122212 2cos 21sin 3x x x x u x x x x x x y x x u u ?=++??=+++??=++-?? 给出该系统关于 =x 0 的线性化表达式。(7分)

风力发电系统建模与仿真

风力发电系统建模与仿真 摘要:风力发电作为一种清洁的可再生能源利用方式,近年来在世界范围内获得了飞速的发展。本文基于风力机发电建立模型,主要完成了以下工作:(1)基于风资源特点,建立了以风频、风速模型为基础的风力发电理论基础; (2)运用叶素理论,建立了变桨距风力机机理模型; (3)分析了变速恒频风力发电机的运行区域与变桨距控制的原理与方法,并给出了机组的仿真模型,为风力发电软件仿真奠定了基础; (4)搭建了一套基于PSCAD/EMTDC仿真软件的风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型,并且已初步实现风力机特性模拟功能。 关键词:风力发电;风频;风速;风力机;变桨距;建模与仿真 1 风资源及风力发电的基本原理 1.1 风资源概述 (1)风能的基本情况[1] 风的形成乃是空气流动的结果。风向和风速是两个描述风的重要参数。风向是指风吹来的方向,如果风是从东方吹来就称为东风。风速是表示风移动的速度即单位时间内空气流动所经过的距离。 风速是指某一高度连续10min所测得各瞬时风速的平均值。一般以草地上空10m高处的10min内风速的平均值为参考。风玫瑰图是一个给定地点一段时间内的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向。 风能的特点主要有:能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。 (2)风能资源的估算 风能的大小实际就是气流流过的动能,因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能,即风能密度,表示如下: 3 ω= (1-1) 5.0vρ 式中, ω——风能密度(2 W),是描述一个地方风能潜力的最方便最有价值的量; /m ρ——空气密度(3 kg); /m

风力发电并网技术及电能质量控制策略

风力发电并网技术及电能质量控制策略 发表时间:2018-08-20T17:02:21.880Z 来源:《红地产》2017年8月作者:熊毅 [导读] 随着我国科学技术的发展,社会的进步,加上矿物资源越来越贫乏, 随着风力发电技术的不断发展,已经从过去的小型风力发电机独立运行发展为大型发电机组并网运行,也就是常说的风力发电场并网运行。采用这种运行方式以后,不但提高了对风力的利用率,还在电能供给方面做出了卓越的成绩。在电能的质量控制面,因为风力发电并网技术的实行,使电能质量控制达到了良的效果,从而在根本上改变了人们的用电状况,为人们的工作和生活增添了一份助力。 1 风力发电的原理和技术 空旷的原野和辽阔的海面是风能的优质资源,风力发电是利用大自然中的空气以一定速度流动所产生的风能驱动风车的叶片旋转,将此旋转运动在增速机中转速提升,在由此产生的力矩带动下,发电机组中的导体通过切割磁力线产生感应电动势,外接闭合回路在导体中会有电流产生,实现风能向电能的转换。依据目前的风车技术,只要风速大于 3 米 / 秒便可以产生电能,实现发电目的。 风力发电机一般有风轮、偏航装置、发电机组、塔架、限速安全机构和储能用蓄电池等部件构成。风轮是由,个或、个叶片组成的集风装置,它的作用是采集风的动能转变为风轮旋转的机械能。风轮后面的调向器也叫尾舵,它的功能是控制风轮的迎风方向,使风轮随时面对风向,最大限度地获取风能。限速安全机构的作用是对风轮的转速予以一定的限制,使之在规定的范围内保持相对稳定,起到保证风力发电机限速平稳运行的作用。塔架则是机组的承载和风轮的支撑机构。 由于自然界的风速极不稳定,其很强的随机性和间歇性致使风力发电机的输出功率也极不稳定,高峰和低谷落差甚大,所以,风力发电机发出的电能不能直接用在电负载上,而是先用铅酸蓄电池储存起来,以保持风力发电系统持续稳定的供电运行状态。 2 风力发电并网技术 风电并网技术,是发电机输出电压,在频率、幅值和相位以上及电网系统电压是一致的。而随着风电机组容量的逐渐增大,风电电力并网的时候对电网的冲击也随之增大,因此选择科学的风电并网技术是十分必要的。 2.1 同步风力发电机组并网技术 同步发电机在运行的过程当中,一方面要输出有功功率,而另一方面则需提供无功功率,此外还需周波稳定及质量高,所以被广泛采用。然而怎么将这项技术与风电机组的并网结合起来也是一个问题,通常因风速不稳定等因素造成了转子转矩的不稳定,在并网的时候调速的性能不能达到精度要求,若不采取有效的控制,就会出现无功振荡或失步的问题。特别是重载情况,结果可能会更加的严重。但是近些年,随着科学技术不断提高,新型的电力电子技术能够在一定的程度上处理好这个问题,例如说一些变频装置。所以同步风力发电机组并网技术应当给予足够重视。 2.2 异步风力发电机组并网技术 与同步风电机组并网技术不同,异步风电机运行的过程当中,其主要凭借转差率调整负荷,因此调速的精度要求较低,也不需要同步设备与整步操作,只需要在其转速接近同步转速的时候,就能够轻松的并网。风电机组配用异步发电机,优点就在这项技术控制装置相对较为简单,在并网之后无振荡与失步问题,并且运行稳定及可靠。而缺点是直接并网可能会造成大冲击电流出现,降低电压,从而对系统运行的安全造成一定影响,系统的本身没有无功功率,其需要进行无功补偿。若不稳定系统频率太低的话,就会使电流剧增及电压过载。因此,对异步风电机组要进行严格的监视,并采取有效的措施,才能够保证发电机组的安全运行。 3 电能质量控制策略 3.1 改善电能质量 电能质量就是电力系统中电能的质量,理想的电能应该是美对称的正弦波,但有些因素会使波形偏离对称正弦,由此便产生了电能质量问题。很多城市的电能质量较低,对人们的生活和工作产生了很大的影响,因此必须改善电能质量。主要方法为:首先可以改善电功率因数,使无功就地平衡,但要注意的是,一定要合理选择供电半径。其次要合理选择供电系统线路的导线截面,但要注意合理配置变电与配电设备,防止其过负荷运行。第三要适当设置调压措施,例如串联补偿、变压器加装有载调压装置、装同期调试相机或者静电电容器等。以上三种措施,在实际的用中对电能质量的改善具有良好的效果,可以大力推广。同时,我们要注意及时对百姓的用电情况进行调查,找出不足之处,以便于对电能质量及时进行改善。 3.2 提高电能质量 电能质量的高低影响着人们的日常生活和工作,因此在改善电能质量的基础上,必须有所提高。很多城市的电能质量虽然得了改善,但还是没有办法满足人们的需求,因此,提高电能质量成为了人们的迫切要求,对于科研人员来说也是一项重要的任务。要想提高电能质量,首先要找出供电电压超过允许偏差的原因,经过大量的调查和研究,我们发现原因主要有三点,一是冲击性负荷、非对称性负荷的影响;二是调压措施缺乏或使用不当;三是线路过负荷运行。根据上述三点原因,使用风力发电并网技术可以有效的提高电能质量,不仅节省了运营成本,而且对风能的利用率也提高了不少。 4 结束语 综上所述,研究风力发电并网技术及电能质量控制策略对确保电网电能质量具有重要的作用。因此要进一步提高风力发电并、网技术及电能质量控制策略,这样才能促进整个电力系统的稳定运行。 参考文献: [1] 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 电子制作 ,2014(01):266. [2] 齐洁 , 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 企业研究 ,2014(02):153. [3] 魏巍 , 关乃夫 , 徐冰 . 风力发电并网技术及电能质量控制 [J]. 吉林电力 ,2014,42(05):24-26. [4] 樊裕博 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].科技传播 ,2015,7(21):43-44. [5] 邹金运 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].黑龙江科技信息 ,2015(35):88. [6] 谢鹏 . 风力发电并网技术与电能质量控制 [J]. 科技创新导报 ,2016,13(13):41+70. [7] 路立仁 . 浅析风力发电并网技术及电能控制策略 [J].科技与创新 ,2016(17):134. [8] 张国新 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].电力自动化设备 ,2009,29(06):130-133.

2016年现代电气控制系统安装与调试”赛题B题资料

2016年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试(B题) 工 作 任 务 书 (总时间:240分钟) 场次号工位号

注意事项 一、本任务书共14页,如出现缺页、字迹不清等问题,请及时向裁判示意,进行任务书的更换。 二、在完成工作任务的全过程中,严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中,低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范(GB50254-96)》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路,若现场设备安装调试有疑问,须经设计人员(赛场评委)同意后方可修改。 四、竞赛过程中,参赛选手认定竞赛设备的器件有故障,可提出更换,器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时,每次扣参赛队3分;若因人为操作损坏器件,酌情扣5-10分;后果严重者(如导致PLC、变频器、伺服等烧坏),本次竞赛成绩计0分。 五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下,场次号和工位号以现场抽签为准。 六、参赛选手在完成工作任务的过程中,不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。 七、比赛结束后,参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交,不得带离考场。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务: 一、按“平面仓库系统”控制要求,设计电气控制原理图,制定相应的I/O分配表,并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接(含主电路)和相关元件参数设置。 二、按“平面仓库系统”控制要求,编写PLC程序及触摸屏程序,完成后下载至设备PLC及触摸屏,并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置,参考X62W铣床电气原理图,排除机床电气控制电路板上所设置的故障,使该电路能正常工作,同时完成维修工作票。 本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成,该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。操作过程中,须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定。

自控所有答案 教材:《现代控制系统》(第八版)谢红卫等译 高等教育出版社,2001.6

目录 自动控制原理习题 (2) 第一章控制系统导论 (3) 第二章控制系统的数学模型 (4) 第三章状态空间模型 (6) 第四章反馈控制系统的特性 (8) 第五章反馈控制系统的性能 (9) 第六章反馈控制系统的稳定性 (11) 第七章根轨迹法 (12) 第八章频率响应方法 (21) 第九章频率稳定性 (27) 第十章控制系统设计 (32) 第十一章非线性系统 (35)

自动控制原理习题 章节页码基础习题增强习题 Matlab 习题第一章控制系统导论P20 E1.1、P1.7、P1.11 第二章控制系统的数学 模型P82 E2.4、E2.5、E2.8、E2.26、 P2.7、P2.8 P2.36 MP2.4 第三章状态空间模型P142 E3.3、E3.11、P3.1 P3.14 MP3.5 第四章反馈控制系统的 特性 P180 E4.1、E4.4、P4.8 AP4.8 MP4.2 第五章反馈控制系统的 性能 P235 E5.2、E5.4、P5.4 AP5.4 MP5.5 第六章反馈控制系统的 稳定性 P273 E6.4、E6.6、P6.6 AP6.3 MP6.2 第七章根轨迹法P325 E7.1、E7.6、E7.12、E7.14、 E7.20、P7.1、P7.3、P7.13 AP7.3 MP7.2 第八章频率响应方法P387 E8.1、E8.3、E8.5、P8.1、 P8.6、P8.15、P8.17、P8.24 AP8.4 MP8.5 第九章频率稳定性P453 E9.1、P9.1、P9.2、P9.4 AP9.1 MP9.2 第十章控制系统设计 两道题 见后注意:Bode图必须采用对数坐标纸绘制,根轨迹用直角坐标纸绘制。 第十一章非线性系统 一道题 见后 [说明]: 1、教材:《.现代控制系统》(第八版)[美]Richard C. Dorf 等著,谢红卫等译。高等教育出版社,2001.6。 2、基本题型必须完成,增强题型选作。 3、Matlab题型选作,并以*.m的形式发到邮箱:ligang@https://www.360docs.net/doc/2718556179.html,。

风力发电机控制原理

风力发电机控制原理 本文综述了风力发电机组的电气控制。在介绍风力涡轮机特性的基础上介绍了双馈异步发电系统和永磁同步全馈发电系统,具体介绍了双馈异步发电系统的运行过程,最后简单介绍了风力发电系统的一些辅助控制系统。 关键词:风力涡轮机;双馈异步;永磁同步发电系统 概述: 经过20年的发展风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制,目前主要的两种控制方式是:双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。 在讲述风力发电控制系统之前,我们需要了解风力涡轮机输出功率与风速和转速的关系。 风力涡轮机特性: 1,风能利用系数Cp 风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示: P---风力涡轮实际获得的轴功率 r---空气密度 S---风轮的扫风面积 V---上游风速 根据贝兹(Betz)理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为:Cpmax=0.593。 2,叶尖速比l 为了表示风轮在不同风速中的状态,用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量,称为叶尖速比l。 n---风轮的转速 w---风轮叫角频率 R---风轮半径 V---上游风速 在桨叶倾角b固定为最小值条件下,输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。从图1中看,对应于每个风速的曲线,都有一个最大输出功率点,风速越高,最大值点对应得转速越高。如故能随风速变化改变转速,使得在所有风速下都工作于最大工作点,则发出电能最多,否则发电效能将降低。

涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关,关系曲线见图2 。图中横坐标为桨叶尖速度比,纵坐标为输出功率系统Cp。在图2 中,每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线,倾角越大,曲线越靠左下方。每条曲线都有一个上升段和下降段,其中下降段是稳定工作段(若风速和倾角不变,受扰动后转速增加,l加大,Cp减小,涡轮机输出机械功率和转矩减小,转子减速,返回稳定点。)它是工作区段。在工作区段中,倾角越大,l和Cp越小。 3,变速发电的控制 变速发电不是根据风速信号控制功率和转速,而是根据转速信号控制,因为风速信号扰动大,而转速信号较平稳和准确(机组惯量大)。 三段控制要求: 低风速段N<Nn,按输出功率最大功率要求进行变速控制。联接不同风速下涡轮机功率-转速曲线的最大值点,得到PTARGET=f(n)关系,把PTARGET作为变频器的给定量,通过控制电机的输出力矩,使风力发电实际输出功率P=PTARGET。图3是风速变化时的调速过程示意图。设开始工作与A2点,风速增大至V2后,由于惯性影响,转速还没来得及变化,工作点从A2移至A1,这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率,机组加速,沿对应于V2的曲线向A3移动,最后稳定于A3点,风速减小至V3时的转速下降过程也类似,将沿B2-B1-B3轨迹运动。 中风速段为过渡区段,电机转速已达额定值N=Nn,而功率尚未达到额定值P<Pn。倾角控制器投入工作,风速增加时,控制器限制转速升,而功率则随着风速增加上升,直至P=Pn。 高风速段为功率和转速均被限制区段N=Nn/P=Pn,风速增加时,转速靠倾角控制器限制,功率靠变频器限制(限制PTARGET值)。 4,双馈异步风力发电控制系统 双馈异步风力发电系统的示意见图4,绕线异步电动机的定子直接连接电网,转子经四象限IGBT电压型交-直-交变频器接电网。 转子电压和频率比例于电机转差率,随着转速变化而变化,变频器把转差频率的转差功率变为恒压、恒频(50HZ)的转差功率,送至电网。由图4可知: P=PS-PR;PR=SPS;P=(1-S)PS P是送至电网总功率;PS和PR分别是定子和转子功率 转速高于同步速时,转差率S<0,转差功率流出转子,经变频器送至电网,电网收到的功率为定、转子功率之和,大于定子功率;转速低于同步转速食,S>0,转差功率从电网,

现代电气控制系统安装与调试赛题B题资料

现代电气控制系统安装与调试赛题B 题资料

全国职业院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试(B题) 工 作 任 务 书 (总时间:240分钟) 场次号工位号

注意事项 一、本任务书共14页,如出现缺页、字迹不清等问题,请及时向裁判示意,进行任务书的更换。 二、在完成工作任务的全过程中,严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中,低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范(GB50254-96)》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路,若现场设备安装调试有疑问,须经设计人员(赛场评委)同意后方可修改。 四、竞赛过程中,参赛选手认定竞赛设备的器件有故障,可提出更换,器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时,每次扣参赛队3分;若因人为操作损坏器件,酌情扣5-10分;后果严重者(如导致PLC、变频器、伺服等烧坏),本次竞赛成绩计0分。 五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下,场次号和工位号以现场抽签为准。 六、参赛选手在完成工作任务的过程中,不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。 七、比赛结束后,参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交,不得带离考场。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务: 一、按“平面仓库系统”控制要求,设计电气控制原理图,制定相应的I/O分配表,并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接(含主电路)和相关元件参数设置。 二、按“平面仓库系统”控制要求,编写PLC程序及触摸屏程序,完成后下载至设备PLC及触摸屏,并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置,参考X62W铣床电气原理图,排除机床电气控制电路板上所设置的故障,使该电路能正常工作,同时完成维修工作票。 本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成,该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。操作过程中,须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定。

现代控制系统综合课程设计指导书(12自动化)

信息与电气工程学院 课程设计指导书 课程设计名称:现代控制系统综合课程设计适用专业:12级自动化 制订时间:2014.12. 自动化工程系

一、目的任务 通过电气控制装置的设计实践,了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识,达到灵活应用的目的。PLC 设计必须满足生产设备和生产工艺的要求,因此,设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程,在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主,在独立完成设计任务的同时,还要注意其他几方面能力的培养与提高,如独立工作能力与创造力;综合运用专业及基础知识的能力,解决实际工程技术问题的能力;查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力;工程绘图的能力;书写技术报告和编制技术资料的能力。 二、设计内容 1.基本原则 (1)应能满足控制对象的工艺要求,保证能按工艺流程准确、可靠的工作。 (2)系统构成应力求简单、实用,系统易操作、调整,检修方便。 (3)设计合理,经济,能发挥PLC控制的优点。 2.基本步骤 (1)工艺分析 对一个控制系统进行设计之前,首先必须对控制对象进行调查,搞清楚控制对象的工艺要求、工作特点。明确划分控制各个阶段的特点和各个阶段的转换条件,画出完整的功能图或控制流程图。 (2)机型选择 机型选择包括功能选择、I/O点数确定和内存估计等内容。 (3)外部电路设计 硬件部分的设计和配置包括外部电路设计、电气控制系统接线图、设计组件装置配图和外部电气原理图,并在此基础上设计制作电气控制柜、操作台,进行PLC的安装和配线。PLC的外围电路包括I/O接口电路、电源电路和接地电路、执行电路(电动机、电磁阀等)的主电路和一些不经过PLC的控制、保护电路等。 (4)程序设计 在进行硬件配置的同时,可同步进行PLC控制软件的设计工作,主要任务是根据控制要求抱工艺流程图转换成梯形图控制程序。应在熟练掌握PLC指令系统的基础上,充分合理地应用PLC 指令,最大限度地发挥PLC控制的优点。在设计控制程序时,要注意将所使用到的软继电器(内部辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等)列表,表明用途,作为系统设计的资料,以便在程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。 (5)程序初调 程序编制好后,可使用编程工具将程序输入PLC中,然后用开关板和PLC上的输出指示灯模拟输入信号和控制对象,进行程序功能的初步调试。

风力发电系统有哪些设备组成

二、风力发电系统有哪些设备组成 2.1 基本原理和部件组成如下: 大部分风电机具有恒定转速,转子叶片末的转速为64米/秒,在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子,被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的,因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。 大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去,并向叶片的根部移动,直至到转子中心,你会发现风从很陡的角度进入(比地面的通常风向陡得多)。如果叶片从特别陡的角度受到撞击,转子叶片将停止运转。因此,转子叶片需要被设计成螺旋状,以保证叶片后面的刀口,沿地面上的风向被推离。 2.2 风电机结构 机舱:机舱包容着风电机的关键设备,包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子,即转子叶片及轴。 转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上,每个转子叶片的测量长度大约为20米,而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心:转子轴心附着在风电机的低速轴上。 低速轴:风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上,转子转速相当慢,大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管,来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴,它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸:高速轴以1500转每分钟运转,并驱动发电机。它装备有紧急机械闸,用于空气动力闸失效时,或风电机被维修时。 发电机:通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上,最大电力输出通常为500至1500千瓦。

偏航装置:借助电动机转动机舱,以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常,在风改变其方向时,风电机一次只会偏转几度。 电子控制器:包含一台不断监控风电机状态的计算机,并控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热),该控制器可以自动停止风电机的转动,并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。 液压系统:用于重置风电机的空气动力闸。 冷却元件:包含一个风扇,用于冷却发电机。此外,它包含一个油冷却元件,用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。 塔:风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势,因为离地面越高,风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔,也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全,因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标:用于测量风速及风向。 蓄电池:是发电系统中的一个非常重要的部件,多采用汽车用铅酸电瓶,近年来国内有些厂家也开发出了适用于风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池。也有选用镉镍碱性蓄电池的,但价格较贵。 控制器和逆变器:风力机控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电,以保证蓄电池不至于过充和过放,以保证蓄电池的正常使用和整个系统的可靠工作。目前风力机控制器一般都附带一个耗能负载,它的作用是在蓄电池瓶已充满,外部负荷很小时来吸纳风力机发出的电能。 逆变器:逆变器是把直流电(12V、24V、36V、48V)变成220V交流电的装置,因为目前市场上很多用电器是220V供电的,因此这一装置在很多应用场合是必须的。 2.3 风电机发电机 风电机发电机将机械能转化为电能。风电机上的发电机与你通常看到的,电网上的发电设备相比,有点不同。原因是,发电机需要在波动的机械能条件下运转。 2.3.1 输出电压

造大类现代电气控制系统安装与调试

2015年全国职业院校技能大赛 比赛项目方案申报书 类别(国赛新项目) 申报项目:现代电气控制系统安装与调试申报单位:全国机械职业教育教学指导委员会 自动化专业教学指导委员会拟举办年份: 2014年 方案申报负责人:汤晓华 电话: 手机: 邮件: 通讯地址:天津市海河教育园区雅深路2号邮政编码: 300350 申报时间: 2013年10月28日

一、赛项名称:制冷与空调设备组装与调试 二、赛项组别: 中职组 三、所属产业类型: 现代装备制造业 四、在现行高职专业目录中的分类 机电设备类:制冷与空调技术制冷与空调设备维修 五、赛项方案设计团队构成 (包括行业、企业、职业院校的成员比例,成员姓名、单位、年龄、职称、职务、工作任务、联系方式等): 行业、企业人员比例:50%;院校人员比例:50% 汤晓华 天津中德职业技术学院教务处副处长副教授41岁赛项总体策划 陈传周中国·亚龙科技集团总经理

六、赛项目的 本赛项适应现代产业升级需求,覆盖制冷与空调技术、制冷设备安装与维修等众多专业的专项技术和专业核心技术技能,通过竞赛引领教育与产业、学校与企业、课程设置与职业岗位的深度衔接,引领全国职业院校制冷专业建设、实训基地建设、师资队伍的提升、课程教学的改革和优化,培养有精湛现代电气控制系统安装与调试的实践能力、创新能力的高端技能型专门人才。 赛项以项目为载体,以提高学生专业技能为目标,展示中职院校人才培养、专业建设、课程改革的最新成果及师生良好的精神面貌;检阅参赛选手制冷与空调专业学生扎实的理论知识与熟练的实践操作技能及参赛选手设备安装设计、调试、故障诊断、维修及职业素养;引领教学内容与岗位要求、教学方

风力发电系统运行及控制方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2718556179.html, 风力发电系统运行及控制方法 作者:胡飞 来源:《中国科技纵横》2016年第24期 【摘要】随着各类新型能源的开发与使用,风力发电系统作为一种新能源也逐渐应用于 人们的生活与工作中,风力发电系统的使用不仅可以减少煤炭等资源的应用,保护环境,减少污染环境的气体,也可以不断地为我国提供安全、高效率的供电质量。本文就主要针对风力发电系统的运行及控制进行相关探究。 【关键词】风力发电系统运行控制方法 在提倡无污染、高效率发展的今天,各个国家也都在相继追求与研究风能以及其他各类新能源的发展,尤其是在现在这个能源及其短缺的情况下,风力发电系统的研究更显得极为重要。依据各种各样的运行方式和控制技术,风力发电系统可以分为恒速恒频系统和变速恒频系统,都可以有效地利用风能。 1 风力发电系统的系统结构 风力发电系统的系统结构主要是由风轮、齿轮箱、发电机和变流设备等设备组成,其中风轮主要是用于捕捉风能,然后再进一步将捕捉到的风能转化为机械能,而机械能转化为人们可以进一步使用的风能主要是由发电机来完成的,最终再由变流设备将发电机发出的频率转化为一样频率的交流电,再移送至电网就可以达到发电的目的。 在风力发电机中以小型风力发电系统为例进行简单介绍,小型风力发电系统主要是由小型风力机、交流发电机、三相不控整流桥、Boost变换器、单相并网逆变器、滤波器、直流调压负载以及本地用户负载等各个部分组成,这几大部分相互调节,和谐运作,共同促进了风力发电系统的正确运行与控制。 在对风力发电系统的运行控制过程中,为了实现风力发电机的最大功率跟踪,研究人员对Boost变换器进行了一系列的相关控制研究。 2 风力发电系统的运行 风力发电系统主要包括两种运行状态,即为最大风能追踪状态与额定功率运行状态。 2.1 最大风能追踪状态 风力发电系统的最大风能追踪状态,就是指当风速比额定风速低时,但是为了达到该风力发电机的最大输出功率,要不断地让风轮的转速随着风波的变化而不断变化,从而可以最大程度的利用风能,提高最大风能利用系数。

现代控制理论的应用----王力2011117322

现代控制理论的应用----王力2011117322 现代控制理论的应用 2011117322 王力物联网工程现代控制理论:狭义的是指60年代发展起来的采用状态空间方法研究实现最优控制目标的控制系统综合设计理论;广义的

是指60年代以来发展起来的所有新的控制理论与方法。 采用状态观测器对系统状态进行估计(或称重构)实际反馈控制主要优点是理论体系严谨完整;可获得理想的最优控制性能,设计过程较少依赖经验试凑;主要缺点是要求系统模型准确,否则实际控制性能并非最优,即控制系统鲁棒差;理论较抽象,缺乏直观性,不易理解,需要较多数学知识;性能指标函数中的加权Q和R选取无定量准则可循,也需凭经验选取,故设计结果也与设计人员有关。 自动控制系统是指为实现自动控制目标由自动化仪表与被控对象所联接成闭环系统。其组成结构是由被控对象、测量代表、控制器或调节器和执行器构成反馈闭环结构,其形式有单回路形式和串级双回路形式;性能指标:定性的有稳(定性)、准(确性)、快(速性);控制律(或控制策略、控制算法):控制系统中控制器或调节器所采用的控制策略,即用系统偏差量如何确定控制量的数学表示式。 现代控制理论主要应用于航空类飞行器控制现代控制理论是基 于时域的系统分析方法,目前基本都是高端如火箭发射,导弹制导之类的复杂系统基于动态矩阵的预测控制等。比如在汽车中运用的自适应控制,汽车制动防抱死系统的控制,自适应估计等定速巡航系统的初衷是让车辆运行在最佳的发动机转速—油耗平衡点,汽车发动机的转速跟扭矩、油耗是有一定比例关系的,单位距离油耗最省的发动机转速所对应的速度就是巡航速度,这个定速巡航巡航系统就是个典型的现代控制系统,车辆快了,它帮你松油门,车辆慢了,它帮你踩。现代控制理论的应用于实际存在的很大的问题是系统模型是否准确

风力发电系统及稳定性

风力发电系统及稳定性 2.1风力发电概述 风能是当今社会中最具竞争力,最有发展前景的一种可再生能源,将风能应用于发电(即风力发电)则是目前能源供应中发挥重要作用的一项新技术。研究风力发电技术对我国大型风力发电机组国产化及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要意义。 与火力发电相比,风力发电有其自己的特点,具体表现在一下几个方面:1):可再生的洁净资源。风力发电是一种可再生的洁净能源,不消耗资源,不污染环境,这是风力发电所无法比拟的优点。 2):建设周期短。一个万千瓦级的风力发电场建设期不到一年。 3):装机规模灵活。可根据资金情况决定一次装机规模,有一台的资金就可安装投产一台。 4):可靠性高。把现代科技应用于风力发电机组可使风力发电可靠性大大提高。中大型风力发电机可靠性从20世纪80年代的50%提高到98%,高于火力发电,并且机组寿命可达20年。 5)造价低。从国外建成的风力发电场看,单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电,和常规能源发电相比具有竞争力。 6)运行维护简单。现在中大型风力机自动化水平很高,由于采用了微机技术,实现了风机自诊断功能,安全保护更加完善,并且实现了单机独立控制,多级群控和遥控,完全可以无人值守,只需定期进行必要的维护,不存在火力发电中的大修问题。 7)实际占地面积小。据统计,机组与监控,变电等建筑仅占火电场1%的土地,其余场地仍可供农,牧,渔使用。 8)发电方式多样化。风力发电既可并网运行,也可与其他能源,如柴油发电,太阳能发电,水力发电机组成互补系统,还可以独立运行,对于解决边远无电地区的用电问题提供了现实可行性。 2.11 国外风电发展现状 20世纪70年代石油危机发生以来,西方发达国家积极地寻求新的能源,风力发电应运而生。风电在国外发达国家相当普及,尤其是德国,西班牙,美国等国家,风电所占的比重很大。2011年全球新增装机容量超过4000万kw,累计装机容量超过2.37亿kw。据2012年世界风电报告,2011年全球风电累计装机容量排名前十位的国家如图2-1所示,2011年各国风电累计装机容量占比2-2所示。

风力发电控制系统

贝加莱风力发电控制系统 2009-05-18 09:24 1、蓬勃发展的风电技术 风力发电正在中国蓬勃发展,即使在金融危机的大形势下,风力发电行业仍然不断的加大投资。在2008年,风力发电仍然保持着30%以上的强劲增长势头,包括Vestas、Gemsa、GE、国内的金风科技、华锐、运达工程等其订单交付已经到2011年后。 国内的风力发电控制技术起步较晚,目前的控制系统均是由欧洲专用控制方案提供商提供的专用系统,价格高昂且交货周期较长。开发自主知识产权的控制系统必须要提上日程,一方面,由于缺乏差异化而使得未来竞争中的透明度过高,而造成陷入激烈的价格竞争,另一方面,寻找合适的平台开发自主的风电控制系统将使得制造商在未来激烈竞争中获得先手。 然而,风电控制系统必须满足风电行业特殊的需求和苛刻的指标要求,这一切都对风力发电的控制系统平台提出了要求,而B&R的控制系统,在软硬件上均提供了适应于风力发电行业需求的设计,在本文我们将介绍因何这些控制器能够满足风力发电的苛刻要求。 2、风力发电对控制系统的需求 2.1高级语言编程能力 由于功率控制涉及到风速变化、最佳叶尖速比的获取、机组输出功率、相位和功率因素,发电机组的转速等诸多因素的影响,因此,它包含了复杂的控制算法设计需求,而这些,对于控制器的高级语言编程能力有较高的要求,而B&R PCC产品提供了高级语言编程能力,不仅仅是这些,还包括了以下一些关键技术: 2.1.1复杂控制算法设计能力 传统的机器控制多为顺序逻辑控制,而随着传感器技术、数字技术和通信技术的发展,复杂控制将越来越多的应用于机器,而机器控制本身即是融合了逻辑、运动、传感器、高速计数、安全、液压等一系列复杂控制的应用,PCC的设计者们很早就注意到这个发展方向而设计了PCC 产品来满足这一未来的需求。 为了满足这种需求,PCC设计为基于Automation Runtime的实时操作系统(OS)上,支持高级语言编程,对于风力发电而言,变桨、主控逻辑、功率控制单元等的算法非常复杂,这需要一个强大的控制器来实现对其高效的程序设计,并且,代码安全必须事先考虑,以维护在研发领域的投资安全。 2.1.2功能块调用 PCC支持PLCopen Motion、PLCopen Safety和PLCopenHydraulic库

《2017现代控制系统实验报告》

现代过程控制课程实验报告 实验名称 1.单容水箱对象特性测试 2.双容水箱特性的测试 3.上水箱液位PID整定实验 4.串接双容水箱液位PID整定实验 5.锅炉内胆水温PID控制实验 6.水箱液位串级控制系统 学院 班级 学号 姓名 任课教师 学期

实验一 单容水箱特性的测试 一、实验目的 1.掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法,并记录相应液位的响应曲线。 2.根据实验得到的液位阶跃响应曲线,用相关的方法确定被测对象的特征参数T 和传递函数。 二、实验设备 1.THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2.计算机及相关软件 3.万用电表一只 三、实验原理 1-1 单容水箱特性测试结构图 图1-1 单容水箱特性测试结构图 由图1-1知,对象的被控制量为水箱的液位H ,控制量(输入量)是流入水箱中的流量Q 1,手动阀V 1和V 2的开度都为定值,Q 2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系,在平衡状态时 02010=-Q Q (1)

动态时,则有 12dV Q Q dt -= (2) 式中 V 为水箱的贮水容积,dV dt 为水贮存量的变化率,它与H 的关系为: dV Adh =,即dV dh A dt dt = (3) A 为水箱的底面积。由上式得 12dh Q Q A dt -= (4) 基于S R h Q = 2,s R 为阀V 2 的液阻,则上式可改写为 1s h dh Q A R dt - = 即 1s dh AR h KQ dt += 或写作 1()()1 H s K Q s TS =+ (5) 式中s AR T =,它与水箱的底积A 和V 2的s R 有关;K=s R 。 式(5)就是单容水箱的传递函数。 若令01()R Q s S =则式(5)可改为 00()1R R KR K T H s K S S S S T T = ?=-++ 对上式取拉氏反变换得 0()(1)t h t KR e τ-=- (6) 当t →∞时,0()h KR ∞=,因而有0()/K h R =∞=输出稳态值/阶跃输入 当t=T 时,则有100()(1)0.6320.632()h T KR e KR h -=-==∞

样题现代电气控制系统安装与调试

2015年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛项 2015年全国职业院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 【样题】 (总时间:240分钟) 工 作 任

务 书 工位号场次号 1 2015年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛项 请按要求在4个小时内完成以下工作任务:一、按“标签打印系统控制说明书”,设计电气控制原理图,并 按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接(含主电路)和相 关元件参数设置。 二、按“标签打印系统控制说明书”,编写PLC程序及触摸屏程序,完成后下载至设备PLC及触摸屏,并调试该电气控制系统达 到控制要求。 三、参考╳╳╳床电气原理图,排除╳╳╳床电气控制电路板上 所设置的故障,使该电路能正常工作,同时完成维修工作票。 请注意下列事项:

一、在完成工作任务的全过程中,严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。 二、电气安装中,低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范(GB50254-96)》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路,若现场设备安装调试有疑问,须经设计人员(赛场评委)同意后方可修改。 四、所编PLC程序保存到计算机的D盘文件夹中,文件夹名称以工位号命名,选手需按指定路径将程序存盘。 2 2015年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛项 标签打印系统控制说明书 一、标签打印系统运行说明标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作,具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统。 标签打印系统由以下电气控制回路组成:打码电机M1控制回路【M1为双速电机,需要考虑过载、联锁保护】。上色电机M2控制回路【M2为三相异步电机(不带速度继电器),只进行单向正转运行】。传送带电机M3控制回路【M3为三相异步电动机(带速度继电器),由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz,第二段速

风力发电系统控制策略探究

风力发电系统控制策略探究 发表时间:2018-06-25T16:45:38.270Z 来源:《电力设备》2018年第3期作者:吴的金 [导读] 摘要:风能属于可再生能源,分布广泛,使用时不会对自然环境造成破坏,其作为替代能源的意义将更加突出。 (福建省福能新能源有限责任公司福建省莆田市 351100) 摘要:风能属于可再生能源,分布广泛,使用时不会对自然环境造成破坏,其作为替代能源的意义将更加突出。对风力发电的研究广泛,其对象可以控制的主要是制造叶片、发电机以及风电系统的控制策略,为了实现风电的最优控制效果,需要考虑多方面因素,使问题变得更加复杂。本文对风力发电系统的控制策略进行了探讨,希望能对相关从业 关键词:风电;发电系统;控制;策略 前言:风是一种可再生、取之不尽、用之不竭的无污染和巨大的能源储备,属于自然能源的范畴,风能利用是相对简单的,它不同于煤、石油和天然气,需要先从地下开采处理;不同于水,必须为了推动涡轮运转建造一个大坝;也用于不同的原子的能量,需要花费大量的成本和技术研发。风力发电发电成本相对稳定,环境污染小,发展前景广阔。特别是沿海岛屿、草原、牧区、山区、高原缺水、缺乏燃料和运输的地方,因地制宜地合理利用风能具有重大的现实意义。 1控制风电系统的必要性 由于自然风速和风向的随机变化,风力发电机组必须自动切入电网,切断电网、输入功率、风轮主动风以及运行中的故障检测和保护。风力发电的变桨距调速技术,变桨距变速运行控制技术,基本实现了风力发电向电网供电的最终目标。功率调节是风力发电机组的关键技术之一。功率调节方法包括三种控制方法:定距失速调节、变桨距调节和主动失速调节。根据定桨距恒速变桨距变速风力涡轮机的操作,系统的风速和风向变化机组并网和离网,加强控制风机控制,也可以控制变桨距系统的速度和动力装置,以提高机组的运行效率和安全可靠性,促进和提高电力质量。 2、风力发电机组的风力机控制策略 风力涡轮机将风能转化为系统的机械能。它是整个系统能量的输入,风轮也可以改变能量输入。我们通过风轮实现对系统的控制。根据公认的贝兹理论,风能转化为电能的比例实际上可以达到59.3%。为了实现风力发电系统的最大转化率,必须保证风能的最小消耗。对于单侧风轮,有三种主要的控制方法来获得最大功率。 2.1叶尖速比(TSR)控制 叶建素是转子的最外缘,这是由风驱动风叶旋转,风力数值风轮转速和边缘处的风速称为叶尖速度比。叶尖速比通过控制叶尖速度比达到系统的优化,我们根据不同的风速来确定最佳叶尖速比,在自然中控制最佳的风力转速,风速不可调,所以我们可以通过改变叶尖速度达到的控制效果,可以改变风轮转矩,改变风轮边缘速度的大小,以获得最佳的速度和最佳叶尖速比。 2.2功率信号反馈(PSF)控制 对于电力信号控制,这种方法的基础是根据条件改变风力发电机组的功率。根据功率关系绘制相应的最大功率曲线,然后根据功率曲线进行运算。一般来说,在实际工作中,比较系统最大功率和实际输出功率之间的差异,并得出它们之间的差异。在此基础上,对转子力矩进行一定的调整,得到了最大功率。使用这种方法的最大优点之一是降低了与第一种方法相比的控制成本。但也存在一个问题:如何在正常运行中获得最大功率曲线。 2.3搜索(HCS)控制 功率点的图像像抛物线一样,被认为是一个小山,最高点是最大功率点。当我们不确定当前的工作点在哪里时,我们可以适当地提高风力涡轮机的速度,并且系统的直流功率将会改变。如果直流电功率增加,它将在山的左侧,反之亦然。用该方法确定风轮转速的最高点。然而,这种方法有一些缺点。风轮转动惯量大时,很难改变转速。 3、风力发电机组及其电力电子变换器的控制策略 3.1、风力的能量来自风,需要在高空完成能量转换,因此需要高效率、高质量的发电机和一系列设备。永磁发电机的发电损耗小,发电效率高。在生产过程中,可以采用模块化制造,降低整个生产成本。同时,在过程中控制风力发电系统,一般采用矢量控制方式,这种方式的主要原因是,这种控制方法可以实现对解耦之间的电流控制有效,对功率因数的控制系统相对简单。 3.2、在风力发电系统中会经常去使用电力电子变换器,电力电子变换器具有以下特点;使用面较宽,满足良好的、高效的大型风力发电系统的使用要求;风力发电的能量转换率要求是非常高的,要加强转换为高通传输效率;可以调节无功功率,满足功率因数的变化;尽可能的减少变化对电能质量的损耗,谐波失真尽可能小;用于高可靠性设备层有一定的要求,安全系数高;要保持较高的运行效率、功率范围大;而低的电力电子变换器的设备成本高。使用PWM整流器,可以实现系统的最大功率控制。在整流器运行过程中,矢量控制可以实现有功功率与无功功率的解耦,从而获得满足实际需要的无功功率,同时输出有功功率最大值。保证直流环节的最终实现,实现无功功率和有功功率调节系统。 4、风力发电中的谐波消除与无功补偿 4.1我们需要在发电过程中尽可能地减少谐波。谐波会使电能质量整体下降。它会影响电力系统的电压和频率,从而造成无功功率与有功功率之间的不平衡,降低功率因数。在实际过程中产生谐波铜损和铁损增加所引起的超同步共振发生器;热故障可导致各种电力设备,影响系统的运行;避免系统和控制电路故障,传感器测量不准确;谐波会使一些电子设备造成损害。为了减少造成的危害,总结了几种方法来减少或消除谐波:电气设备等电力转换器的使用,不同的相位偏移和谐波;谐波会增加无功功率,我们采取的方法调整电容的变化,从而减少谐波危害,采取三角形连接;三角形连接可有效降低谐波进入;选择合适的滤波器可以有效地减少谐波。 4.2无功功率消耗 在电网中存在电感元件,但电感元件通过电压、无功消耗,只能使电感元件的电压不下降,当有高压时,通过电感元件的电流大,发热元件被破坏。瘫痪线。因此,需要对风电系统的无功功率进行补偿,以抑制谐波。无功补偿可通过电容器进行补偿。但也有它的缺点。例如,同时切换大容量电容器会引起电压波动。另外,电容器投切方式滞后,影响补偿效果。 5、分布式风力发电系统的控制设计 本文建立的分布式风力发电系统的基本工作原理如下:风力机捕获风能,然后无刷直流发电机的风能转化为电能,无刷直流输出直流

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