恒溫箱溫度控制系統(tǒng)的設計【采用STC12C5A60S2單片機-獨家畢業(yè)課程設計帶任務書+開題報告+外文翻譯】,恒溫箱,溫度,控制系統(tǒng),設計,采用,采取,采納,stc12c5a60s2,單片機,獨家,畢業(yè),課程設計,任務書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯
11223344D B 2016/6/1 E:\ \..\y:755300K,0K,00D)R)0)1)8)9)10)11)12)13)14)15)按鍵電路 02. 5過零檢測04. 加熱負載驅動電路05. 蜂鳴器驅動07. 熱電偶信號處理電路 電池儲能加強風力發(fā)電機在電力 系統(tǒng)集成 . . 要 風力發(fā)電，因其在電網的電網穿透率因而正在覆蓋到世界各地。由于其隨時間變化的性質和造成穩(wěn)定性的問題，風力發(fā)電是一直波動的，這種弱的互聯(lián)風在電網的發(fā)電來源會直接影響電能質量和它的可靠性，局部能源庫應當賠償波動功率和支持加強電力的風力發(fā)電機系統(tǒng)。在本文中提出了在電流控制模式下電壓源逆變器 (能，即通過直流總線的電池。風力發(fā)電測量出風速的變化，并儲存在蓄電池中，這個儲能直流電壓保持在整個剛性總線的電壓源逆變器上，所提出來的方案提高了電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性和維護單位功率因數(shù)，它也可以運行在電力系統(tǒng)的獨立模式 下，在風力發(fā)電的功率交換和動態(tài)情況下的負載是可行的，在普通點耦合時能保持規(guī)范的電能質量。它加強了電力系統(tǒng)的薄弱電網部分，在這種控制策略評估動態(tài)條件使用測試模擬系統(tǒng)，結果通過比較，驗證了控制器的性能。 關鍵詞 ： 能質量； 風能發(fā)電系統(tǒng)。 在最近幾年，風力發(fā)電已經作為一種干凈的和取之不盡，用之不竭的新能源而備受關注的，風力發(fā)電的普及率已經在世界各地持續(xù)增加，電力發(fā)電可再生能源投資的增長速度也正在世界范圍內增加，德國大約有 16%的電力來自風能， 丹麥也有 12%電力來自風能，美國正在計劃產生 20%的來自風能的電力，印度是全球第五大風能生產國，其在 2009年總風電潛力估計為 45195兆瓦，裝機容量為 10925兆瓦。然而，風電場輸出功率是波動的，并且會影響到互聯(lián)電網 。所以這就 需要一些措施來減少輸出波動率并保持在網格的電能質量。 已經做了很多評估研究試圖減輕風力發(fā)電系統(tǒng)的影響，在互聯(lián)電網系統(tǒng)有一些基于氫，電容器，電池儲能和超導磁儲能的形成研究。在日本，電池儲能被用于減緩風電場穩(wěn)定短期波動輸出的變化，提出了大量的能量儲存為了提供所需設備去管理風電波動，加強風力吸收，實現(xiàn)節(jié) 省燃料成本，并減少 放的目的。提出的一種統(tǒng)計方法就是利用兩節(jié)電池儲能，其中風力是用于一個充電電池儲存，而另一個是用于放電電池儲存，該控制方法是為電池充電狀態(tài)提出的，靜態(tài)補償器和儲能電池固定速度的風力發(fā)電機為電力系統(tǒng)提高了電能質量和增加了穩(wěn)定性。風力發(fā)電滲入到電力系統(tǒng) 將會增加對風力變速的進一步運用以容納電力系統(tǒng)的最大功率，因此，它通過今天的電池儲能促進了風力發(fā)電系統(tǒng)，電池儲存能對充電放電快速反應，使它在電力系統(tǒng)中作為一個恒定電壓源，當風速波動，特別是在高輸出低于正常運行速度時，電池儲存是有效的，因此，輸出曲線平滑很大程度上取決于電池的儲能能力。 在本文中，該系統(tǒng)在加強電力系統(tǒng)上是高效和經濟。為了驗證該系統(tǒng)的有效性，電池儲存和風力發(fā)電系統(tǒng)提出了電流電壓源逆變器的控制方式，位置控制器在模擬運行是基于瞬時建模的，提出電能儲存的控制 系統(tǒng)有以下目標： *在公共耦合總線的單位功率因數(shù) *風力發(fā)電機的無功功率支持和電池負載 *在電網故障情況下獨自操作 本文結構如下：第 2部分介紹了廣義薄弱網絡系統(tǒng)，第 3部分給出了系統(tǒng)配置加強了電力系統(tǒng)，第 4 部分提出了數(shù)學模型，第 5 部分介紹了系統(tǒng)的性能，第 6 部分是結論總結。 廣義風力發(fā)電機接口系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中對各側都有電壓，風力發(fā)電機所連接的總線是電力系統(tǒng)中的一個薄弱節(jié)點，它可以通過阻抗連接到強大的網格上，如圖 在廣義電力系統(tǒng)中，三相電源被對稱地發(fā)送，線電壓與 3 倍相電壓相等，并且總的三相功率恒定，電壓降阻抗可以寫成： 2= 3 （ 1） 其中 2是均方根 (壓， 在公共連接點 （ ，風電場和本地負載也連接起來，風力連接的短路功率 Z/1k ? (2) 圖 1 風力發(fā)電量的變化通過阻抗 Z 就會引起電流的變化，這些電流的變化又會引起電壓變化。在實踐中，使網絡連接短路比小于 可以避免的，因為它增加了電壓波動被稱為弱網格。 阻抗 Z=R+遍存在的阻抗諧波為： Z h = R + (3) 其中 就是說，感應電抗隨著頻率線性變化。 風力發(fā)電量和負荷的組合表示為 P+中 P 是有功功率， Q 是無功功率。無功功率則依賴于電壓和電流相位之間的移動，如式 （ 4） ： )PQ(??? (4) 風力的無功功率對電壓 些影響依賴于本地負載和反饋的電網阻抗，因此，在風能產生電力系統(tǒng)中使用能量儲存系統(tǒng)去強化弱電網是很有必要的。 3 該儲能加強了風力產生的網格在電力系統(tǒng)上配置其工作原理和所述開關逆變器的控制策略，如圖 2所示： 圖 在這個系統(tǒng)中，電源電流的大小是通過瞬時電流源、功率變換器和負載來測定的，電池作為一種能源達到電壓調節(jié)的目的，該風能發(fā)電系統(tǒng)被連接到不受控制的整流橋，其輸出電壓為可變直流，并且連接到電池儲存充電。該電池還可以從低需求的電 網中帶電，用于調峰需求，誤差電流可以在公共耦合點的網格注入電流控制電壓源逆變器。 利用該控制策略去加強風力發(fā)電系統(tǒng)，如圖 3所示。 在實施控制策略并入電網系統(tǒng)過程中，直流環(huán)節(jié)需要通過功率變換器連接風能發(fā)電系統(tǒng)并入電網中，感應發(fā)電機的輸出是通過整流器的第一輪轉換，電池儲能系統(tǒng)的（ 直流電壓與參考值連接，它的誤差會被送入比例積分器，比例積分控制器的輸出被乘以一個基準正弦波發(fā)生器，因此，可以得到預期的參考電流 I*際電流可以通過電流傳感器從所需的參考電流檢測和削減出來，使誤差發(fā)送到滯后電流模式控制器生成開關模式。因此，這種控 制策略在電網系統(tǒng)的開關逆變器中作為一種瞬時脈沖寬度調制的電流反饋控制方法（ 圖 圖 逆變器運行的電流控制模式表現(xiàn)為： )'(L/i)R(?????（ 5） )'(Li/i)R(?????（ 6） )'(L/i)R(????? (7 ) C/)??? (8) 逆變器電壓，，和壓，ii,i 和是逆變器電流，通過和參考電流i*i,*i 和的比較獲得開關信號，，是實際的源電流，誤差電流ii,i ??? 和被應用于滯后控制器，會對開關電源產生正確的信號，是開關進行開和關的操作，直到電流超過或者低于有效值。在這種技術中，一種獨立的比較器用于驅動逆變器，一個三臂橋逆變器的導通狀態(tài)用三變量邏輯開關函數(shù)表示，分別是S,S 和。滯后控制器相位 A 反轉得到開關函數(shù) )i(?的特性，這一特性構成了所描述的磁滯回線。 2/S2/?? ???? （ 9） 其中， 1'A ?? 和 表示開關的狀態(tài)。 由于這種開關函數(shù)，逆變器用電源電流無諧波的方式將電流注入電網中。 注入的電流將會抵消一部分有反應性的和高次諧波的負載電流，從而提高功率因數(shù)，為了實現(xiàn)這個目標，電網檢測并產生電流同步逆變命令，一個三相平衡電壓源在電網上被表示為： )120ts V)120ts V)ts ????????? （ 10） 因此，對于比較的參考電流必須來自源（電網）電壓，這些電流可以表示為： )2 4 0ts 2 0ts Ii)ts ?????? （ 11） 其中 確保了控制電流源是為了看正弦波時電源電壓是否平衡。 風力發(fā)電系統(tǒng)和儲能電池系統(tǒng)是最合適的，因為它可以迅速注入或者吸收無功功率去穩(wěn)定電網，它還以非?？斓乃俣瓤刂七@些線路分布和傳輸系統(tǒng)。 風力電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型描述如下： 感應發(fā)單機已用風渦輪發(fā)電系統(tǒng)，因為它的優(yōu)點就是從變速原動機發(fā)電，與同等級的其他機器相比，更適合高速運行，便于維護，降低成本，電壓和頻率控制的電網，風力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率表示為： 3? (12) )3?? 是空氣密度， A(通過的渦輪葉片橫掃的區(qū)域，利用所有的風能是不可能實現(xiàn)的，因而只能提取一部分的風能，被稱為風力渦輪功率系數(shù) 下式表示： (13) 其中 ? (14) 這也被稱為 這個系數(shù)可以表示包含速度 ? 和傾角的函數(shù) ? ，它是一個高度非線性的 ? 和 ? 的函數(shù)的功能，如果機械扭矩 應用，可以很方便地生成系統(tǒng)，其中 ? 是計算渦輪轉速的。 bi e c hm e c h /? (15) 因此： )V,(fP w bi e c h ?? (16) pw in m e c h ??? (17) 其中， 位是 m/s。 圖 在逆變器中，電容器作為中間元件，減弱了風力發(fā)電系統(tǒng)，電網系統(tǒng)系統(tǒng)如圖 3所示，使用來建模的電容器比電 感更加有效和昂貴。 b)in v(dc)in v(?? （ 18） 其中 C 是電路電容， 形）是整流后的直流測電流， 是逆變器直流側電流，如圖 5所示。 電池存儲連接到直流電網，由一個電壓源 一個內部電阻 表，內部電壓隨著電池充電而變化，終端電壓 ? （ 19） 保持足夠的直流鏈接級以滿足電壓逆變器是很有必要的。 （ 20） 到線中性的電壓逆變器電壓，交換頻率是 2輸出頻率是 50 是調制指數(shù)（ 因此，這個直流線性電路專門為 800V。 直流環(huán)節(jié)電容計算為： C ? （ 21） 在電池儲存的分析系統(tǒng)中，電池的數(shù)學模型是依賴于系統(tǒng)研究的，電池模型的數(shù)據目前是作為終端的行為而言：相似的短期模型是將電壓源 一個內部電阻 聯(lián)起來研究的。電池的響應時間是依賴于它的電氣參數(shù)，實際上的一般使用鉛酸蓄電池。在電池存儲的應用上，直流環(huán)節(jié)的設計上大量的電池串聯(lián)產生所需要的操作電壓。 在電壓源逆變器上，轉換器的每個開關都被表示為一個二進制開關，該電阻的值是無限的，如果開關是關閉或者零或者是開啟的，那么該逆變器的輸出電壓方程可以如下書面表示過程： （ 22) 其中 對控制器的滯后型可以推導出逆變器的開關函數(shù)， B, 一 種從風能中提取的電池能量儲存的風力發(fā)電機方案如圖 2 所示，它是在統(tǒng)集成模塊中模擬出來， 步發(fā)電機，負荷模型等，這是已經建成的模擬系統(tǒng)，對于給定的系統(tǒng)仿真參數(shù)如表 1 中列出： 表 系統(tǒng)參數(shù) 規(guī)格 電源電壓 三相， 415V， 50源和線性電感 力發(fā)電機參數(shù)（感應參數(shù)） 15015V ， 50=4 ， ， ，均風速 5m/s 直流線性參數(shù) 直流線性電壓 800v， C=5 F? 整流橋參數(shù) 緩沖電阻 R=100? ， ， C=1 F? 逆變器參數(shù) 備，三臂橋類型 額定電壓： 1200V；正向電流： 50A；柵級電壓 +/遲開啟時間： 70遲關閉時間： 400耗 300W 電池存儲 直流電壓： 800v 接口變壓器 415 / 荷參數(shù) 三相 415v，非線性負荷 負載被認為是一個非線性負載的系統(tǒng)仿真，該系統(tǒng)的性能是為了改善電能質量而進行觀察，以及當電源不可用時可以支持負載。這個逆變器開關打開時間是 源電流是 載電流是 變器的電流測量和無逆變控制器電路也在單機運行模式中，從電源提供的電流是正弦，諧波等形式，該控制器系統(tǒng)如圖 6（ a）所示，系統(tǒng)負載電流如圖 6（ b） ，從逆變器注入的供電電流如圖 6（ c），間隔時間，負載電流將會是電源電流和逆變器電流相加。電網故障時間在 t=源電壓不可用，因此逆變器將會支持負載和利用風能發(fā)電機電池儲能系統(tǒng)作為一個獨立模式。 圖 a），源電流（ b），負載電流（ c）逆變器電流 圖 a），直流電壓（ b），風力發(fā)電機的整流電流 （ c） 電池供應電流（ d），充電電容放電 驅動風力發(fā)電機產生能量和在直流線性電路上提供一個非控制接口，可變速感應輸出發(fā)電機是速度依賴性的，將轉換輸出為直流電壓是很有必要的，直流環(huán)節(jié)電壓如圖 7（ a）所示，為了從風力發(fā)電機的負荷轉換成實用的電力，產生的電力供給電池充電整 流器，這種控制策略保持了恒定的直流電壓的直流環(huán)節(jié)，風力發(fā)電機整流電流如圖 7（ b）所示，電池電流提供的電流如圖 7; （ c）顯示，充電和直流放電電容器如圖 7; （ d） 在模擬系統(tǒng)上放電深度是不考慮的。 力發(fā)電機的性能 感應發(fā)電機和汽輪機是通過直流環(huán)節(jié)來進行電力轉移的，風力渦輪機是在 5m/s 風速時操作產生的，電流和電壓分別顯示在圖 8的（ a）和（ b）中。 比例積分控制器應用于控制系統(tǒng)，并且它的響應速度時極快的，它糾正了測量變量和期望設定值之間的誤差， 確定反應的電流誤差， 確定反應的最近的誤差之和， 制器用來增加超調量的變化，沉降時間消除了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，模擬的傳遞函數(shù)為： （ 23） 控制器的性能如圖 9 所示，這是用于穩(wěn)定在分布式電網的電壓，電源電流保持與電源電壓同步，這表明了常見的耦合觀點上的功率因數(shù)，它滿足了電能質量規(guī)范，同相電流源和電壓源的結果如圖 10所示。 圖 （ a） 三相電壓（ b）三相電流 圖 操作前后的電流波形可以分析電能質量測量，傅里葉表示的波形分析是無需系統(tǒng)控制器，電源電流信號的總的諧波失真（ 圖 11（ a）所示，測量的 它的諧波順序如圖 11（ b）表示。 當控制器是在開啟狀態(tài)時，在常見耦合下可以觀察電能質量改進，在操作中逆變器的放置和電源電流的波形如圖 12（ a），快速的傅里葉變換如圖 12（ b）所示。結果表明 標準范圍內已經得到了大大的提高，無逆變控制器和國際電工學標準的比較如表 2所示。 圖 圖 a）源電流和電流源的 a）源電流和電流源的 表 電流源諧波階 F 3 5 7 9 11 控制器 2 10 制器 際電工學標準 3 在電力系統(tǒng)中的加強風力能源儲存方案不僅能改善電能質量還支持實際的無功功率負載。 本文提出了風能提取方案與接口的電池儲能系統(tǒng)的有功和無功功率的交換電流控制模式去支持負載功率，滯環(huán)電流控制器是用來產生逆變器的開關信號的這樣一種方式，它將注入電流分布系統(tǒng)。該方案保持的單位功率因數(shù)和諧波源電流是在分布式網絡共同連接的，風力發(fā)電的交換是在直流母線的能量儲存和提供的穩(wěn)定狀態(tài)下調節(jié)的，這也使得在負載的瞬時需求中得到實際的潮流，這些建議是控制系統(tǒng)適用于快速注射或者吸收無功 /實際電力系統(tǒng)的功率流，電池能量儲存系統(tǒng)提供了快速的響應，提高了風電波動輸出下的性能，并且也提高了電壓穩(wěn)定性，該方案提供了一個選擇， 在可利用的風能中選擇最經濟的實際負載功率，電池、傳統(tǒng)的資源和系統(tǒng)支持去加強電力系統(tǒng)電能質量的規(guī)范。 F 9, 1, 011 23in is to of in to in In it is to in dc be in dc of of It be in in is at of It in is on by by of 1. n as a of in 8, 2010; 8, 2011. S. W. is he is a ( M. V. is is 6% 0%. US is to 0% is 5,195 MW 0,925 MW 009. of is of of to to so as to in a of to of on A in on of ]-[5]. of in to of ]. ]. of in is to is to ]. of of 9]. to 0],[11]. of to of to in it in s a or it as a in is at on In is . . F 9, 1, 011 24 to In to of of is is on ? at ? to ? in of is as to 2. he in on of is a in it is to , 1. In is as as is be 123Z?= (1) 12I is r.m.s is of to At of is 1. (2) 2of L L+1. in in in . in 2. In .5 to be as it to it is as + is at in of )LZ + (3) h is is to of is , is is is on as 4): 1?=????. (4) in an on 2. is on on it is to in 3. he to in is on on as 2. 315 V,50 ~=LV ia,b,2. of to of 15 V, 50Hz of , R, b,c et n of is by is as an of is to is dc to be in in be is in at of of he to is 3. In of a dc is to a is a dc at is is of is by a be is by so is to to as an of in as 4. 3. of 4. of is as sa ( )ii v v ? + ? (5) sb ( )ii v v ? + ? (6) sc ( )ii v v ? + ? (7) ib iS + (8) , , by * of , , to to N FF or In a is to of a is by A, C. of A=?() of a of a be , 21, 2?(9) h of A=0 S′ =1 of to in a is of To in a is at as )120 )120 )??=???? =+?