小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制逆變器的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 21:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 連線盡量短，電瓶電壓1容量12AH以上。功率管要加適當(dāng)?shù)纳崞?。晶體管的選擇：考慮到安全因素，要具有一定的安全系素。經(jīng)驗資料如下： 直流電源電壓：晶體管集射極耐壓BVCEO6～8V≥20～30V 12～14V≥60～80V 24～28V≥80～100V 計算晶體管集電極電流：ICM（A）=輸出功率P（W）247。 輸入電壓V（V） 效率。式中輸入電壓即電源電壓。效率與選擇的電路有關(guān)，一般在百分之60～80之間。鐵芯截面積：S（平方厘米）=k變壓器額定功率的平方根，k的選擇見下表 P(VA)5101050501001005005001000k變壓器鐵芯的選擇：業(yè)余制作對變壓器鐵心要求并不嚴(yán)格。不過硅鋼片最好選用薄而質(zhì)地脆的，或者采用鐵氧體磁心。漆包線用高強(qiáng)度的，繞線需用繞線機(jī)緊密平繞。安插硅鋼片時要嚴(yán)格平整。初級繞組兩端電壓與鐵心截面積和工作頻率等參數(shù)的關(guān)系可以用公式表示如下：V=108SKFBN 。式中 S 鐵心截面積（平方厘米）；K 硅鋼片間隙系數(shù)（～）；F 逆變器工作頻率（赫茲）；B 飽和磁通密度（T）；N 線圈的匝數(shù)（圈）；V 初級繞組的電壓（伏特）。 K的數(shù)值與硅鋼片的厚度及片與片之間的間隙有關(guān)，鐵心層迭越緊，K值越高。逆變器的工作頻率，主要由所選擇的鐵心決定。采用硅鋼片鐵心，逆變器工作頻率低于2KHZ。采用不同的鐵氧體磁心，工作頻率在2KHZ～40KHZ之間。如果工作頻率超出了磁心的固有頻率，則高頻損耗十分嚴(yán)重。飽和磁通密度B，對不同規(guī)格的硅鋼片，其值不同，～。硅鋼片薄而質(zhì)地脆，則磁性好，B可取大些；硅鋼片厚而質(zhì)地軟，則磁性差，B可取小些。～。初級繞組雙線并繞，繞制變壓器時，人們習(xí)慣于使用每伏匝數(shù)，這可用下式表達(dá)：每伏匝數(shù) N =2500/SKFB；式中K為硅鋼片間隙系數(shù)（～）；線 徑 D(mm)=I的平方根[23]。把定時器的計數(shù)模式設(shè)置成連續(xù)增/減計數(shù)模式來模擬方形波。根據(jù)載波頻率確定定時器T1的周期寄存器的值。3．3 系統(tǒng)反饋電路設(shè)計 逆變系統(tǒng)生成的電壓經(jīng)過與比較元器件的對比，將信號傳輸?shù)娇刂圃骷?，需要一個反饋電路。反饋電路要求反映靈敏、動作性能可靠。圖 反饋電路線路圖 反饋電路的主要任務(wù)是把逆變電路產(chǎn)生信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較然后經(jīng)過主控制電路的判斷，如果需要改動輸入電路就需要將信號返回到輸入信號中，對其進(jìn)行改動，使之逐步趨向穩(wěn)定和安全輸入。100K的電阻在電路中起分壓作用，反饋產(chǎn)生的反饋電壓可以安全的接到單片機(jī)中去。可以說反饋電路的主要作用就是對輸出信號的比較。為了改善控制系統(tǒng)的性能除了采用串聯(lián)校正方式外，反饋校正也是廣泛采用的一種校正方式。系統(tǒng)采用反饋校正后，除了可以得到與串聯(lián)校正相同的校正效果外，還可以獲得某些改善系統(tǒng)功能的特殊功能。反饋系統(tǒng)的基本原理是：用反饋校正裝置保衛(wèi)待校正系統(tǒng)中對動態(tài)性能改善有重大妨礙作用的某些環(huán)節(jié)，形成一個局部反饋回路（內(nèi)回路，或稱為副回路），在局部反饋回路的開環(huán)幅值大于1的條件下，局部反饋回路的特性主要取決于反饋校正電路，而與被包圍的部分無關(guān)；適當(dāng)選擇反饋校正裝置的形式和參數(shù)，可以使已校正系統(tǒng)的性能滿足給定指標(biāo)的要求。在控制系統(tǒng)中往往把式42簡化為｜G2(jw) Gc(jw)｜1，這樣做會產(chǎn)生一定的誤差，特別是在｜G2(jw) Gc(jw)｜=1的附近?？梢宰C明，此時的最大誤差不在3dB，在工程允許誤差范圍之內(nèi)。反饋校正具有如下明顯的特點(diǎn)：1）削弱非線形的影響；2）減小系統(tǒng)的時間常數(shù)；3）降低系統(tǒng)對參數(shù)變化的敏感性；4）抑制系統(tǒng)噪聲。我們可以這樣來看：把R（s）看成是輸入的12V直流電壓，即反饋系統(tǒng)中的輸入信號；把G1(s)看成三極管的升壓作用；R1（S）可以看成是第一次升壓后產(chǎn)生的電壓；把G2(s)看成是變壓器的轉(zhuǎn)換作用，輸出的是C（S）；Gc(s)是反饋信號。通過檢測輸出信號并且與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，將兩者之間的差別反饋到控制電路，這樣原本復(fù)雜的電路圖就可以被簡單化。設(shè)反饋校正原理圖如上圖所示，其開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(s)=G1(s)*{G2(s)/[1+G2(s)Gc(s)]} （式41）如果在對系統(tǒng)動態(tài)性能起主要影響的頻率范圍內(nèi)，下列關(guān)系式成立：｜G2(jw) Gc(jw)｜1 （式42）則式41可以表示為，反饋校正后系統(tǒng)的特性幾乎與被反饋校正裝置包圍的環(huán)節(jié)無關(guān)；而當(dāng)｜G2(jw) Gc(jw)｜1 （式43）時，式41可以變成G(s)= G1(s) G2(s)表明此時已經(jīng)校正系統(tǒng)與待校正系統(tǒng)特性一致。因此，適當(dāng)選取反饋校正裝置Gc(s)的參數(shù)，可以使已校正系統(tǒng)的特性發(fā)生期望的變化。3．4 控制和保護(hù)電路部分3．4．1 控制電路 控制部分主要通過反饋產(chǎn)生的信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，功過單片機(jī)運(yùn)算處理，產(chǎn)生作用信號，作用到相應(yīng)的元器件上去。 80C51單片機(jī)單片機(jī)驅(qū)動電源主要使用來自于蓄電池。通過一個12V/5V轉(zhuǎn)換變壓器，將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)換為單片機(jī)工作時需要的5V電壓，直接驅(qū)動單片機(jī)的工作。這里采用的是78型直流電壓轉(zhuǎn)換器。引腳作用：引腳17通過78轉(zhuǎn)換器等裝置從蓄電池得到5V直流電壓，驅(qū)動單片機(jī)的正常工作；引腳16接地，用來保證單片機(jī)的運(yùn)行安全；引腳2接MOSFET，作用是在時間信號的作用下，控制MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷；引腳7接反饋電路，作用是接受反饋系統(tǒng)的反饋信號，進(jìn)行判斷后決定輸出信號的種類；引腳6分別接M、N兩點(diǎn)，用來控制逆變電路的LED顯示，即使其在發(fā)生故障后迅速將故障信號通知用戶，同時將逆變電路短路，把逆變電壓傳輸?shù)降鼐€中，保障安全引腳9為恢復(fù)引腳，通過這個引腳對電路以及單片機(jī)進(jìn)行一定的恢復(fù)性操作。3．4．2 保護(hù)電路部分．1 對蓄電池的保護(hù)過充保護(hù)：對蓄電池進(jìn)行充電時，若無休止地充電會造成蓄電池過充，直接影響到蓄電池的壽命，所以需要設(shè)計一個蓄電池過充保護(hù)電路。直流電為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出比較穩(wěn)定的電壓，以便于蓄電池充電。選擇大容量穩(wěn)壓二極管并聯(lián)于蓄電池兩端，當(dāng)蓄電池端電壓上升到過充控制電壓范圍時穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通，開始分流，分流量隨著電壓的上升而增大。采用相同電壓的穩(wěn)壓管并聯(lián)結(jié)構(gòu)，是為了減少動態(tài)電阻。這種結(jié)構(gòu)在穩(wěn)壓管有良好的散熱條件的情況下，不僅可以起到防止蓄電池過充的作用，同時具有風(fēng)力發(fā)電機(jī)過充電負(fù)荷的作用。但是需要注意一點(diǎn)，由于硅穩(wěn)壓管具有正穩(wěn)態(tài)系數(shù)，當(dāng)溫度升高時將產(chǎn)生飄移。因此，穩(wěn)壓管反向?qū)妷旱倪x擇應(yīng)略低于蓄電池過充電控制電壓。過放保護(hù)：在蓄電池進(jìn)行放電過程中，如果沒有控制的放電，很容易將蓄電池內(nèi)部電能資源超出額定的范圍，造成蓄電池的損壞。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，蓄電池占其中很重要的造價和使用比例，因此必須提高對其過放保護(hù)的力度[25]。本設(shè)計方案的設(shè)計計劃是要蓄電池正常工作1年左右。因此，必須對蓄電池進(jìn)行高效的保護(hù)。目前，松下,湯淺,冠軍,美國ASE蓄電池,山特,APC,PCMUPS等品牌在自己最新的蓄電池產(chǎn)品上都開始設(shè)置了過放保護(hù)[26]。目前我們經(jīng)?？吹降碾妱幼孕熊嚿蠈π铍姵氐男枨罅亢艽螅环吝@里我們采用高品質(zhì)的蓄電池。這樣，不僅節(jié)約了研究成本更方便了用戶的使用費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用?，F(xiàn)在蓄電池的價格正在急速下降，高品質(zhì)的蓄電池會對這套系統(tǒng)起到一定的促進(jìn)作用。．2 對電路過電流保護(hù)逆變電路中電流值需要限制在一個比較穩(wěn)定的
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