恒溫箱溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【采用STC12C5A60S2單片機(jī)-獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)帶任務(wù)書+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】

恒溫箱溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【采用STC12C5A60S2單片機(jī)-獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)帶任務(wù)書+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】,恒溫箱,溫度,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),采用,采取,采納,stc12c5a60s2,單片機(jī),獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書,開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯 電池儲(chǔ)能加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在電力 系統(tǒng)集成 . . 要 風(fēng)力發(fā)電，因其在電網(wǎng)的電網(wǎng)穿透率因而正在覆蓋到世界各地。由于其隨時(shí)間變化的性質(zhì)和造成穩(wěn)定性的問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電是一直波動(dòng)的，這種弱的互聯(lián)風(fēng)在電網(wǎng)的發(fā)電來(lái)源會(huì)直接影響電能質(zhì)量和它的可靠性，局部能源庫(kù)應(yīng)當(dāng)賠償波動(dòng)功率和支持加強(qiáng)電力的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(guò)直流總線的電池。風(fēng)力發(fā)電測(cè)量出風(fēng)速的變化，并儲(chǔ)存在蓄電池中，這個(gè)儲(chǔ)能直流電壓保持在整個(gè)剛性總線的電壓源逆變器上，所提出來(lái)的方案提高了電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性和維護(hù)單位功率因數(shù)，它也可以運(yùn)行在電力系統(tǒng)的獨(dú)立模式 下，在風(fēng)力發(fā)電的功率交換和動(dòng)態(tài)情況下的負(fù)載是可行的，在普通點(diǎn)耦合時(shí)能保持規(guī)范的電能質(zhì)量。它加強(qiáng)了電力系統(tǒng)的薄弱電網(wǎng)部分，在這種控制策略評(píng)估動(dòng)態(tài)條件使用測(cè)試模擬系統(tǒng)，結(jié)果通過(guò)比較，驗(yàn)證了控制器的性能。 關(guān)鍵詞 ： 能質(zhì)量； 風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。 在最近幾年，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)作為一種干凈的和取之不盡，用之不竭的新能源而備受關(guān)注的，風(fēng)力發(fā)電的普及率已經(jīng)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(zhǎng)速度也正在世界范圍內(nèi)增加，德國(guó)大約有 16%的電力來(lái)自風(fēng)能， 丹麥也有 12%電力來(lái)自風(fēng)能，美國(guó)正在計(jì)劃產(chǎn)生 20%的來(lái)自風(fēng)能的電力，印度是全球第五大風(fēng)能生產(chǎn)國(guó)，其在 2009年總風(fēng)電潛力估計(jì)為 45195兆瓦，裝機(jī)容量為 10925兆瓦。然而，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率是波動(dòng)的，并且會(huì)影響到互聯(lián)電網(wǎng) 。所以這就 需要一些措施來(lái)減少輸出波動(dòng)率并保持在網(wǎng)格的電能質(zhì)量。 已經(jīng)做了很多評(píng)估研究試圖減輕風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響，在互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)有一些基于氫，電容器，電池儲(chǔ)能和超導(dǎo)磁儲(chǔ)能的形成研究。在日本，電池儲(chǔ)能被用于減緩風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定短期波動(dòng)輸出的變化，提出了大量的能量?jī)?chǔ)存為了提供所需設(shè)備去管理風(fēng)電波動(dòng)，加強(qiáng)風(fēng)力吸收，實(shí)現(xiàn)節(jié) 省燃料成本，并減少 放的目的。提出的一種統(tǒng)計(jì)方法就是利用兩節(jié)電池儲(chǔ)能，其中風(fēng)力是用于一個(gè)充電電池儲(chǔ)存，而另一個(gè)是用于放電電池儲(chǔ)存，該控制方法是為電池充電狀態(tài)提出的，靜態(tài)補(bǔ)償器和儲(chǔ)能電池固定速度的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為電力系統(tǒng)提高了電能質(zhì)量和增加了穩(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電滲入到電力系統(tǒng) 將會(huì)增加對(duì)風(fēng)力變速的進(jìn)一步運(yùn)用以容納電力系統(tǒng)的最大功率，因此，它通過(guò)今天的電池儲(chǔ)能促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，電池儲(chǔ)存能對(duì)充電放電快速反應(yīng)，使它在電力系統(tǒng)中作為一個(gè)恒定電壓源，當(dāng)風(fēng)速波動(dòng)，特別是在高輸出低于正常運(yùn)行速度時(shí)，電池儲(chǔ)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(chǔ)能能力。 在本文中，該系統(tǒng)在加強(qiáng)電力系統(tǒng)上是高效和經(jīng)濟(jì)。為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性，電池儲(chǔ)存和風(fēng)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(yùn)行是基于瞬時(shí)建模的，提出電能儲(chǔ)存的控制 系統(tǒng)有以下目標(biāo)： *在公共耦合總線的單位功率因數(shù) *風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率支持和電池負(fù)載 *在電網(wǎng)故障情況下獨(dú)自操作 本文結(jié)構(gòu)如下：第 2部分介紹了廣義薄弱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，第 3部分給出了系統(tǒng)配置加強(qiáng)了電力系統(tǒng)，第 4 部分提出了數(shù)學(xué)模型，第 5 部分介紹了系統(tǒng)的性能，第 6 部分是結(jié)論總結(jié)。 廣義風(fēng)力發(fā)電機(jī)接口系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中對(duì)各側(cè)都有電壓，風(fēng)力發(fā)電機(jī)所連接的總線是電力系統(tǒng)中的一個(gè)薄弱節(jié)點(diǎn)，它可以通過(guò)阻抗連接到強(qiáng)大的網(wǎng)格上，如圖 在廣義電力系統(tǒng)中，三相電源被對(duì)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(diǎn) （ ，風(fēng)電場(chǎng)和本地負(fù)載也連接起來(lái)，風(fēng)力連接的短路功率 Z/1k ? (2) 圖 1 風(fēng)力發(fā)電量的變化通過(guò)阻抗 Z 就會(huì)引起電流的變化，這些電流的變化又會(huì)引起電壓變化。在實(shí)踐中，使網(wǎng)絡(luò)連接短路比小于 可以避免的，因?yàn)樗黾恿穗妷翰▌?dòng)被稱為弱網(wǎng)格。 阻抗 Z=R+遍存在的阻抗諧波為： Z h = R + (3) 其中 就是說(shuō)，感應(yīng)電抗隨著頻率線性變化。 風(fēng)力發(fā)電量和負(fù)荷的組合表示為 P+中 P 是有功功率， Q 是無(wú)功功率。無(wú)功功率則依賴于電壓和電流相位之間的移動(dòng)，如式 （ 4） ： )PQ(??? (4) 風(fēng)力的無(wú)功功率對(duì)電壓 些影響依賴于本地負(fù)載和反饋的電網(wǎng)阻抗，因此，在風(fēng)能產(chǎn)生電力系統(tǒng)中使用能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)去強(qiáng)化弱電網(wǎng)是很有必要的。 3 該儲(chǔ)能加強(qiáng)了風(fēng)力產(chǎn)生的網(wǎng)格在電力系統(tǒng)上配置其工作原理和所述開(kāi)關(guān)逆變器的控制策略，如圖 2所示： 圖 在這個(gè)系統(tǒng)中，電源電流的大小是通過(guò)瞬時(shí)電流源、功率變換器和負(fù)載來(lái)測(cè)定的，電池作為一種能源達(dá)到電壓調(diào)節(jié)的目的，該風(fēng)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(chǔ)存充電。該電池還可以從低需求的電 網(wǎng)中帶電，用于調(diào)峰需求，誤差電流可以在公共耦合點(diǎn)的網(wǎng)格注入電流控制電壓源逆變器。 利用該控制策略去加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，如圖 3所示。 在實(shí)施控制策略并入電網(wǎng)系統(tǒng)過(guò)程中，直流環(huán)節(jié)需要通過(guò)功率變換器連接風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)中，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的輸出是通過(guò)整流器的第一輪轉(zhuǎn)換，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的（ 直流電壓與參考值連接，它的誤差會(huì)被送入比例積分器，比例積分控制器的輸出被乘以一個(gè)基準(zhǔn)正弦波發(fā)生器，因此，可以得到預(yù)期的參考電流 I*際電流可以通過(guò)電流傳感器從所需的參考電流檢測(cè)和削減出來(lái)，使誤差發(fā)送到滯后電流模式控制器生成開(kāi)關(guān)模式。因此，這種控 制策略在電網(wǎng)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)逆變器中作為一種瞬時(shí)脈沖寬度調(diào)制的電流反饋控制方法（ 圖 圖 逆變器運(yùn)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(guò)和參考電流i*i,*i 和的比較獲得開(kāi)關(guān)信號(hào)，，是實(shí)際的源電流，誤差電流ii,i ??? 和被應(yīng)用于滯后控制器，會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生正確的信號(hào)，是開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)和關(guān)的操作，直到電流超過(guò)或者低于有效值。在這種技術(shù)中，一種獨(dú)立的比較器用于驅(qū)動(dòng)逆變器，一個(gè)三臂橋逆變器的導(dǎo)通狀態(tài)用三變量邏輯開(kāi)關(guān)函數(shù)表示，分別是S,S 和。滯后控制器相位 A 反轉(zhuǎn)得到開(kāi)關(guān)函數(shù) )i(?的特性，這一特性構(gòu)成了所描述的磁滯回線。 2/S2/?? ???? （ 9） 其中， 1'A ?? 和 表示開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。 由于這種開(kāi)關(guān)函數(shù)，逆變器用電源電流無(wú)諧波的方式將電流注入電網(wǎng)中。 注入的電流將會(huì)抵消一部分有反應(yīng)性的和高次諧波的負(fù)載電流，從而提高功率因數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，電網(wǎng)檢測(cè)并產(chǎn)生電流同步逆變命令，一個(gè)三相平衡電壓源在電網(wǎng)上被表示為： )120ts V)120ts V)ts ????????? （ 10） 因此，對(duì)于比較的參考電流必須來(lái)自源（電網(wǎng)）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(shí)電源電壓是否平衡。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能電池系統(tǒng)是最合適的，因?yàn)樗梢匝杆僮⑷牖蛘呶諢o(wú)功功率去穩(wěn)定電網(wǎng)，它還以非常快的速度控制這些線路分布和傳輸系統(tǒng)。 風(fēng)力電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型描述如下： 感應(yīng)發(fā)單機(jī)已用風(fēng)渦輪發(fā)電系統(tǒng)，因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)就是從變速原動(dòng)機(jī)發(fā)電，與同等級(jí)的其他機(jī)器相比，更適合高速運(yùn)行，便于維護(hù)，降低成本，電壓和頻率控制的電網(wǎng)，風(fēng)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(guò)的渦輪葉片橫掃的區(qū)域，利用所有的風(fēng)能是不可能實(shí)現(xiàn)的，因而只能提取一部分的風(fēng)能，被稱為風(fēng)力渦輪功率系數(shù) 下式表示： (13) 其中 ? (14) 這也被稱為 這個(gè)系數(shù)可以表示包含速度 ? 和傾角的函數(shù) ? ，它是一個(gè)高度非線性的 ? 和 ? 的函數(shù)的功能，如果機(jī)械扭矩 應(yīng)用，可以很方便地生成系統(tǒng)，其中 ? 是計(jì)算渦輪轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)如圖 3所示，使用來(lái)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(cè)電流， 是逆變器直流側(cè)電流，如圖 5所示。 電池存儲(chǔ)連接到直流電網(wǎng)，由一個(gè)電壓源 一個(gè)內(nèi)部電阻 表，內(nèi)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(jí)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(diào)制指數(shù)（ 因此，這個(gè)直流線性電路專門為 800V。 直流環(huán)節(jié)電容計(jì)算為： C ? （ 21） 在電池儲(chǔ)存的分析系統(tǒng)中，電池的數(shù)學(xué)模型是依賴于系統(tǒng)研究的，電池模型的數(shù)據(jù)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(gè)內(nèi)部電阻 聯(lián)起來(lái)研究的。電池的響應(yīng)時(shí)間是依賴于它的電氣參數(shù)，實(shí)際上的一般使用鉛酸蓄電池。在電池存儲(chǔ)的應(yīng)用上，直流環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上大量的電池串聯(lián)產(chǎn)生所需要的操作電壓。 在電壓源逆變器上，轉(zhuǎn)換器的每個(gè)開(kāi)關(guān)都被表示為一個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)，該電阻的值是無(wú)限的，如果開(kāi)關(guān)是關(guān)閉或者零或者是開(kāi)啟的，那么該逆變器的輸出電壓方程可以如下書面表示過(guò)程： （ 22) 其中 對(duì)控制器的滯后型可以推導(dǎo)出逆變器的開(kāi)關(guān)函數(shù)， B, 一 種從風(fēng)能中提取的電池能量?jī)?chǔ)存的風(fēng)力發(fā)電機(jī)方案如圖 2 所示，它是在統(tǒng)集成模塊中模擬出來(lái)， 步發(fā)電機(jī)，負(fù)荷模型等，這是已經(jīng)建成的模擬系統(tǒng)，對(duì)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(jī)參數(shù)（感應(yīng)參數(shù)） 15015V ， 50=4 ， ， ，均風(fēng)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(jí)電壓 +/遲開(kāi)啟時(shí)間： 70遲關(guān)閉時(shí)間： 400耗 300W 電池存儲(chǔ) 直流電壓： 800v 接口變壓器 415 / 荷參數(shù) 三相 415v，非線性負(fù)荷 負(fù)載被認(rèn)為是一個(gè)非線性負(fù)載的系統(tǒng)仿真，該系統(tǒng)的性能是為了改善電能質(zhì)量而進(jìn)行觀察，以及當(dāng)電源不可用時(shí)可以支持負(fù)載。這個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)間是 源電流是 載電流是 變器的電流測(cè)量和無(wú)逆變控制器電路也在單機(jī)運(yùn)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(fù)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(shí)間，負(fù)載電流將會(huì)是電源電流和逆變器電流相加。電網(wǎng)故障時(shí)間在 t=源電壓不可用，因此逆變器將會(huì)支持負(fù)載和利用風(fēng)能發(fā)電機(jī)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立模式。 圖 a），源電流（ b），負(fù)載電流（ c）逆變器電流 圖 a），直流電壓（ b），風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整流電流 （ c） 電池供應(yīng)電流（ d），充電電容放電 驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生能量和在直流線性電路上提供一個(gè)非控制接口，可變速感應(yīng)輸出發(fā)電機(jī)是速度依賴性的，將轉(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電機(jī)的負(fù)荷轉(zhuǎn)換成實(shí)用的電力，產(chǎn)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)的性能 感應(yīng)發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)是通過(guò)直流環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行電力轉(zhuǎn)移的，風(fēng)力渦輪機(jī)是在 5m/s 風(fēng)速時(shí)操作產(chǎn)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(yīng)用于控制系統(tǒng)，并且它的響應(yīng)速度時(shí)極快的，它糾正了測(cè)量變量和期望設(shè)定值之間的誤差， 確定反應(yīng)的電流誤差， 確定反應(yīng)的最近的誤差之和， 制器用來(lái)增加超調(diào)量的變化，沉降時(shí)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(wǎng)的電壓，電源電流保持與電源電壓同步，這表明了常見(jiàn)的耦合觀點(diǎn)上的功率因數(shù)，它滿足了電能質(zhì)量規(guī)范，同相電流源和電壓源的結(jié)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(zhì)量測(cè)量，傅里葉表示的波形分析是無(wú)需系統(tǒng)控制器，電源電流信號(hào)的總的諧波失真（ 圖 11（ a）所示，測(cè)量的 它的諧波順序如圖 11（ b）表示。 當(dāng)控制器是在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，在常見(jiàn)耦合下可以觀察電能質(zhì)量改進(jìn)，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(jié)果表明 標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)已經(jīng)得到了大大的提高，無(wú)逆變控制器和國(guó)際電工學(xué)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)標(biāo)準(zhǔn) 3 在電力系統(tǒng)中的加強(qiáng)風(fēng)力能源儲(chǔ)存方案不僅能改善電能質(zhì)量還支持實(shí)際的無(wú)功功率負(fù)載。 本文提出了風(fēng)能提取方案與接口的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功和無(wú)功功率的交換電流控制模式去支持負(fù)載功率，滯環(huán)電流控制器是用來(lái)產(chǎn)生逆變器的開(kāi)關(guān)信號(hào)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(wǎng)絡(luò)共同連接的，風(fēng)力發(fā)電的交換是在直流母線的能量?jī)?chǔ)存和提供的穩(wěn)定狀態(tài)下調(diào)節(jié)的，這也使得在負(fù)載的瞬時(shí)需求中得到實(shí)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(wú)功 /實(shí)際電力系統(tǒng)的功率流，電池能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)提供了快速的響應(yīng)，提高了風(fēng)電波動(dòng)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(gè)選擇， 在可利用的風(fēng)能中選擇最經(jīng)濟(jì)的實(shí)際負(fù)載功率，電池、傳統(tǒng)的資源和系統(tǒng)支持去加強(qiáng)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的規(guī)范。