【正文】 壓（數(shù)據(jù)采集卡采集結(jié)果）圖47b 采集一節(jié)干電池電壓（數(shù)據(jù)采集卡采集結(jié)果）圖47c 采集一節(jié)干電池電壓（萬用表測量結(jié)果）圖47a可以顯示采集過程中干電池兩端的電壓變化，圖47b可以顯示數(shù)據(jù)采集過程中的平均值（通道1為干電池的電壓值）。將轉(zhuǎn)換好的05V信號輸入數(shù)據(jù)采集卡，然后采集數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后進(jìn)行分析處理。對該電壓（mV級）進(jìn)行放大輸出，就是跟蹤輸出型直檢式霍爾電流傳感器，也可以轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出[12]。差分放大電路還用來放大模擬信號[11]。這樣就可以測得風(fēng)光互發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際的發(fā)電功率并與理論值相比較，可以對理論計(jì)算公式加以修正，更好的預(yù)測風(fēng)光互不發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率。圖311 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為供電電源電路圖圖312 DC 60V電降壓DC 5V電路圖 說明：試驗(yàn)中，用5W的電位器作為電路圖中的可調(diào)電阻R2圖313 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)整體布局將AC 220V轉(zhuǎn)DC 5V電路和60V電降壓DC 5V電路用雙刀雙擲開關(guān)相連接，為電壓表和電流表提供5V電源。但是，這就需要更大的電感以維持流過電感中的電流的連續(xù)性，尤其是在輸出負(fù)載電流小或輸入電壓高的情況下。5腳輸入電平可用于控制LM2576的工作狀態(tài)。在輸入電容后經(jīng)LM2576HVADJ芯片，實(shí)現(xiàn)降壓。特點(diǎn)： ①，5V，12V，15V，和可調(diào)節(jié)輸出的型號； ②（HV型號57V）最大177。最后在C2兩端接一個(gè)輸出電源的插針，就可以用于與負(fù)載相連，提供5V直流電。整流后就得到一個(gè)電壓波動(dòng)很大的直流電源，所以在這里接一個(gè)330uF/25V的電解電容。此時(shí)，測量系統(tǒng)也會(huì)消耗風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的一部分電能，但它所消耗的功率很小，與其他負(fù)載所消耗的電功率相比，可忽略不計(jì)，不影響風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。圖31 電壓表系統(tǒng)工作原理圖試驗(yàn)中，我們所建立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據(jù)要求，所選取的電壓表信息如下：表31 電壓表生產(chǎn)廠家型號電源規(guī)格蘇菲爾儀器SF5135DVDC 5VDC 200V圖32數(shù)字電壓表電流實(shí)際測量的是物理量也是電壓。第3章 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)是采用數(shù)字式的電壓表和電流表測量風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓和發(fā)電電流。圖26脈寬調(diào)制式原理圖工作原理：積分器：輸入有被測Ux、基準(zhǔn)177。U01=1RCt1t2(UX)dt (21)當(dāng)t=t2，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿預(yù)先給定值N1（即定時(shí)積分T1=N1T0（T0為時(shí)鐘周期）），控制電路是開關(guān)S1斷開，第一次積分（正向積分結(jié)束）有：U0m=UXRCt2t1=UXRCT1 (22)③比較階段（t2—t3）：在t2時(shí)刻，邏輯控制電路使K1斷開的同時(shí)接通K2，還是計(jì)數(shù)器清零。②積分型A/D轉(zhuǎn)換器間接轉(zhuǎn)換式，先將模擬電壓通過積分器變成時(shí)間（T）或頻率（F），再把中間來那個(gè)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，主要有：“V/T”式，有雙斜積分式，三斜積分式、脈寬調(diào)制式等；“V/F”式，有脈沖反饋式和電壓反饋式；復(fù)合型，二者結(jié)合。④控制電路控制電路將外部輸入信號以及各子系統(tǒng)送來的信號進(jìn)行綜合、分析，發(fā)出控制命令去管理輸入輸出電路及各子系統(tǒng)，是整個(gè)系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)、有條不紊地工作。在電子技術(shù)領(lǐng)域里，用來對數(shù)字信號進(jìn)行采集、加工、傳送、運(yùn)算和處理的裝置成為數(shù)字系統(tǒng)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)電壓為DC 060V，用LM2576開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)了將060V的電壓轉(zhuǎn)換為DC 5V和DC 12V輸出供電的電路。因?yàn)樾⌒惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)受技術(shù)手段的限制，采用定槳距葉片，當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)的限速機(jī)構(gòu)必須開始動(dòng)作，否則就可能會(huì)燒毀發(fā)電機(jī)。⑵ 風(fēng)電系統(tǒng)是利用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，然而通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對用電負(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。因此，以風(fēng)能、太陽能為能源的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不僅會(huì)有很廣闊的發(fā)展前景，而且會(huì)取得重大的成果。風(fēng)能最豐富的地區(qū)位于三北（西北、華北和東北）和東南沿海地區(qū)，占國土面積的8%；較豐富地區(qū)和可利用地區(qū)分別占18%和50%；較為匱乏的地區(qū)包括四川、貴州和云南省，占國土面積的24%左右。一種模式為AC 220V供電，另一種模式為被測風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)（直流輸出）供電。風(fēng)光互補(bǔ)控制器的智能化設(shè)計(jì)[J].太陽能學(xué)報(bào),2005,26(2):192195。[3] 孟克其勞，賈大江，王利平。⑶可切換供電方式的測量系統(tǒng)：利用數(shù)字電壓表和數(shù)字電流表設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可切換的雙電源為數(shù)字電壓表和數(shù)字電流表供電。根據(jù)不同的風(fēng)速全國被分成了5個(gè)區(qū)域，其中可利用的區(qū)域超過了整個(gè)國土面積的75%，一年當(dāng)中風(fēng)速超過3m/s的時(shí)間超過2000h。這也響應(yīng)了黨中央在“十二五”規(guī)劃中所提出的大力發(fā)展新興能源產(chǎn)業(yè)，加快核電建設(shè)，大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能，發(fā)展煤炭的清潔利用產(chǎn)業(yè)的要求。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)供電可靠性高，運(yùn)行維護(hù)成本低，缺點(diǎn)是系統(tǒng)造價(jià)高。雖然我國的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了調(diào)整和修改，根據(jù)2009版國標(biāo)（GB/T 13981—2009），一個(gè)最顯著的特點(diǎn)就是要求風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速在6～10m/s，這是不合理的。⑷風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為電源為測量系統(tǒng)中的電流表、電壓表、電流變送器和電壓變送器供電。電子測量技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）測量頻率范圍寬；（2）量程范圍寬；（3）測量準(zhǔn)確度高；（4）測量速度快；（5）易于實(shí)現(xiàn)遙控測量； （6）易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化和測量儀器智能化。子系統(tǒng)又稱為單元電路。主要有：反饋比較式和無反饋比較式。②采樣階段（t1—t2）：邏輯控制電路使電子開關(guān)S4斷、S1合，積分器正向積分（U010），比較器輸出打開主門，則時(shí)鐘脈沖通過主門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。根據(jù)充放電電荷平衡原理得：IRt0=UiRT (27)輸出脈沖頻率為：基本原理：將被測電壓轉(zhuǎn)換成與其成比例的脈沖寬度的差。根據(jù)積分電容充放電電量相等得：當(dāng)R1=R2時(shí)，有Ux=T2T1TUR (210)式中節(jié)拍周期T=T1+T2為常數(shù)（其中T1為+Ur計(jì)入時(shí)間，T2為Ur計(jì)入時(shí)間）。基本工作原理框圖如下圖所示。因此，可以把風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為供電電源，即風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不僅是測量系統(tǒng)測量發(fā)電電流和發(fā)電電壓的對象，也為測量系統(tǒng)提供DC 5V電源。在變壓器后面，由全橋整流模塊，將9V的交流電整流為直流電。濾波可以濾除交流噪聲使輸出電流更平穩(wěn)，阻尼可以減小電源內(nèi)部高頻內(nèi)阻。10%誤差，還包括外部的斷開電路，特征有50μA待機(jī)電流[10]。根據(jù)以上要求同時(shí)參考LM2576說明書中給出的典型應(yīng)用的例子——可調(diào)節(jié)輸出電壓電路，選擇100μF、耐壓75V的鋁電解電容作為輸入電容。LM2576HVADJ芯片有5個(gè)引腳：1 腳Vin—輸入電壓端，2腳OUTPUT—穩(wěn)壓輸出端，3腳GND—接地端，4腳 FEEDBACK—反饋端，5腳ON/OFF—控制端。在多數(shù)情況下，LM2576ADJ芯片為連續(xù)工作模式，它能夠提供更大的輸出功率，同時(shí)，峰值開關(guān)電流、電感電流、二極管電流和輸出紋波電壓很小。最后在C2兩端接一個(gè)輸出電源的插針，就可以用于與負(fù)載相連，按公式（31）和（32）調(diào)節(jié)R2的大小，就能提供5V直流電。圖314 兩種供電電路用雙刀雙擲開關(guān)相連實(shí)現(xiàn)可切換供電模式如圖314所示，在試驗(yàn)中，用220V轉(zhuǎn)9V的變壓器經(jīng)全橋整流后輸出的11V左右的電壓模擬作為DC 60V轉(zhuǎn)DC 5V輸入電壓，當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)打到不同的位置，給電流表和電壓表的供電方式不同第4章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過電壓變送器和電流變送器將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓和發(fā)電電流轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)采集卡可以采集的05V的電信號，再由數(shù)據(jù)采集卡將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入如計(jì)算機(jī)并做記錄。工作原理：圖41 線性光隔離電路原理框圖圖41中，偏置輸入（1）用來調(diào)節(jié)光電耦合器（1）的輸出電流，使其工作在線性區(qū)；光電耦合器（2）和偏置輸入（2）通過差分放大電路來耦合光電耦合器（1）的漂移和非線性。）該瞬時(shí)電壓與初級繞組瞬時(shí)電流是線性關(guān)系。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，因?yàn)椴杉ǖ男盘栞斎敕秶鸀?5V，所以通過電壓變送器和電流變送器，把風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓和發(fā)電電流都轉(zhuǎn)換為05V的電壓信號。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：分別用一節(jié)干電池、兩節(jié)干電池、三節(jié)干電池串聯(lián)一個(gè)20kΩ的電阻作為輸入信號，通過數(shù)據(jù)采集卡采集兩端電壓，輸入計(jì)算機(jī)，串聯(lián)20kΩ的電阻的目的是為防止電流過大將數(shù)據(jù)采集卡MPS010601燒壞。⑶采集三節(jié)干電池電壓，采集結(jié)果如下圖所示：圖410a采集三節(jié)干電池電壓（數(shù)據(jù)采集卡采集結(jié)果）圖410b采集三節(jié)干電池電壓（萬用表測量結(jié)果）圖410a中的數(shù)據(jù)采集卡采集三節(jié)干電池的電壓值與圖410b中萬用表的測量值基本相同，誤差由零點(diǎn)漂移，在允許范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)采集部分中所采用的電壓變送器和電流變送器的工作電壓均是 DC 12V，所以供電部分就要為其提供DC 12V的電源。 圖414 LM7812外形及引腳排列圖415 LM7812內(nèi)部電路圖 AC 220V轉(zhuǎn)換DC 12V作為供電電源工作原理：圖416 AC 220V轉(zhuǎn)DC 12V作為供電電源工作原理框圖從417電路圖看，220V的交流電通過一個(gè)220V轉(zhuǎn)15V的變壓器，轉(zhuǎn)變?yōu)?5V的交流電。三端穩(wěn)壓器后面即一個(gè)105電容（1μF），這個(gè)電容具有濾波和阻尼的作用。保險(xiǎn)絲1是為了防止風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電流過大，導(dǎo)致流過LM2576HVADJ芯片的電流過大，將芯片燒壞。為了保證風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的測量與采集工作，就顯得尤為重要。變化177。而且它成本低，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，能實(shí)現(xiàn)在沒有外加220V交流電為供電電源時(shí)，利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的自身所發(fā)的電作為電源，克服了在一些人煙稀少地區(qū)沒有220V交流電的問題。風(fēng)光互補(bǔ)控制器的智能化設(shè)計(jì)[J].太陽能學(xué)報(bào),2005,26(2):192195。由衷的感謝我的父母、家人和朋友，在漫長的求學(xué)生涯之中，他們給予了我莫大的關(guān)懷、支持和幫助。在對風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)有了一定的了解之后，主要的精力放在了測量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。首先看電路圖是否設(shè)計(jì)合理，然后要檢查面包板上的各個(gè)元器件是否正確連接，最后要測量每個(gè)元器件兩端的電壓等數(shù)據(jù)，確定該元器件是否按照預(yù)期工作。4