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儲能系統(tǒng)設(shè)計方案精選(九篇)

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儲能系統(tǒng)設(shè)計方案

第1篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞:110kV變電站;直流系統(tǒng);接線方式

中圖分類號:S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:

變電站直流系統(tǒng)是變電站二次系統(tǒng)中主要的組成部分,它主要提供繼電保護(hù)、自動控制 測量、信號等控制負(fù)荷以及斷路器儲能電源,交流不停電裝置電源、事故照明電源等動力負(fù)荷。近年來,隨著電力技術(shù)的發(fā)展,國家相關(guān)部門明確規(guī)定新、擴(kuò)建或者改造的變電站直流系統(tǒng)的饋出線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該采用輻射式供電方式,不應(yīng)采用環(huán)狀式供電。因此,本文結(jié)合筆者的工作實踐,提出了某廠新建110kV變電站直流系統(tǒng)的優(yōu)化方案。

一、工程概況

某廠新建110kV 變電站投入使用。變電站進(jìn)線來自電網(wǎng)公司某變電站的110KV I回和II回。主變壓器配置3臺63000kVA,運行方式為:2用1備;110kV 主接線采用擴(kuò)大外橋接線方式;35kV 設(shè)計出線回路12 回,35 kV為雙母線分段接線方式 110kV 回路正常運行為分列運行,最大運行方式為110 kV 單回路帶2 臺主變,工作電流最大可達(dá)661A,供電能力達(dá)到115MW。

二、變電站接入系統(tǒng)現(xiàn)狀

站內(nèi)裝設(shè)2臺100 kVA 35/0. 4kV干式曲折型變壓器,作為站用低壓電源,分別掛35kV I 段、II段母線,由PLC 控制備用電源自投完成備自投功能,另外從下級35kV降壓站引入一回380V電源作為第3備用應(yīng)急電源。該站采用直流系統(tǒng)接入,電壓采用220V,配置2套100A?h 免維護(hù)鉛酸蓄電池作為直流電源,供變電站的操作電源及事故照明。

三、變電站接入系統(tǒng)設(shè)計

3.1 直流系統(tǒng)的配置

本站直流系統(tǒng)配備有2套,1用1備,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)網(wǎng)式供電方式,每套直流系統(tǒng)配置饋線屏一面,饋出線共16回,其中5個回路為備用回路,16個回路中有10個回路采用額定電流為32A的小型斷路器,6個回路采用額定電流63A的斷路器。直流回路空氣開關(guān)配置如表1。

饋線回路直流系統(tǒng)配置中I段、II段直流母線上帶有主控制室保護(hù)計量裝置屏(深圳中電)直流電源I、II路、逆變裝置直流電源I、II路、1#、2#消弧線圈自動消諧裝置電源 110 kV-Compass 組合電氣控制電源、1#、2#站用變及母聯(lián)斷路器控制電源、35kV保護(hù)測控裝置電源、1#、2#、3#主變消防系統(tǒng)電源、110kV 線路保護(hù)裝置電源、110kV-Compass 組合電氣儲能電源、35kV斷路器儲能電源、充電機(jī)出口開關(guān)。

3.2 直流系統(tǒng)分析

因該站最初設(shè)計方案建設(shè)工期較長,所以在施工時候沒有提出方案的修改工作。筆者曾參與整個站的工程建設(shè),在施工中發(fā)現(xiàn)了變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在缺陷:當(dāng)直流饋線支路中某控制回路產(chǎn)生故障時,其它控制回路將斷開供電回路,導(dǎo)致無法進(jìn)行設(shè)備使用及操作,所以必須對直流系統(tǒng)接線方式進(jìn)行優(yōu)化。實際上,從各電壓等級變電站分析,輻射式供電和環(huán)網(wǎng)式供電并不相互矛盾,應(yīng)該對其進(jìn)行優(yōu)化,將兩者有機(jī)地結(jié)合統(tǒng)一起來。

3.3 直流系統(tǒng)優(yōu)化方案

考慮到110kV 電壓等級側(cè)的直流饋線網(wǎng)絡(luò),主控室保護(hù)計量裝置屏(深圳中電)中未將110kV側(cè)以及主變裝置電源相互獨立。按設(shè)計分析,直流系統(tǒng)預(yù)留備用回路不夠,因此需要進(jìn)行整合,取消主控室中電裝置直流電源饋線回路,3臺主變保護(hù)測控電源、外橋保護(hù)測控電源分別從直流母線上取,設(shè)置獨立空氣開關(guān)饋線回路。改造直流回路空氣開關(guān)配置如表2。

從配置表可以看出主變控制屏電源單獨從直流母線上取,主變保護(hù)、差動、高低后備、非電量可以從主變保護(hù)測控裝置電源處,分接出2路電源,電壓切換裝置電源又分接1路電源,形成整屏的輻射。

35kV高壓配電室各出線柜的保護(hù)裝置,由于單元數(shù)量較多,與設(shè)置在主控室的直流屏距離較遠(yuǎn),饋線網(wǎng)絡(luò)宜保留現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)式直流供電,如改為輻射式,需要增加大量電纜數(shù)量及空開數(shù)量,必要時還要增加饋線屏,投資較大。此外35kV斷路器儲能電源已經(jīng)與控制保護(hù)電源相互獨立,所以不需要進(jìn)行優(yōu)化。

直流母線分段開關(guān)在正常運行時斷開,優(yōu)化后的直流系統(tǒng)空開必須配置專用直流空開,不采用交直流兩用型空氣開關(guān),上下級空開配置應(yīng)保證2~4級級差,電源端選擇上限,網(wǎng)絡(luò)末端選擇下限。

3.4 優(yōu)化后的直流系統(tǒng)

優(yōu)化后的直流系統(tǒng)饋線減少了許多公用部分,每個重要負(fù)荷回路相互獨立,完全進(jìn)行了電氣隔離,當(dāng)某個回路發(fā)生接地短路故障,不會影響其他回路供電情況,可以快速準(zhǔn)確確定接地故障,提高了查找的速度,大大提高了供電的可靠性。此種接線方式,饋線回路清晰,便于直流系統(tǒng)的運行維護(hù)工作: 方便運行操作人員操作與維護(hù),而且降低了因誤操作造成直流大面積停電的可能性。

但優(yōu)化后的直流系統(tǒng)施工難度較大,需要將二次回路測量、控制、信號等接線進(jìn)行區(qū)分,增加了電纜長度及直流空氣開關(guān)的數(shù)量,必要時還需要增加直流饋線屏。由于原設(shè)計及場地限制,只能在現(xiàn)有直流饋線屏上利用備用電源,新增設(shè)直流饋線回路,因此必須一次規(guī)劃合理,充分利用直流系統(tǒng)的余留度進(jìn)行施工。

此方案針對變電站現(xiàn)有的設(shè)備及資源進(jìn)行優(yōu)化,對其它早期變電站采用直流環(huán)網(wǎng)供電方式的系統(tǒng)改造,具有一定的借鑒及推廣價值 如新建廠區(qū)中的變電站,可以考慮多增設(shè)幾面饋線屏,按間隔性質(zhì)作用進(jìn)行分類配置,雖然增加部分投資,但在整個站的投資中只占到極小的部分,從變電站長遠(yuǎn)運行情況看是值得的,不但方便設(shè)備操作維護(hù),而且設(shè)備可靠性有了很大提高,保證了供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

四、結(jié)束語

總之,直流系統(tǒng)作為變電站二次系統(tǒng)中的重要組成部分,其運行直接關(guān)系到變電站設(shè)備以及電網(wǎng)是否能夠安全可靠運行。本文結(jié)合某廠新建110kV 變電站直流饋線系統(tǒng)改造進(jìn)行分析,在工程建設(shè)中提出了優(yōu)化方案:結(jié)合電力發(fā)展新技術(shù),將變電站直流系統(tǒng)供電模式由環(huán)網(wǎng)式改造為輻射式與環(huán)網(wǎng)式相結(jié)合的模式,才能使供電系統(tǒng)安全可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 19826-2005.電力工程直流電源設(shè)備通用技術(shù)條件和安全要求[S].

[2]DL 724-2000.電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行維護(hù)規(guī)程[S].

第2篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

微網(wǎng)系統(tǒng)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)電力,經(jīng)風(fēng)機(jī)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鳎峁┙o微網(wǎng)控制器進(jìn)行離并網(wǎng)控制。太陽能發(fā)電通過光伏控制器轉(zhuǎn)為交流上網(wǎng),儲能系統(tǒng)充放電管理由控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)統(tǒng)一控制和管理。除了風(fēng)、光等多種新能源,還可以通過柴油發(fā)電機(jī)以及其它小型發(fā)電機(jī)結(jié)合儲能系統(tǒng)統(tǒng)一給負(fù)荷供電。

2站用電微網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

站用微電網(wǎng)是由光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及儲能裝置和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的變電站供電的小型發(fā)配電系統(tǒng),它能夠不依賴大電網(wǎng)而正常運行,實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部供需平衡。當(dāng)站用電正常供電時,首先消納微網(wǎng)系統(tǒng)電能,實現(xiàn)系統(tǒng)電能消耗的減少和節(jié)約,當(dāng)變電站電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,站用微電網(wǎng)可以為變電站提供必要的電源,從而保證控制系統(tǒng)正常運行,降低變電站故障恢復(fù)時間。

2.1站用電微網(wǎng)系統(tǒng)組成

1)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,再通過控制器對蓄電池充電,經(jīng)過逆變器對負(fù)載供電;

2)光伏發(fā)電系統(tǒng),利用太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)換為電能,然后對蓄電池充電,通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負(fù)載進(jìn)行供電;

3)儲能系統(tǒng),使微網(wǎng)既可以并網(wǎng)運行,也可以獨立孤網(wǎng)運行,并保證功率穩(wěn)定輸出。儲能電池組在系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大作用。它將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來,以備供電不足時使用;

4)逆變系統(tǒng),由幾臺逆變器組成,把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電,保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時還具有自動穩(wěn)壓功能,可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量;5)監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)可以監(jiān)控分布式能源運行數(shù)據(jù),調(diào)整運行策略,控制運行狀態(tài)。智能能量控制管理部分是保證電源系統(tǒng)正常運行的重要核心設(shè)備。

2.2站用電微網(wǎng)系統(tǒng)功能系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能

1)微網(wǎng)系統(tǒng)包含光伏發(fā)電、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和儲能設(shè)備。通過微網(wǎng)控制系統(tǒng)監(jiān)控分布式能源運行數(shù)據(jù),調(diào)整運行策略,控制運行狀態(tài);

2)微網(wǎng)系統(tǒng)獨立運行時,儲能設(shè)備作為獨立運行時的主電源;當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)全部退出運行時,主電源的功率大于微網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷的功率時,微網(wǎng)系統(tǒng)會根據(jù)實際情況對所供負(fù)載進(jìn)行容量調(diào)節(jié)和超限保護(hù);

3)對于主從控制的微網(wǎng),如果分布式電源的出力大于負(fù)載,會出現(xiàn)多余功率到送給主電源情況(如果不允許倒送),因此在微網(wǎng)獨立運行時,可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)分布式電源出力的控制策略;

4)通過微網(wǎng)監(jiān)測平臺,全方位實時展示分布式電源運行狀態(tài)、風(fēng)、光信息及微網(wǎng)運行過程,為分布式電源及微網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用,起到示范作用。

2.3引入微網(wǎng)系統(tǒng)條件

將微網(wǎng)系統(tǒng)引入站用電系統(tǒng)時,主要考慮其發(fā)電單元可利用的自然資源情況。參考風(fēng)電場和太陽能光伏電站的設(shè)計條件以及相關(guān)規(guī)程規(guī)范,站用電系統(tǒng)中引入微網(wǎng)時,該變電站應(yīng)滿足以下條件:

(1)變電站所在地區(qū)10m高度處,年平均風(fēng)速在5.6m/s以上;

(2)變電站所在地區(qū)太陽能總輻射的年總量在1050~1400kWh/(m2a)以上;

(3)變電站所在地區(qū)太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)在4以下。

3站用電微網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

3.1功能定位

1)作為站用電系統(tǒng)電源的補(bǔ)充,減小站用電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)的受電比例;

2)作為變電站啟動電源,取代常規(guī)變電站站外電源。在變電站完全停電時,利用微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出的電能啟動站用電系統(tǒng),完成主變壓器和站用變壓器的充電,再利用站內(nèi)電源完成整個變電站的啟動。在整個啟動過程中,盡可能利用微網(wǎng)系統(tǒng)。本文考慮經(jīng)濟(jì)性因素,推薦變電站微網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)以取代站外電源作為啟動電源為目標(biāo),在現(xiàn)階段技術(shù)條件下,采用站外電源和微網(wǎng)系統(tǒng)共用的過渡方式。

3.2接線方案

站用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,儲能設(shè)備、光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電以圖2的形式并列接入交流低壓母線。微網(wǎng)與外部電網(wǎng)有一個統(tǒng)一的聯(lián)絡(luò)開關(guān)??刂撇呗圆捎弥鲝目刂圃O(shè)計,即在并網(wǎng)運行時,主電網(wǎng)作為主電源;在孤網(wǎng)運行時,蓄電池儲能設(shè)備作為主電源。圖1站考慮到微網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性要求相對較低,而站用直流系統(tǒng)的可靠性要求較高,因此推薦為微網(wǎng)系統(tǒng)單獨設(shè)置蓄電池,而不將站用直流系統(tǒng)的蓄電池與微網(wǎng)系統(tǒng)蓄電池合用;考慮到站用電負(fù)荷的特性,具有一定的分散性,且常規(guī)負(fù)荷均為交流負(fù)荷,因此推薦微網(wǎng)系統(tǒng)采用交流并網(wǎng)模式。

3.3設(shè)備選型及布置方案

1)風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)運行特征和控制方式可分為變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),根據(jù)風(fēng)輪軸的位置可以分為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)?,F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用變速恒頻系統(tǒng),而采用垂直軸還是水平軸則需要結(jié)合自然條件和功能需求確定。布置風(fēng)電機(jī)組時,在盛行風(fēng)向上要求機(jī)組間隔為5~9倍風(fēng)輪直徑,在垂直于盛行風(fēng)向上要求機(jī)組間相隔3~5倍風(fēng)輪直徑。風(fēng)電機(jī)組具體布置時應(yīng)根據(jù)風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)能玫瑰圖確定風(fēng)電場主導(dǎo)風(fēng)向,對平坦、開闊場址,可按照以上原則,單排或多排布置風(fēng)電機(jī)組。在多排布置時應(yīng)呈梅花型排列,以盡量減少風(fēng)電機(jī)組之間尾流影響。

2)太陽能光伏電池單晶硅、多晶硅太陽電池由于制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長、光電轉(zhuǎn)化效率相對較高,被廣泛應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏電站項目。太陽能光伏電池一般均安裝在戶外,電池板必須采用能經(jīng)受雨、風(fēng)、砂塵和溫度變化甚至冰雹襲擊等的框架、支撐板和密封樹脂等進(jìn)行完好保護(hù)。光伏方陣有3種安裝形式:

1)安裝在柱上;

2)安裝在地面;

3)安裝在屋頂上。采用哪一種安裝形式取決于諸多因素,包括方陣尺寸、可利用空間、采光條件、防止破壞和盜竊、風(fēng)負(fù)載、視覺效果及安裝難度等。

3)儲能裝置

目前,國內(nèi)變電站或配網(wǎng)運行的儲能系統(tǒng)大多采用鉛酸蓄電池,其維護(hù)量較小,價格低廉,但使用壽命和對環(huán)境的影響是其較大缺點。

4站用電微網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用實例

依托遼寧利州500kV變電站,對站用電微網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用開展研究。根據(jù)站用電負(fù)荷需求以及站址位置的自然資源條件,提出了微網(wǎng)系統(tǒng)的配置方案。

4.1站用電負(fù)荷分析

根據(jù)本站的建設(shè)規(guī)模以及對站用輔助設(shè)施的用電量計算分析,本站在遠(yuǎn)景規(guī)模下的最大用電負(fù)荷為633.6kVA。變電站啟動負(fù)荷主要考慮2臺500kV斷路器和2臺66kV斷路器伴熱帶負(fù)荷。經(jīng)計算,變電站啟動所需功率為20kW,容量為10kWh。

4.2風(fēng)機(jī)配置

根據(jù)本站站址位置風(fēng)資源實測結(jié)果,并考慮以下因素:

1)站址內(nèi)設(shè)備眾多,高空線纜密布,東西側(cè)為進(jìn)出線方向;

2)作為站自用電風(fēng)機(jī),不宜距離用電地點過遠(yuǎn);

3)站址區(qū)域地形影響;

4)風(fēng)機(jī)安全距離取兩倍塔高,防止意外情況發(fā)生時造成周圍建筑、設(shè)施二次損害;

5)辦公樓樓頂?shù)墓夥O(shè)施不能被遮擋,因此風(fēng)電機(jī)組的高度受到限制,不宜超過40m。本站考慮選用1臺50kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

4.3太陽能光伏電池板配置

通過對站址太陽能資源評估成果計算,本區(qū)域固定傾角形式的光伏板在傾角為38.4度左右時,接受的太陽能輻射量最大,同時考慮與樓宇的協(xié)調(diào)性和光伏板間距等,最終決定光伏板傾角為30度。為保證全年真太陽時9時至15時內(nèi)前后光伏板組件互不遮擋,結(jié)合光伏板的尺寸和布置形式,根據(jù)冬至日上午9時的太陽高度角和方位角進(jìn)行計算,得到各光伏板間的南北行距為2m,該間隔同時可以供維護(hù)人員過往使用,板與板東西間隔預(yù)留5cm。綜合上述布置要求,共布置98塊190Wp光伏板,計18.62kW。經(jīng)估算,系統(tǒng)25年運行期年平均發(fā)電量為24.64MWh,多年平均等效利用小時數(shù)為1323h。

4.4儲能裝置配置

考慮儲能裝置的經(jīng)濟(jì)性及變電站內(nèi)可利用的占地面積,采用蓄電池作為儲能裝置,容量按滿足變電站啟動要求考慮。蓄電池放電功率按20kW、放電時間按0.5h考慮,經(jīng)計算,考慮一定裕度,蓄電池容量取200Ah。

4.5微網(wǎng)系統(tǒng)的控制與保護(hù)

1)監(jiān)控系統(tǒng):系統(tǒng)可以監(jiān)控分布式能源運行數(shù)據(jù),調(diào)整運行策略,控制運行狀態(tài);

2)控制系統(tǒng):保證站用電系統(tǒng)優(yōu)先使用分布式發(fā)電裝置發(fā)出的電能,并滿足蓄電池智能充放電要求;

3)保護(hù)系統(tǒng):配置有硬件故障保護(hù)和軟件保護(hù),保護(hù)功能配置完善,保護(hù)范圍交叉重疊,沒有死區(qū),能確保在各種故障情況下的系統(tǒng)安全。

5經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

根據(jù)遼寧利州500kV變電站微網(wǎng)系統(tǒng)的配置方案,同時對原站外電源引接方案進(jìn)行優(yōu)化,對站用電微網(wǎng)系統(tǒng)引入進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

5.1站外備用電源經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

前期設(shè)計方案中,站用備用電源采用66kV接網(wǎng)方案,站內(nèi)外總投資約525萬元。該方案可靠性較高,投資也較高。將站外備用電源優(yōu)化為從變電站附近的10kV線路“T”接,站內(nèi)設(shè)10kV箱式變電站1座。該方案站內(nèi)外投資共約為256萬元,比66kV站外電源方案節(jié)省投資約269萬元。此方案可靠性比66kV站外電源方案略低,但能夠滿足本站對備用電源可靠性要求。

5.2站用電微網(wǎng)系統(tǒng)投資分析

依托工程微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電裝置總投資約為253.2萬元,總計站用電系統(tǒng)投資509.2萬元,比前期可研方案略低,但由于增加了新型能源發(fā)電方式,可靠性水平比可研方案明顯增加。新型能源年發(fā)電量約為139.6MWh,每年節(jié)約資金139.6MW×0.6元/kwh=83760元,在變電站全壽命周期內(nèi),具備可回收性。新型能源產(chǎn)生的發(fā)電效益,不但明顯減少了站用電系統(tǒng)電量消耗,也為降低網(wǎng)耗做出貢獻(xiàn)。

6結(jié)論

第3篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

先進(jìn)視訊: 城市視頻監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

優(yōu) 點

該方案對城市視頻監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺、信息存儲和信息管理闡述得較為詳細(xì)。

方案利用當(dāng)?shù)仉娦胚\營商完善的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,采用先進(jìn)的VPN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了虛擬專網(wǎng)的數(shù)字化城市監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),具有擴(kuò)展靈活、維護(hù)方便、分布式多中心的特點。

另外,該方案采用IP-SAN網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù),可以實現(xiàn)分布式海量網(wǎng)絡(luò)存儲; 而其信息管理方面分成了信息分級管理、信息傳輸方式、接入安全管理、數(shù)據(jù)共享功能、數(shù)據(jù)分析方法和數(shù)據(jù)搜索方法等多個方面,是監(jiān)控報警網(wǎng)絡(luò)管理軟件功能的延伸。

不 足

該方案無論從工程設(shè)計還是從應(yīng)用角度來看,仍然需要完善和改進(jìn)。

從工程設(shè)計角度來說,該方案給出了專用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù),需要對網(wǎng)絡(luò)流量的需求和設(shè)計給出計算方法; 方案在接入方式和終端控制、顯示系統(tǒng)等部分的設(shè)計內(nèi)容需要給出更為具體的信息,對設(shè)備選型和工程性價比等內(nèi)容需要加強(qiáng)。

從應(yīng)用設(shè)計角度看,該方案應(yīng)對三級公安管理中心的應(yīng)用需求和管理方式方面應(yīng)有更詳細(xì)的描述,對采用VPN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全和采用運營商管理數(shù)據(jù)安全等方面也應(yīng)有更詳細(xì)的描述,特別是VPN專網(wǎng)與公網(wǎng)、VPN與公安專網(wǎng)的關(guān)系需要加強(qiáng),否則無法給出安全性的判斷。

華為3Com:H3C iVS IP智能監(jiān)控系統(tǒng)

優(yōu) 點

該方案對現(xiàn)有的應(yīng)用分析比較深入,同時在設(shè)計上比較獨特,整個方案都是基于IP網(wǎng),充分利用了IP網(wǎng)的優(yōu)勢,并把這些優(yōu)勢充分應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。同時引入了IP組播的概念,有一定的前瞻性,符合視頻監(jiān)控應(yīng)用的特點,在一些情況下能提高QoS(服務(wù)質(zhì)量)。該設(shè)計方案應(yīng)用了最新的網(wǎng)絡(luò)傳輸與存儲技術(shù),特別適合于建設(shè)大型、超大型視頻監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的模擬視頻架構(gòu)不同,與用DVR(Digital Video Recorder)框架模式(模擬和數(shù)字結(jié)合)也不同,該方案的體系架構(gòu)比較先進(jìn),設(shè)計獨到。

方案的編碼方式支持MPEG2/MPEG4/H.264編碼格式,編碼帶寬最高可達(dá)8Mpbs(編碼壓縮為高帶寬4Mpbs以上),可提供FULL D1高清晰圖紙分辨率,這一點有其獨到之處。

設(shè)計上采用了IP網(wǎng)中的分布式概念來實現(xiàn)IP監(jiān)控的控制和管理,利用VM(Video Manager)和DM(Data Manager)來實現(xiàn)對各種終端的統(tǒng)一管理和調(diào)度,而視頻流則可以不經(jīng)過VM單獨傳輸。把VM作為整個系統(tǒng)的控制和管理核心,所有監(jiān)控的控制流都由VM處理,這樣能在一定程度上提高圖像信息的安全性。

系統(tǒng)設(shè)計上采用了IP-SAN這項新技術(shù),結(jié)合iSCSI技術(shù)實現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)流的存儲。能向PC客戶端提供實際的VOD點播視頻流、數(shù)據(jù)流和視頻數(shù)據(jù)下載等服務(wù),滿足現(xiàn)實應(yīng)用的要求,且具有一定的先進(jìn)性。

IP-SAN存儲可以達(dá)到大容量的海量存儲,也能達(dá)到集中管理,縮短緊急情況下的圖像回放響應(yīng)時間。傳輸采用IP網(wǎng)絡(luò)同時完成視頻流的傳送及交換功能,代替了傳統(tǒng)的光端機(jī)傳輸,并可在同一根光纖上傳送各種視頻圖像。

不 足

從目前系統(tǒng)的設(shè)計方案來看,要建設(shè)中小型監(jiān)控系統(tǒng),資金投入可能會有問題。而且在網(wǎng)絡(luò)條件不太理想的應(yīng)用環(huán)境中,方案對于一些低碼流的前端應(yīng)用適應(yīng)性方面未作詳細(xì)描述,方案中的傳輸設(shè)備需要用本公司產(chǎn)品才能實現(xiàn)。安全方面也只是提到采取簡單的注冊,沒有涉及具體的安全策略和方法。

對于如何實現(xiàn)QoS方面的設(shè)計方案,提及相對簡單。在實施中還需對該方案進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)化設(shè)計,詳細(xì)闡述相關(guān)內(nèi)容。

就拿北京來說,其架構(gòu)(管理模式是DB/Z384)由住宅小區(qū)或社會重要單位建立平臺連到各街道和派出所,逐級上傳到區(qū)政府和公安分局,再上傳到市政府和市公安局。各級都有管理職能要求,所以基本模式應(yīng)符合分級、分層、分權(quán)的實用要求。

而將所有信息(包括視頻,語音及報警)都傳送到IP-SAN一級海量存儲,像北京這樣大的城市必然會需要巨大容量的存儲空間,其安全性令人擔(dān)憂。而且其設(shè)備投資太大,從當(dāng)前使用角度來看很難達(dá)到。

該方案與目前各級已建立起來的視頻系統(tǒng)是否兼容,并且其可靠性、安全性等多方面還尚待檢驗。

中盛益華: CSVision城市治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)

優(yōu) 點

該方案對現(xiàn)有視頻監(jiān)控的應(yīng)用需求的分析比較全面,在設(shè)計上采用了分級管理。用戶可根據(jù)實際需要,在各服務(wù)器間構(gòu)建多叉樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),實現(xiàn)了分級和分層管理。

該方案在設(shè)計上所采用的分布式存儲能較好地解決網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲問題,分擔(dān)系統(tǒng)的壓力。該方案充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò),可接受多種接入方式,使建設(shè)成本降低。系統(tǒng)所應(yīng)用的生命周期管理、設(shè)備心跳管理、實時監(jiān)控、管理編解碼設(shè)備以及系統(tǒng)具備的自愈自恢復(fù)功能等對于一個成熟的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)來講是很重要的。

網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可以支持不同的網(wǎng)絡(luò)接入和多級聯(lián)網(wǎng),該系統(tǒng)設(shè)計方案適合于中、大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。是較為廣泛的采用方式,比較符合現(xiàn)實應(yīng)用需求。

不 足

該方案在設(shè)計上也還存在一些缺陷,如對在不同級別、不同層次間的信息共享以及系統(tǒng)的安全性考慮比較少,信息的采集、傳輸及所采取的C/S訪問方式等都存在著潛在的安全隱患。

系統(tǒng)雖然支持多種接入方式,但對編解碼的標(biāo)準(zhǔn)沒有做出明確的方案,是否適合這些接入方式?怎樣保證圖像的質(zhì)量?以及需要什么樣的網(wǎng)絡(luò)帶寬等問題在方案中沒有描述清楚。

天地偉業(yè): 城市監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

優(yōu) 點

該方案從需求分析、方案設(shè)計、運營/管理,主要產(chǎn)品介紹等方面作了敘述,內(nèi)容清晰、構(gòu)思清楚。該方案在需求分析、社會資源的接入方式、存儲方法等方面有較好的參考價值。

方案從城市監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的應(yīng)用需求分析入手,總結(jié)出系統(tǒng)建設(shè)功能需求,對公安系統(tǒng)自建信息資源和現(xiàn)有社會信息資源接入系統(tǒng)的方式進(jìn)行了較為詳細(xì)的敘述。對公安局監(jiān)控中心建設(shè)給出了規(guī)劃方案和實現(xiàn)功能,針對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c,采用了兩級信息存儲方案,給出了該方案核心設(shè)備的選型和設(shè)備參數(shù)指標(biāo)。

結(jié)合實際的應(yīng)用要求,能和現(xiàn)有監(jiān)控資源兼容,采用標(biāo)準(zhǔn)接口; 可以依據(jù)不同需求,選擇不同類型的監(jiān)控設(shè)備,方案靈活; 擴(kuò)容簡單,可以逐步完善; 技術(shù)相對成熟,實施容易,既能保證傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)質(zhì)量,又可采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù); 城市監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)合了分級、分層、分權(quán)的管理機(jī)制。

不 足

方案對前端的接入方式?jīng)]有描述,應(yīng)給出詳細(xì)的前端接入方式說明。

方案的基層控制中心建設(shè)過于簡單,應(yīng)推薦給出模擬、數(shù)字和模數(shù)結(jié)合三種不同的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖,并詳述各自不同的優(yōu)缺點,供具體實現(xiàn)者參考。

在功能需求方面雖然提出了安全性要求,但在方案設(shè)計中沒有體現(xiàn)出安全性的保障措施; 特別是方案提到了能利用電信運營商的通信網(wǎng)絡(luò)解決城市監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面問題,但如何解決通信網(wǎng)絡(luò)與公安專網(wǎng)的銜接方面沒有給出具體方法,安全性很難判斷。

在如何確保圖像的傳輸質(zhì)量(特別是數(shù)字傳輸)方面,缺乏技術(shù)措施。在產(chǎn)品介紹上應(yīng)更多說明其接口對不同系統(tǒng)設(shè)備的兼容,因為各地平安城市監(jiān)控系統(tǒng)不可能都用該方案產(chǎn)品。在監(jiān)控系統(tǒng)使用的控制權(quán)限上如何達(dá)到相互調(diào)用,從技術(shù)方案上要有措施。

松下電器: 銀行網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

優(yōu) 點

該方案是銀行建設(shè)的全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案,采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并采用了網(wǎng)絡(luò)供電方式,提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性,降低了施工及布線成本; 前端攝像機(jī)采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機(jī),通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將圖像及數(shù)據(jù)接入監(jiān)控中心,由中心內(nèi)配置的網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)對前端圖像進(jìn)行記錄。該方案根據(jù)不同監(jiān)控點的實際應(yīng)用需求,采用了不同分辨率的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)――百萬像素網(wǎng)絡(luò)彩色攝像機(jī),拍攝的圖像清晰、鮮明。每臺網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)配置1GB的SD卡以備網(wǎng)絡(luò)故障時圖像記錄,提高了圖像記錄的可靠性; 該方案的最大特點是采用雙編碼格式,形成M-JPEG 和MPEG-4兩種視頻媒體流,MPEG-4利于實時動態(tài)觀看,M-JPEG利于高清晰圖像的記錄。

該實時監(jiān)控錄像系統(tǒng)的使用可減少銀行柜員制業(yè)務(wù)中出現(xiàn)的錯誤和糾紛,切實保障銀行和儲戶的權(quán)益,有效防范金融詐騙等犯罪活動。

不 足

該方案給出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖僅僅是一個營業(yè)部門的監(jiān)控系統(tǒng)圖,沒有給出銀行的各營業(yè)部門的監(jiān)控系統(tǒng)是否聯(lián)網(wǎng),以及如何聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)問題的解決方案。

對網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)介紹較為簡單,沒有給出網(wǎng)絡(luò)流量的需求和保障措施,對網(wǎng)絡(luò)安全沒有論述; 該方案僅在系統(tǒng)框圖中畫出了城市安防中心,但沒有給出監(jiān)控系統(tǒng)與城市安防中心的接口和傳輸方式的說明,同時監(jiān)控中心沒有建設(shè)多屏顯示,不利于值守人員工作; 作為一個銀行監(jiān)控系統(tǒng),方案中對報警系統(tǒng)沒有描述,對報警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動的敘述過于簡單。

藍(lán)色星際: ATM視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

優(yōu) 點

該方案專門針對金融行業(yè)中通過聯(lián)網(wǎng)的方式實現(xiàn)對所有ATM網(wǎng)點的集中統(tǒng)一監(jiān)控和管理,核心設(shè)備均采用嵌入式操作系統(tǒng),具有任務(wù)單一、響應(yīng)實時的特點,避免了Windows等PC操作系統(tǒng)啟動緩慢、安裝配置復(fù)雜、不易維護(hù)、不能長時間穩(wěn)定工作的弊病。嵌入式操作系統(tǒng)完全避免了病毒及其他非法手段的入侵,大大地提高了系統(tǒng)的安全性。

方案采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以提供靈活的系統(tǒng)組合,用戶可以根據(jù)需要靈活配置硬件數(shù)量。在盡量不改動原有現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的條件下,可將該系統(tǒng)作為一個功能模塊嵌入在原有系統(tǒng)之中,保證新的系統(tǒng)不影響原有系統(tǒng)的穩(wěn)定性并有效保護(hù)用戶以前的投資。

方案將ATM作為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)點,并從設(shè)計原則、設(shè)計依據(jù)和應(yīng)用技術(shù)特點、產(chǎn)品主要功能等方面做了詳細(xì)說明。

不 足

第4篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞:通信基站;散熱系統(tǒng);相變儲能;DeST

中圖分類號:TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)18-0005-03

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷的發(fā)展,我國通信行業(yè)迎來了發(fā)展的機(jī)遇期。目前3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)遍布全國,移動通信基站、各種通信機(jī)房、通信模塊局等數(shù)量不斷增大,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)模日益龐大,這勢必造成通信行業(yè)耗能的增加,隨著21世紀(jì)國家降能、節(jié)能減排理念的不斷深入,要求中國通信行業(yè)2013-2015度的信息流量綜合能耗下降30%左右。所以說,加強(qiáng)節(jié)能降耗工作,滿足通信網(wǎng)絡(luò)運營的安全性、、可靠性、經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、基站等通信節(jié)點建設(shè)的重要工作。同時,保障機(jī)房、基站系統(tǒng)正常、安全、高效的運行,對其散熱系統(tǒng)的設(shè)計及改造工作尤為重要,也是節(jié)能降耗的重中之重。本文就電信行業(yè)通信基站機(jī)柜散熱系統(tǒng)進(jìn)行了研究,提出了基于相變儲冷模型的基站空調(diào)系統(tǒng)。

1 基站空調(diào)散熱系統(tǒng)介紹

1.1 基站概述

基站作為無線通信系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)信息樞紐,其廣義涵義是指無線通信信號一定覆蓋范圍區(qū)域內(nèi),經(jīng)過信息交換設(shè)備,實現(xiàn)與移動通訊終端之間數(shù)據(jù)信息相互傳遞的一種無線電接收、發(fā)送設(shè)置。通常稱之為移動通信基站?;痉€(wěn)定性問題,尤其是空調(diào)系統(tǒng)決定了基站的運行狀況?;窘ㄔO(shè)中,一般按照容量和覆蓋范圍細(xì)化專業(yè)分為容量站和覆蓋站,覆蓋基站包括:行政村覆蓋基站、區(qū)域街、道覆蓋基站、自然村覆蓋基站、郊區(qū)覆蓋站、城市覆蓋基站等等?;窘ㄖ娣e一般為9-30 m2,基站周圍采用圍欄構(gòu)造,基站外墻建筑材料一般采用泥紅磚、矸石磚,外墻多為用瓷磚進(jìn)行貼面,屋內(nèi)面設(shè)置架空隔熱層,整體建筑采用磚混結(jié)構(gòu),基站室內(nèi)設(shè)備包括通信主設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等,設(shè)備總發(fā)熱量在0.5~54 kW區(qū)間。基站多分布于農(nóng)村、偏遠(yuǎn)地段、無人區(qū)等,分布較廣,運行環(huán)境一般比較惡劣,且為無人值守模式。隨著技術(shù)及國家政策的因素,基站節(jié)能空間巨大。目前國內(nèi)對于基站改造、建設(shè)多充分考慮節(jié)能措施,采用新型節(jié)能綠色環(huán)保材料、熱管、電控備件,優(yōu)化技術(shù)及管理模式,不斷增強(qiáng)基站安全穩(wěn)定性,降低通信運營成本,滿足社會效益需求。

1.2 基站主要設(shè)備

現(xiàn)階段,移動通信基站設(shè)備趨向于大功率、大容量、模塊化、高集成化、智能化發(fā)展,設(shè)備的單位體積熱耗散急速增大,設(shè)備體積趨于小型化?;驹O(shè)備一般包括主要通信設(shè)備、計算機(jī)控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、動力保障設(shè)備等。主要通信設(shè)備包括通信機(jī)柜、中心交換機(jī)、服務(wù)器、路由器、光端接收、發(fā)送機(jī)、存儲設(shè)備、散熱裝置等;計算機(jī)控制系統(tǒng)主要包括計算機(jī)控制器、管理模塊、運行系統(tǒng)等;空調(diào)設(shè)備主要負(fù)責(zé)機(jī)房的空氣調(diào)節(jié),保證機(jī)房內(nèi)溫度合理,系統(tǒng)散熱性得到保證;動力保障設(shè)備主要由儲電組裝置、高頻開關(guān)電源等,保障設(shè)備無間斷電源動力運行;監(jiān)控裝置主要是各種探頭,存儲器等設(shè)備。基站設(shè)備耗能比較大,基站通信機(jī)柜數(shù)量一般在8個之內(nèi),主設(shè)備功耗約為2 kW,其他設(shè)備功耗包括傳輸功耗多為10 W,開關(guān)電源功耗選擇多為50 W左右;基站空調(diào)系統(tǒng)單臺功為3 kW ,日耗電量 45 kWh;普通基站總功耗約為6 kW。

由于基站需要滿足一定區(qū)域內(nèi)的移動通信需要,設(shè)備繁多,設(shè)備運行產(chǎn)生的熱量需要及時擴(kuò)散導(dǎo)出。據(jù)測算,當(dāng)溫環(huán)境度超過一定值時電子器件的失效率與溫度關(guān)系存在指數(shù)函數(shù)關(guān)系,基站設(shè)備故障或損壞統(tǒng)計數(shù)據(jù)中中,約有20%以上的都是因為溫度超高引起的,冷卻方式?jīng)Q定了電子設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定性、可靠性,因此,基站熱設(shè)計尤為重要。

1.3 基站常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)分析

基站空調(diào)維持室內(nèi)一定溫濕度,作用極為重要?;究照{(diào)通常采用普通分體式空調(diào),空調(diào)設(shè)定溫度多為26 ℃,空調(diào)系統(tǒng)能效比在 [2.7,3.5]區(qū)間?;緝?nèi)要求一定的適度、防塵及溫度。

機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)一般主要有舒適性空調(diào)、機(jī)房專用空調(diào)兩種配置??照{(diào)系統(tǒng)作為基站主要電費能耗系統(tǒng),占基站總電費的54%以上,而且空調(diào)運行為365×24 h全天候運行,基站空調(diào)用換熱器主要有乙二醇水溶液換熱器、熱管換熱器、隔離式新風(fēng)熱交換器三種。由于專用空調(diào)使用比較理想,大多數(shù)基站選用專用空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要部件有壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、離心風(fēng)機(jī)、膨脹閥、加濕器(可選)、電加熱、飯金結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)?;緳C(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)具備高可靠性、大風(fēng)量、低燴差,同時具有加熱、加(除)濕功能及良好的空氣過濾效率等特點。

1.4 通信基站熱分析

選擇分析的基站模型為磚混建筑模型,取C類機(jī)房建筑面積S=3×4×3.5 m3。普通磚墻圍護(hù)結(jié)構(gòu),四面外墻,內(nèi)外均粉刷。通信基站內(nèi)設(shè)備以對流、傳熱、輻射等方式向室內(nèi)散熱,屬顯熱。地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為1.463 W/(mZ}K);屋頂傳熱系數(shù)0.39W/(m2/K);圍墻傳熱系數(shù)為1.498 W/(m2/K);內(nèi)門為木質(zhì)材質(zhì),內(nèi)部熱源 300 W/m2,對流熱源占比為90%。

由DeST能耗模擬軟件模擬,空調(diào)全面運行模式下,溫度設(shè)置區(qū)間[10,28] ℃,濕度在20%~85%之間,室內(nèi)外通風(fēng)換氣頻率為0.5/h。模擬結(jié)果,如圖1所示?;咀钚±湄?fù)荷為1.2 kW,最大逐時最大冷負(fù)荷為3.9 kW?;驹O(shè)備總發(fā)熱量為3.1 536×104 kW/h,機(jī)房總負(fù)荷2.2 812×104 kW/h,圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量8.724 k×103 W/h,占全年散熱量的27.66%。

通信基站空調(diào)系統(tǒng)必須保持室內(nèi)正壓,室內(nèi)要提供新風(fēng),新風(fēng)要進(jìn)行預(yù)處理,應(yīng)有良好的過濾裝置,防止污染物滲入室內(nèi)和保持機(jī)房溫濕度的穩(wěn)定,新風(fēng)潔凈度滿足國標(biāo)GB 50174-2008。

2 基站散熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

采用相變蓄冷散熱系統(tǒng),建筑材料選用相變混合材料及結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖,如圖2所示。

2.1 散熱系統(tǒng)熱計算

2.1.1 熱控制方程

2.3 壓縮機(jī)選型

制冷壓縮機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,其市場上的樣式、原理等多樣,在選擇壓縮機(jī)時,應(yīng)根據(jù)效率、能耗、結(jié)構(gòu)特點、性價比、可靠性等要求,并根據(jù)制冷循環(huán)型式、制冷劑種類的需求進(jìn)行選型。根據(jù)設(shè)計,本文選用回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機(jī),功率≤15 kW制冷量。制冷劑綜合考慮溫室效應(yīng)、環(huán)境保護(hù)、使用壽命、安全性、性價比等因素,選擇R22中壓制冷劑比較合適。

3 空調(diào)冷卻系統(tǒng)設(shè)計驗證

為綜合考慮基站內(nèi)恒定的溫濕度、潔凈度等指標(biāo)因素,空調(diào)系統(tǒng)為大風(fēng)量、小燴差的專用空調(diào),基站空調(diào)出風(fēng)溫度設(shè)定為10~140 ℃;相變材料溫度為18~200 ℃,蒸發(fā)溫度設(shè)定為7~110 ℃。

使用DeST軟件模擬分析通風(fēng)冷卻技術(shù)節(jié)耗效能,對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行驗證。DeST中房間的可變通風(fēng)換氣次數(shù)設(shè)定為10~100次/h,模擬儲通信基站室溫全年變化情況,如圖3所示。 換氣次數(shù)從10~30遞增時,基站室溫降低較快,當(dāng)換氣數(shù)繼續(xù)再增加,對基站室溫的影響較小。換氣次數(shù)等于30次時換氣效率較高,風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量設(shè)定1 200 m3/h。

通信基站為三類環(huán)境,機(jī)房最高溫度要求為300 ℃,引入新風(fēng)量后,根據(jù)新風(fēng)量溫度要求,選取最大負(fù)荷驗證:

Q=pVC4t=1.2×1200/3600×1.0054 t=3.9 kW

4 t=100℃,T=200 ℃(室外溫度≤200 ℃)時,開啟風(fēng)機(jī)則可以滿足基站室內(nèi)負(fù)荷要求。

4 結(jié) 語

分析了通信基站空調(diào)系統(tǒng)的特點,對通信基站進(jìn)行了闡述,對于基站空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理以及傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)進(jìn)行了研究,分析了熱效應(yīng);提出了相變制冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案,使用DeST軟件模擬分析通風(fēng)冷卻技術(shù)節(jié)耗效能,對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了驗證。

參考文獻(xiàn):

[1] 呂帥.基站機(jī)柜散熱系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化[J].通信電源技術(shù),2015,(5).

第5篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

【關(guān)鍵詞】懸臂式 凸輪軸數(shù)控裝配機(jī) 設(shè)計

凸輪軸是發(fā)動機(jī)上的重要部件,需要有較高的剛度、韌性和強(qiáng)度,并且擁有一定的耐磨性和抗沖擊性。所以,凸輪軸的裝配加工需要達(dá)到較高的精度要求,以便使其具有較高的性能。而進(jìn)行懸臂式凸輪軸數(shù)控裝配機(jī)的設(shè)計,可以完成凸輪軸的高精度裝配。因此,有必要對該種裝配機(jī)的設(shè)計問題展開探討,以便更好的進(jìn)行凸輪軸的生產(chǎn)加工。

1 懸臂式凸輪軸數(shù)控裝配機(jī)總體設(shè)計方案

在進(jìn)行懸臂式凸輪軸數(shù)控裝配機(jī)的設(shè)計時,目的是使單獨一臺裝配機(jī)能夠完成芯軸旋轉(zhuǎn)、凸輪裝卡定位和凸輪軸精確裝配等復(fù)雜動作。所以,需要根據(jù)裝配動作特點進(jìn)行裝配機(jī)功能的設(shè)計與實現(xiàn)。但是,凸輪軸裝配有較高的精度要求,相位角偏差需要在±0°25′之間,基準(zhǔn)面偏差在±1.0mm,所以不能使用常規(guī)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配機(jī)的設(shè)計。為了解決這一問題,可以運用機(jī)械一體化設(shè)計思路將預(yù)定動作交由機(jī)械系統(tǒng)負(fù)責(zé),并且由伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供動力,同時使用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備運行的精確控制。而通過將微電子技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來,可以完成裝配機(jī)的優(yōu)化設(shè)計,繼而滿足產(chǎn)品裝配的高質(zhì)量要求。因此,設(shè)計出的懸臂式凸輪軸數(shù)控裝配機(jī)應(yīng)該由機(jī)械、液壓和數(shù)控這三大系統(tǒng)構(gòu)成,具有較高的裝配精度,并且可以獲得響應(yīng)快和可靠性高的優(yōu)點。

2 懸臂式凸輪軸數(shù)控裝配件的設(shè)計

2.1 裝配工藝流程設(shè)計

在進(jìn)行裝配機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計時,需要根據(jù)相應(yīng)的裝配工藝流程進(jìn)行特定功能的實現(xiàn),所以需要先進(jìn)行裝配工藝流程的設(shè)計。從裝配機(jī)需要實現(xiàn)的功能上來看,設(shè)備需要完成芯軸裝卡、滾花和芯軸與凸輪壓裝的功能,所以需要分別完成芯軸夾緊、移動、回轉(zhuǎn)和凸輪裝卡定位、進(jìn)給等多個動作。而每一特定位置的凸輪都有各自固定的相位角要求,需要按照特定相位角使芯軸滾花與凸輪壓裝對應(yīng)起來。從整個裝配過程上來看,就是先在夾持器上進(jìn)行芯軸的裝卡,然后使軸體從原始位置移動至第一個滾花位置,并進(jìn)行芯軸旋轉(zhuǎn)。同時,滾花刀將在滾花圓盤旋轉(zhuǎn)的帶動下進(jìn)給,并逐漸壓緊芯軸進(jìn)行滾花。完成第一個滾花后,芯軸停止轉(zhuǎn)動,并與滾花刀均回到原始位置。在芯軸旋轉(zhuǎn)到固定相位角后,凸輪將被回轉(zhuǎn)臺送至壓裝位置,然后芯軸下移并進(jìn)行壓裝。完成壓裝后,芯軸停止轉(zhuǎn)動并回到第二滾花位置,并依次完成后續(xù)滾花、壓裝動作。

2.2 裝配機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝配機(jī)機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)由傳動系統(tǒng)、滾花系統(tǒng)、凸輪回轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)和芯軸夾持旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成,各系統(tǒng)可以通過相互配合完成凸輪軸的精密裝配。在裝配機(jī)的最上端,安裝有主傳動電機(jī),可以通過齒輪帶動滾珠絲杠并最終帶動滑塊移動。在滑塊上,裝有芯軸夾緊旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),芯軸的旋轉(zhuǎn)主要由電機(jī)控制。而懸臂機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)支撐部件,使用厚度為40mm鋼板焊接而成,能夠承受所有工作載荷,并且擁有開放式的結(jié)構(gòu),可以為其他機(jī)構(gòu)的安裝提供方便。滾花系統(tǒng)則安裝在機(jī)架的上工作臺面上,凸輪回轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)安裝在下工作臺面上。其中,滾花系統(tǒng)的滾花刀可以在液壓缸帶動下伸縮,凸輪回轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動由伺服電機(jī)控制。在進(jìn)行凸輪的裝卡時,凸輪裝卸由液壓缸壓縮壓簧實現(xiàn),裝卡靠帶由卡塊完成。

2.3 裝配機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

為了實現(xiàn)裝配機(jī)的自動運行,需要使用液壓裝置為整機(jī)的全自動控制提供輔助功能。在設(shè)計裝配機(jī)的液壓系統(tǒng)時,需要確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,并且能夠進(jìn)行可靠的調(diào)節(jié)和控制。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成上來看,液壓系統(tǒng)應(yīng)該由儲能裝置、執(zhí)行元件、控制機(jī)構(gòu)和輔助部分構(gòu)成。其中,儲能裝置可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成壓力能存儲,從而為裝配機(jī)的運行提供動力。執(zhí)行元件可以進(jìn)行壓力能的釋放,從而為運動部件提供機(jī)械能??刂茩C(jī)構(gòu)可以進(jìn)行油液介質(zhì)流量、壓力和流動方向的控制,繼而進(jìn)行執(zhí)行元件方向、作用力的控制。而輔助部分由油管、油箱和管路等部分組成。在裝配機(jī)運行的過程中,系統(tǒng)的6個液壓缸將按照特定順序依次完成動作,繼而為裝配機(jī)的各個動作的實現(xiàn)提供能量。

2.4 裝配機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計

對于數(shù)控裝配機(jī)來講,數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計至關(guān)重要。作為裝配機(jī)的指揮中心,數(shù)控系統(tǒng)可以為凸輪軸的高精度、高效率裝配提供保障。在數(shù)控系統(tǒng)的統(tǒng)一指令下,裝配機(jī)各機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行協(xié)調(diào)有序的工作,從而實現(xiàn)凸輪軸的自動裝配。從結(jié)構(gòu)上來看,系統(tǒng)主要由可編程控制器、操作系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和各類輸入輸出接口等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由于裝配機(jī)需要完成循環(huán)裝配動作,而數(shù)控系統(tǒng)需要進(jìn)行2個旋轉(zhuǎn)軸和1個直線進(jìn)給軸的控制,所以需要能夠?qū)崿F(xiàn)三軸聯(lián)動??紤]到這一要求,則可以選用802D數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行裝配機(jī)機(jī)構(gòu)運動的控制。根據(jù)加工程序指令,數(shù)控系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)運算和邏輯處理,然后向伺服控制器下達(dá)控制指令,并向裝配機(jī)機(jī)械系統(tǒng)下達(dá)動作指令,從而完成凸輪軸的裝配。

3 結(jié)論

總而言之,隨著凸輪軸裝配精度要求的不斷提高,傳統(tǒng)的凸輪軸加工生產(chǎn)方式已經(jīng)無法滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。所以,需要進(jìn)行新的裝配式凸輪軸生產(chǎn)工藝的開發(fā),以滿足凸輪軸生產(chǎn)的高效率和高精度要求。而本文提出的懸臂式凸輪軸數(shù)控裝配機(jī)可以進(jìn)行凸輪軸的高精度加工,可以為相關(guān)工作的開展提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊慎華.裝配式凸輪軸的先進(jìn)制造技術(shù)[J].現(xiàn)代零部件,2011,03:44-46.

第6篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞:電力自動化系統(tǒng);智能保護(hù);測控設(shè)備;開發(fā)

我國電網(wǎng)長期處于高負(fù)荷運行狀態(tài),一旦出現(xiàn)安全事故將會嚴(yán)重影響我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,電力企業(yè)及電網(wǎng)安全已經(jīng)成為了社會關(guān)注的一個熱點,相關(guān)專家學(xué)者對電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備設(shè)計開發(fā)進(jìn)行了研究,以期為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供更好的技術(shù)支持。

一、電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備整體結(jié)構(gòu)分析

開發(fā)設(shè)計電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備時,應(yīng)該使用靈活且能夠滿足拓展功能及系統(tǒng)升級需求的配置,模塊化設(shè)計方式應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常好的,下面我們將分析下電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備應(yīng)具備的構(gòu)成模塊。

(一)主控模塊

系統(tǒng)測控設(shè)備的關(guān)鍵核心是主控模塊,主控模塊主要由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(ADC)、測量CPU等構(gòu)成,這個模塊工作內(nèi)容是采集電量轉(zhuǎn)換模塊AD樣本,得到原始的電流數(shù)據(jù),然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得出設(shè)備功率、能量等參數(shù),并將其保存在寄存器中。CPU對原始數(shù)據(jù)處理后,會比較其與參考值的差異,進(jìn)而判斷設(shè)備的運行狀況,對動作值達(dá)到后的保護(hù)命令進(jìn)行設(shè)定。主控模塊除了具有數(shù)據(jù)處理及功能外,還具有一定通訊及人機(jī)對話功能,處理并分析通訊模塊傳送出去的信息,并將其傳輸至設(shè)備的通信模塊上,進(jìn)一步實現(xiàn)通訊功能。

(二)電量轉(zhuǎn)換模塊

電量轉(zhuǎn)換模塊包含內(nèi)容有電流互感器、電器互感器及濾波電路等,這部分模塊采集流經(jīng)的電能電流,然后轉(zhuǎn)化成模擬量,并傳輸至主控模塊上,接著使其成為能夠處理的數(shù)據(jù),完成主控模塊的數(shù)據(jù)處理工作時,應(yīng)該注意其中的測量計算及保護(hù)運算等等。電量裝換模塊在設(shè)備安全運行方面具有重大意義,模塊測量準(zhǔn)確性也關(guān)系著整個系統(tǒng)的安全可靠性,因此采集數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確可靠。

(三)人機(jī)對話模塊

人機(jī)對話模塊中重要而不可缺少的一部分是自動化設(shè)備,模塊主要由液晶顯示、鍵盤及LED指示燈三部分組成,其中的全屏控制隨著技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)成為了可能。操作人員的命令在這個模塊運行中經(jīng)過鍵盤傳送到電腦中,然后主控模塊將輸入信息返回出來,表現(xiàn)為液晶控制與數(shù)據(jù)信息,液晶顯示器上能夠?qū)?dāng)時電量信息、警報信息等多種信息顯示出來,各種菜單選項中保護(hù)配置、定值以及歷史記錄等都會呈現(xiàn)在顯示器上,而且LED指示燈也會顯示出指示模塊的電源或者是警告狀態(tài)下的編委信息。

(四)開關(guān)輸入及通訊模塊

開關(guān)輸入模塊由兩部分構(gòu)成:輸入開關(guān)量及輸出開關(guān)量,前者指的是遙信控制功能在設(shè)備上的實現(xiàn),這個功能實現(xiàn)需要采集現(xiàn)場狀態(tài)量信息,如分合開關(guān)、儲能開關(guān)狀態(tài)信息等,這些采集的狀態(tài)量信息需要傳輸?shù)街骺啬K上。輸出量部分指的是設(shè)備具有的“遙控”控制功能,保護(hù)命令由主控模塊發(fā)出后,接著被傳遞至終端控制器上,對跳合閘回路進(jìn)行控制,線路開關(guān)分合工作也要做好。通訊模塊重點關(guān)注的是現(xiàn)場總線接口問題,自動化技術(shù)中使用最廣泛的總線接口是RS485,這種接口在標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方面都很好,并且還有使用便捷優(yōu)點,它在電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備中也得到了很好地應(yīng)用,與電網(wǎng)自動化的協(xié)調(diào)也是非常好的。

二、電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備開發(fā)設(shè)計方案

電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備應(yīng)具備模塊分析研究過后,接下來就要對電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備制定相應(yīng)的設(shè)計方案,這種設(shè)備融保護(hù)、測量、控制及通訊等多種功能為一體,作為一種新型智能化安全控制設(shè)備,其主要具有以下功能:保護(hù)功能,這種功能實現(xiàn)需要利用繼電保護(hù)保證電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障或者是不正?,F(xiàn)象時,設(shè)備系統(tǒng)能夠快速而準(zhǔn)確地判斷并發(fā)出跳閘命令或警報,進(jìn)而達(dá)到切除事故目的,也能夠減少停電范圍的擴(kuò)大,降低電氣設(shè)備損壞的幾率。保護(hù)測控功能應(yīng)該符合國家標(biāo)準(zhǔn)及通用的保護(hù)整定、設(shè)計原理,系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該具備線路保護(hù)裝置、變壓器差動保護(hù)裝置及站用變保護(hù)裝置,給予同、異步電機(jī)相對應(yīng)的保護(hù)裝置,保護(hù)功能配置應(yīng)該具備無時限過流保護(hù)、兩段式定時限過流保護(hù)及三相三次重合閘等等。測量功能:電力節(jié)點測量的實現(xiàn)需要借助末端測量設(shè)備,空中中心發(fā)出的測量指令迅速地被上傳至控制中心后,與電力資源協(xié)助配合。通訊功能:這個功能連接著智能保護(hù)測控與電力自動化系統(tǒng),設(shè)計時一定要遵循國際相關(guān)的電力自動化標(biāo)準(zhǔn),使電量測量數(shù)據(jù)與保護(hù)信息被傳送到控制中線上,在上述功能基礎(chǔ)上,采取遙測、遙信等技術(shù),合理科學(xué)地控制電網(wǎng)中的設(shè)備設(shè)施,這四個功能是設(shè)備應(yīng)該具備的基本功能,因此在設(shè)計開發(fā)時應(yīng)該注意到。

三、電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備設(shè)計應(yīng)遵循原則及注意的問題

(一)電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備設(shè)計應(yīng)遵循原則

設(shè)計這種系統(tǒng)保護(hù)測控設(shè)備時,必須遵循相關(guān)的原則,首先應(yīng)該遵循的就是技術(shù)可靠性原則,研發(fā)設(shè)計人員應(yīng)該從過去電力自動化設(shè)備成功的硬件系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗中吸取,借助先進(jìn)、成熟技術(shù)手段,保證系統(tǒng)設(shè)計過程中的可靠性與安全性。技術(shù)成熟度在這種設(shè)備設(shè)計中具有非常重要作用,如果使用技術(shù)不成熟,設(shè)備就會存在較大的安全隱患,電網(wǎng)安全運行也得不到相應(yīng)的保障,甚至還會受到消極影響。第二就是通用性原則,設(shè)備設(shè)計過程中,所有關(guān)于系統(tǒng)設(shè)備硬件設(shè)計平臺都應(yīng)該遵循通用性原則,借助平臺中的不同原理,完成相同硬件系統(tǒng)的實現(xiàn),及時改變保護(hù)軟件來完善設(shè)備的功能與特性。這樣做不僅很好地對設(shè)備進(jìn)行了升級與改進(jìn),也進(jìn)一步提高了設(shè)備使用壽命與年限,有效地減少了成本費用。

(二)電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備設(shè)計中應(yīng)注意的問題

CPU性能在整個設(shè)備設(shè)計中是核心部分,單一CPU現(xiàn)在已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)自動化發(fā)展需要,電網(wǎng)自動化現(xiàn)在呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢,硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計在整個電力自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備中,常常采用多CPU模式,更好地將電力自動化設(shè)備協(xié)調(diào)起來,例如ABB公司目前使用最多的是智能型控制單元結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)使用了四核設(shè)計模式,四個CPU分別負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)設(shè)備的控制、計算、傳感器接入及通信四部分,極大地減輕CPU運行負(fù)擔(dān),也顯著提升了系統(tǒng)設(shè)備的工作效率,各個CPU系統(tǒng)間的運行穩(wěn)定問題也是應(yīng)該注意解決的,問題解決后,不同CPU之間數(shù)據(jù)傳遞將會更加簡單快速。

四、結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力資源的地位與作用越來越大,電力企業(yè)越來越關(guān)注電網(wǎng)運行的安全性,這也成為了社會關(guān)注的熱點。電力企業(yè)經(jīng)營管理中的難點是電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行,自動化已經(jīng)成為了設(shè)備設(shè)計發(fā)展的大趨勢,對自動化系統(tǒng)智能保護(hù)測控設(shè)備需求更大,要想做好這項設(shè)備的開發(fā)研究,首先要了解認(rèn)識這種系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成,對設(shè)備設(shè)計中應(yīng)具備

第7篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

關(guān)鍵字:理工科;開放性實驗教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)21-0160-02

普通高等學(xué)校理科生面臨嚴(yán)重的課業(yè)負(fù)擔(dān),特別是理論知識的深奧,實驗配套理論教學(xué)可以解釋理論知識,但工程應(yīng)用性有所不足,為了探索如何針對理工科特別是電子等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生有效開展教學(xué)工作,南京大學(xué)金陵學(xué)院申請了《基于可再生清潔能源的LED路燈照明系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的開放性實驗教學(xué)》一般項目課題,以對風(fēng)光互補(bǔ)的LED照明系統(tǒng)研究和應(yīng)用為載體,依托電子電工實驗室平臺,開展對二年級在校生進(jìn)行開放性實驗教學(xué)的研究工作,探索出一套適合的開放式教學(xué)方法,旨在提高在校生的理論水平和實踐動手能力,增加其社會競爭力。整個項目持續(xù)時間為兩年,通過觀察對比項目參與學(xué)生和普通學(xué)生,參加項目的學(xué)生在知識獲取、論文撰寫、工程計劃和實踐動手四個方面有了顯著的提高。

一、開放性實驗教學(xué)現(xiàn)狀

所謂開放性實驗教學(xué),是區(qū)別于傳統(tǒng)的實驗室驗證性教學(xué)的一種實驗教學(xué)形式,這種實驗教學(xué)目標(biāo)相對確定,實驗方法及方案需要學(xué)生自主設(shè)計解決方案,教師從旁引導(dǎo),最終由學(xué)生自主設(shè)計方案、自主解決問題完成項目的一種實驗形式[1]。這種實驗教學(xué)形式區(qū)別于傳統(tǒng)的“指導(dǎo)性實驗”,學(xué)生在實驗過程中,需要投入精力去設(shè)計實驗過程,思考實驗結(jié)果,提出修正意見,可以提高學(xué)生對專業(yè)應(yīng)用的興趣和解決問題的主動性,實驗結(jié)果的成功也可以提高學(xué)生的自我認(rèn)可度。在實驗教學(xué)過程中,由于教師不承擔(dān)設(shè)計、演示工作,學(xué)生在教學(xué)過程中完全自己做主,充分體現(xiàn)了自身主動性在項目中的作用,避免了“指導(dǎo)性實驗”中的被動性,培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實際動手、主動完成任務(wù)的能力,為畢業(yè)后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。由于開放性實驗不同于傳統(tǒng)的教學(xué),無法通過教學(xué)計劃有效地規(guī)劃教學(xué)進(jìn)程和既定目標(biāo),因此還存在一些需要改進(jìn)的地方。首先,開放性實驗的課題選取,要區(qū)別于“指導(dǎo)性實驗”,需要具有一定的業(yè)界前瞻性,能代表當(dāng)下技術(shù)的發(fā)展方向,這就對指導(dǎo)教師提出了高層次實時性的要求。其次,開放性實驗不同于“指導(dǎo)性實驗”,教學(xué)所承載的學(xué)生數(shù)量不會很多,這就造成了開放性實驗單次受眾較少的問題。同時開放性實驗需要額外的場地和設(shè)備,而高校實驗室往往設(shè)備數(shù)量一定,可以用于支持開放性實驗的設(shè)備就比較匱乏,而且對設(shè)備、場地的管理也需要投入額外的人力,增加有關(guān)教師的工作量。最后,如何鑒定開放性實驗教學(xué)的成果和工作量,也缺乏一個明確的指標(biāo)體系,特別是參與工作的教師工作量考核、學(xué)生學(xué)分成果計算、開放性實驗成果的確定方式等,要從政策等方面鼓勵師生參與到開放性實驗教學(xué)工作中來。開放性實驗教學(xué)作為高校教育中的一個重要環(huán)節(jié),可以與“指導(dǎo)性實驗”互為補(bǔ)充,提高實驗教學(xué)水平,鍛煉學(xué)生實驗技能,培養(yǎng)學(xué)生實驗興趣,同時也可以通過開放性實驗教學(xué)工作,改革探索新的實驗教學(xué)手段,創(chuàng)新實驗教學(xué)。開放性實驗教學(xué)要有序開展,需要充分認(rèn)識到開放性實驗對教學(xué)工作的意義,要從政策、資金、場地、人員等方面為開放性實驗教學(xué)提供保障,從制度上保障開放性實驗的有序進(jìn)行,同時也要加強(qiáng)對師資力量的培養(yǎng),鼓勵教師多接觸專業(yè)前沿的研究和應(yīng)用,鼓勵教師將前沿和理論結(jié)合,提出符合教學(xué)要求的開放性實驗課題,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行開放性實驗教學(xué)工作[2]。最后也可以將開放性實驗成果應(yīng)用到實際教學(xué),提高實際教學(xué)的水平,使得理論教學(xué)和開放性實驗互相促進(jìn),共同發(fā)展。

二、開放性實驗教學(xué)研究過程及體會

項目自2012年開始實施,先后選取了2010和2012兩屆學(xué)生參與,其中2012的學(xué)生是在2013年初參與到項目中來,前期主要承擔(dān)了資料收集的工作,在2013年下半年開始全面接手項目工作,因此對2012級學(xué)生的培養(yǎng)更具有參考價值。整個開放性教學(xué)研究期間,主要采取“需求問題學(xué)習(xí)解決創(chuàng)新”的思路開展,學(xué)生作為主體,教師從旁引導(dǎo),從需求入手,分析需求所需要解決的問題,然后通過查閱文獻(xiàn)等方法學(xué)習(xí)此類問題的解決方法,綜合對比,結(jié)合需求的具體情況,將多種方法融合,提出一種新的復(fù)合型的解決方法,滿足項目需求。整個過程學(xué)生運用自己現(xiàn)有理論提出問題,查閱資料,最后解決問題,有效地鍛煉了學(xué)生的系統(tǒng)分析能力和自學(xué)能力,對學(xué)生自身素質(zhì)的提高起到了很大的幫助。有四個具體的事例可以與大家分享:

1.自主學(xué)習(xí)依據(jù)負(fù)載功率來匹配電源使負(fù)載達(dá)到最低工作時間。傳統(tǒng)的路燈照明多采用鹵素?zé)舻葻艟?,其發(fā)熱量大,功耗大,使用壽命短,項目最初的目的是采用LED路燈低功耗長壽命的特點,替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)鹵素路燈,同時遵循國家的“十二五”規(guī)劃的有關(guān)精神,采用風(fēng)能、太陽能等新型清潔能源替代傳統(tǒng)能源,起到節(jié)能減排效果。此時引導(dǎo)學(xué)生就傳統(tǒng)照明與LED照明比較,要使得LED照明替代傳統(tǒng)照明,就要明確照明亮度,根據(jù)一定的亮度和高度決定了LED的功率,然后考慮LED路燈的工作時間,確定配套的電池的容量,根據(jù)電池的容量和充電電流等相關(guān)參數(shù),匹配發(fā)電裝置。同時根據(jù)工作的具體環(huán)境,從工程的角度對配置參數(shù)進(jìn)行分享,最終確定了LED照明系統(tǒng)的具體配置參數(shù),即路燈高度8米、LED路燈功率56W、照明12小時,配套采用200W的太陽能發(fā)電裝置和300W的風(fēng)電機(jī),儲能采用12V120AH聚合物鋰電池。這套配置可以基本滿足初期設(shè)計要求。

2.根據(jù)路燈照明,結(jié)合生活,提出在樓宇等公共場合采用LED照明,節(jié)省成本。作為一種產(chǎn)品,其能帶來的經(jīng)濟(jì)效益決定了其生存周期。風(fēng)光互補(bǔ)LED照明路燈單體成本要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的路燈,但LED路燈安裝簡單,不依賴于市電、后期運營成本低等特點是傳統(tǒng)路燈所無法比擬的,學(xué)生提出了一種時間均攤成本的比較方法,將前期的安裝成本+生命周期內(nèi)運營成本累加計算,最后得出年平均運營成本,比較科學(xué)合理地分析對比了兩者的經(jīng)濟(jì)效益,撰寫了相關(guān)的論文《風(fēng)光互補(bǔ)LED照明與傳統(tǒng)路燈的經(jīng)濟(jì)效率比較》。采用在設(shè)計風(fēng)光互補(bǔ)LED照明的同時,學(xué)生發(fā)現(xiàn)低功率的LED可以提供很好的照明效果,隨著LED功率的降低,所配套的蓄電池體積重量也會降低,將LED與電池組合成照明組,將這種低功率的照明組應(yīng)用到樓宇等公共場合照明中來,達(dá)到節(jié)能減排、降低成本的效果。具體的設(shè)想是在樓宇頂層天臺等采光好的地方利用太陽能集中發(fā)電,集中控制,利用控制器對分布在樓宇中的照明組進(jìn)行充電,從而形成了“集中發(fā)電、分布照明”的大型太陽能照明系統(tǒng)。

3.依據(jù)充電方法,提出新型的電源管理方式來滿足分布式照明的充電需求。隨著學(xué)生提出了“集中發(fā)電、分布照明”的設(shè)計思路,如何均衡地對系統(tǒng)內(nèi)照明組充電又成了下一步研究的課題,目前常用的均衡充電法可以分為能耗型和非能耗型,非能耗型又可以分為多繞組變壓器法、基于電容電感的相鄰電源平衡型和DC/DC隔離轉(zhuǎn)換型??紤]到項目具體實際情況,學(xué)生采用了DC/DC隔離轉(zhuǎn)換型,并引入了單片機(jī)技術(shù)和開關(guān)矩陣,實時對系統(tǒng)監(jiān)測,自動控制開關(guān)矩陣對系統(tǒng)內(nèi)照明組均衡充電,并將該思路整理,撰寫了《一種基于單片機(jī)控制分布式的DC/DC分布照明系統(tǒng)技術(shù)研究》一文。

4.經(jīng)驗總結(jié)文字化和知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)意識增強(qiáng)。學(xué)生為了解決具體的問題,需要查閱相關(guān)理論和實驗方法,通過總結(jié)他人的經(jīng)驗,結(jié)合自身的知識及項目需求,提出具有針對性的解決方案。為了提高學(xué)生的理論寫作水平,指導(dǎo)學(xué)生就自己的想法成文,采用“闡述問題背景和現(xiàn)狀分析已有理論實踐方法提出自己獨特的解決方法實踐結(jié)果佐證自己的想法”模式構(gòu)思撰寫相關(guān)的論文。通過這種方法,學(xué)生對學(xué)術(shù)型文章的撰寫有了一定的了解,同時也通過這種方法,學(xué)生學(xué)會了如果進(jìn)行學(xué)術(shù)工作,即“發(fā)現(xiàn)問題、借鑒理論、尋找方法、設(shè)計方案、實驗驗證”。在撰寫學(xué)術(shù)文章的同時,對于有一定創(chuàng)新性的方案,也鼓勵學(xué)生去申請實用新型發(fā)明專利,來使得自己的知識產(chǎn)權(quán)成果化,同時也增強(qiáng)學(xué)生的自身價值。

三、開放性實驗教學(xué)項目總結(jié)

作為理工科的開放性教學(xué)實踐,首先要立足于專業(yè)本身,特別是專業(yè)知識的運用,例如本次項目中,由于是電子等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,僅就系統(tǒng)中的充電電路和控制電路做了更新和改良,而沒有涉及到發(fā)電、儲能等方面的,使得學(xué)生雖然有部分知識的不足,但不至于完全摸不到頭緒。其次要立足于實際,通過解決實際問題,來綜合運用已有知識,查閱領(lǐng)域前沿,逐步逐級解決問題,優(yōu)化設(shè)計,最終達(dá)到設(shè)計要求。最后要貼合實際,除了項目要有實際的應(yīng)用價值,開放性實驗本身也要具有一定的工程背景,要接地氣,要讓學(xué)生明白自己要做什么,能做什么,該怎么做,做完有什么樣的效果??偟膩碚f,項目要切合實際,對于項目中存在的問題和難點,要分步逐級解決,大問題分為小問題,每個小問題有難度但不會超出學(xué)生的能量,使得學(xué)生有奔頭,學(xué)生在逐步的解決問題過程中,學(xué)會獨立思考、自主學(xué)習(xí)的方法,使之可以自主成長。不足的是,開放性教學(xué)實驗不同于傳統(tǒng)的驗證型實驗教學(xué),開放性實驗參與學(xué)生少,設(shè)備、教師投入量大,教學(xué)過程中學(xué)生成長迅速,但是否可以應(yīng)用于大規(guī)模的實驗教學(xué),需要進(jìn)一步討論研究。

參考文獻(xiàn):

第8篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞:EDA技術(shù);“項目教學(xué)法”;教學(xué)實施

EDA是電子設(shè)計自動化(Electrontic Design Automation)的縮寫,它是隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步而發(fā)展起來的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計方法。它在電子技術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的貢獻(xiàn)主要包括:1.通過軟件編程實現(xiàn)對硬件解構(gòu)和工作方式重構(gòu)實現(xiàn)IC設(shè)計;2.以計算機(jī)為平臺,EDA軟件為工具實現(xiàn)PCB板的布局布線設(shè)計;3.通過EDA仿真軟件確定電子電路級設(shè)計方案的正確性和可行性。EDA技術(shù)的出現(xiàn),極大地提高了電路設(shè)計的效率,減輕了設(shè)計者的勞動強(qiáng)度。目前在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用,如汽車、電子、機(jī)械、軍事、礦產(chǎn)及醫(yī)學(xué)等。作為高等職業(yè)院校的電子類學(xué)生掌握現(xiàn)代電子電路的設(shè)計方法就顯得尤為重要。另外,為了實現(xiàn)高技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo),各高職院校都在進(jìn)行新的教學(xué)方法的改革,項目教學(xué)法以其自身的優(yōu)點被很多課程教學(xué)所采用。本文介紹了我院對電子信息工程專業(yè)EDA技術(shù)課程項目教學(xué)改革的嘗試。

一、“項目教學(xué)法”

教育專家弗雷德•海因里希教授提出的項目教學(xué)法,是指師生通過共同實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動。來源于工程實踐中的項目,是指生產(chǎn)一件具體的、具有實際應(yīng)用價值的產(chǎn)品;該產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中應(yīng)該具備以下條件:1.該工作過程可分解出適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容,并且能夠?qū)⒗碚撝R和實際技能有效地結(jié)合在一起;2.與企業(yè)實際生產(chǎn)過程或現(xiàn)實的商業(yè)經(jīng)營活動有直接的關(guān)系;3.要學(xué)生發(fā)揮主觀能動性,對項目進(jìn)行計劃,組織和實施,并且在工作過程結(jié)束后要有明確而具體的成果,這里不以成果的正確性作為惟一的評價標(biāo)準(zhǔn);4.在項目實施過程中,學(xué)生不僅要運用新學(xué)習(xí)的知識、技能,而且還要調(diào)用已經(jīng)學(xué)過的知識、技能并能將散碎的知識點融匯使之變成我們所能夠使用的產(chǎn)品;5.對于工作過程中出現(xiàn)的問題,需要同學(xué)們通力合作,共同克服困難;6.項目完成時,師生共同交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗和方法,并對項目工作成果作出公正的評價。在項目教學(xué)過程中,發(fā)揮了學(xué)生的自身潛力,增進(jìn)了師生的感情,提高了學(xué)生團(tuán)隊合作精神,同時在學(xué)習(xí)過程中完成了學(xué)生的素質(zhì)教育。

二、“項目教學(xué)法”在EDA技術(shù)中的應(yīng)用

EDA技術(shù)是一門工程實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課,要求學(xué)生具有電子小系統(tǒng)設(shè)計及制作的能力,根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、對電子產(chǎn)品熟悉的程度,專業(yè)知識的儲備情況,并且注意到了項目的難易程度,知識的關(guān)聯(lián)性等因素,綜合考慮進(jìn)行項目載體的篩選,最終確定了第一信號鑒別電路、流水燈以及CPLD開發(fā)板等項目作為本門課程的工程載體,下面就以CPLD開發(fā)板為例,介紹“項目教學(xué)法”在該門課程教學(xué)中的應(yīng)用。

1. CPLD開發(fā)板學(xué)習(xí)情景設(shè)計

根據(jù)CPLD開發(fā)板電路功能,將其劃分為4個學(xué)習(xí)子情景,包括供電電路設(shè)計制作、顯示電路設(shè)計制作、開關(guān)電路設(shè)計制作以及串口電路設(shè)計制作。CPLD開發(fā)板設(shè)計的軟件環(huán)境為PowerLogic5.0&PowerPCB5.0,開發(fā)板項目的解構(gòu)和重構(gòu)如圖1所示。

2.子情境教學(xué)實施過程

(1)子情境電路元件制作

①供電電路設(shè)計制作

供電電路由開關(guān)型穩(wěn)壓器LM2576、肖特基二極管IN5819、儲能電感、輸入和輸出電容等元件構(gòu)成。在PowerLogic5.0中,繪制電源電路元件的邏輯封裝并且建立相應(yīng)元件的元件類型,同時為元件指定PCB封裝,如LM2576的PCB封裝為TO-220。

②顯示電路PCB設(shè)計制作

顯示電路由LED點陣顯示電路和LED動靜態(tài)顯示電路組成,其中LED點陣采用4個8×8點陣拼在一起組成16×16點陣,可以顯示一個完整的漢字。2片74HC138組成4-16譯碼器做行掃描,2片74HC595級聯(lián)做列掃描,它們的PCB封裝為DIP16。

③開關(guān)電路PCB設(shè)計制作

開關(guān)電路由20個獨立按鍵電路和矩陣鍵盤電路組成,其中輕觸開關(guān)組成4×4矩陣鍵盤電路,程序?qū)仃囨I盤進(jìn)行掃描,如果有任意鍵按下,立即讀出其鍵值,并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)數(shù)值,PCB封裝采用SW(6×6)。20獨立按鍵作為數(shù)據(jù)輸入開關(guān),按鍵被按下時接地輸出低電平,抬起接入上拉電阻輸出為高電平,該功能使用戶熟悉數(shù)字系統(tǒng)中的0,1以滿足中規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計要求,其PCB封裝采用DPDT-6。

④串口電路PCB設(shè)計制作

串口通信電路由PL2303及電路,如50M晶體振蕩器、電阻、電容以及USB轉(zhuǎn)RS232插針等。其中PL2303采用28腳SSOP封裝,其余元件為常用插針封裝,串口通信電路如圖2所示。當(dāng)子情境中各個電路元件的類型建立完成后,進(jìn)行CPLD開發(fā)板的綜合PCB設(shè)計。

(2)CPLD開發(fā)板的綜合設(shè)計

根據(jù)紙質(zhì)電路原理圖,將新建立的元件類型調(diào)入原理圖繪制軟件PowerLogic5.0中,進(jìn)行電氣連線。原理圖繪制完成,根據(jù)設(shè)計要求將其生成網(wǎng)絡(luò)表并傳送到PowerPCB5.0中進(jìn)行PCB設(shè)計,布局布線結(jié)果如圖3所示。

3.考核方案

CPLD開發(fā)板電路設(shè)計由4個子情境構(gòu)成,根據(jù)子情境承載的知識點、項目性質(zhì)不同,考核比例分別占總項目的30%,25%,25%和20%。子情境的考核由3部分組成:理論考核(15%)+項目質(zhì)量考核(70%)+平時成績考核(15%)。其中理論知識考核主要考核學(xué)生新知識運用和已學(xué)過知識點調(diào)用的情況,一般可以通過研究性的習(xí)題完成;項目質(zhì)量考核主要考核項目工作過程中每位同學(xué)的表現(xiàn)以及完成項目的成果展現(xiàn);平時成績考核包括考勤、平時學(xué)習(xí)態(tài)度及能力表現(xiàn)等。

三、結(jié)束語

基于建構(gòu)主義的“項目教學(xué)法”使學(xué)生成為了認(rèn)知的主體,是知識意義的主動建構(gòu)者;學(xué)生通過主動搜集和處理信息,培養(yǎng)了獲取新知識的能力,分析問題、解決問題以及交流合作能力?!绊椖拷虒W(xué)法”在高等職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用,對高技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]SSR213.項目教學(xué)法[DB/OL].baike.省略/view/2062970.htm?fr=ala0_1,2009.3 .31

[2]房漢雄,郭福三,齊懷琴.項目教學(xué)法在EDA課程中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)刊,2009,1

第9篇:儲能系統(tǒng)設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞:數(shù)字伺服控制系統(tǒng);無刷直流電動機(jī);DSP

中圖分類號:TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673―5048(2013)03―0018―03

0 引言

伺服控制系是空空導(dǎo)彈不可缺少的關(guān)鍵組成部分,其性能直接決定著導(dǎo)彈飛行過程的動態(tài)品質(zhì)。傳統(tǒng)的模擬伺服控制系統(tǒng)控制參數(shù)需要通過更改硬件進(jìn)行調(diào)整,調(diào)試繁瑣且很難實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法??垢蓴_能力弱,而數(shù)字控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng),參數(shù)調(diào)整可通過軟件完成。這樣可在較短的時間內(nèi)調(diào)試出性能優(yōu)良的系統(tǒng)。本文介紹了一種基于TI公司TMS320F2812 DSP的數(shù)字伺服控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)功能及硬件設(shè)計

導(dǎo)彈伺服控制系統(tǒng)將來自飛控系統(tǒng)的舵控信號,經(jīng)過變換和功率放大,克服氣動鉸鏈力矩和彎曲力矩。驅(qū)動伺服電動機(jī)帶動空氣舵以一定角速度偏轉(zhuǎn),形成與控制信號成比例的舵偏角,改變彈體的飛行姿態(tài),從而控制導(dǎo)彈的飛行軌跡。

空空導(dǎo)彈數(shù)字伺服控制系統(tǒng)由控制電路、反饋信號采樣電路、功率驅(qū)動電路、功率逆變電路、串行通信接口電路及控制軟件組成,伺服電機(jī)采用無刷直流電機(jī)。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

1.1 控制電路

為了實現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)技術(shù)指標(biāo),同時協(xié)調(diào)四通道舵機(jī)工作和實時數(shù)據(jù)處理。控制系統(tǒng)需要實時處理大量數(shù)據(jù),這里選用TI公司專為電機(jī)控制設(shè)計的高性能DSP TMS320F2812作為CPU,TMS320F2812 DSP的設(shè)計基于增強(qiáng)的哈佛結(jié)構(gòu),三級流水線操作,指令執(zhí)行速度大幅提高,最高可達(dá)150 MIPS。最多可提供16路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道,專為電機(jī)控制的兩個事件管理器模塊包括16路PWM調(diào)制通道和4個通用定時器,為4通道舵機(jī)控制提供了極大的便利。

控制電路主要由以TMS320F2812為核心的PWM生成電路和邏輯綜合電路組成。分別完成PWM調(diào)速功能和換相功能。

PWM是電機(jī)調(diào)速常用的一種方法,TMS320F-2812根據(jù)飛控計算機(jī)給定的舵偏信號以及舵反饋信號,通過一系列的運算產(chǎn)生控制信號。利用該控制信號調(diào)整PWM占空比以控制功率管的開關(guān)時間,實現(xiàn)對伺服電機(jī)的控制,同時一旦產(chǎn)生故障,通過軟件及時封鎖PWM輸出直至故障消除。這里通過事件管理器PWM電路輸出PWM調(diào)制信號。

邏輯綜合電路采用GAL20V8可編程邏輯器件實現(xiàn),無刷電機(jī)中三個霍爾元件給出互差120°、脈沖寬度為180°的轉(zhuǎn)子位置信息,其組合在一個周期內(nèi)給出六個狀態(tài),即每60°變換一個狀態(tài)。GAL電路將霍爾傳感器給出的信號、PWM調(diào)制信號、電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號綜合進(jìn)行邏輯運算,將運算結(jié)果送給驅(qū)動芯片IR2130,IR2130的六個輸出信號控制功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷,實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、調(diào)速控制等功能,連接示意圖如圖2所示。

1.2 主電路及驅(qū)動電路

直流無刷電機(jī)的主電路可以采用三相半控電路和三相全控電路。三相半控電路的特點是電路簡單,需要的功率器件少。但電動機(jī)本體的利用率很低,每個繞組只通電1/3時間,另外2/3時間處于斷開狀態(tài),沒有得到充分的利用,而且在運動過程中轉(zhuǎn)矩的波動較大,所以在要求比較高的場合,一般采用三相全控電路。

由于邏輯綜合電路輸出的PWM控制信號不足以驅(qū)動功率管的通斷,因此要在PWM控制信號與主電路之間加上驅(qū)動電路。電力電子器件的驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口,是電力電子系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。采用性能良好的驅(qū)動電路,可使電力電子器件工作在較理想的狀態(tài),縮短開關(guān)時間,減小開關(guān)損耗,對系統(tǒng)的運行效率、可靠性和安全性有重要的意義。

本系統(tǒng)主電路為三相全橋控制電路,三相全橋六個功率開關(guān)器件,需要六個驅(qū)動器來控制其導(dǎo)通或關(guān)斷。而每個驅(qū)動器又需要一路獨立的電源,這給系統(tǒng)設(shè)計帶來了不便,而且系統(tǒng)較為龐大。IR2130是美國國際整流器公司生產(chǎn)的功率MOS器件柵極驅(qū)動集成電路,它能輸出六路驅(qū)動信號,并且由于內(nèi)部設(shè)有自舉式懸浮電路,因此只用一路電源,使系統(tǒng)設(shè)計極為簡化。

以IR2130為主構(gòu)成驅(qū)動電路如圖3所示。由控制部分產(chǎn)生六路PWM信號分別送到IR2130的2―7管腳,經(jīng)IR2130內(nèi)部處理產(chǎn)生六路驅(qū)動信號分別驅(qū)動V1~V6功率MOS管。圖中C1,C2,C3是自舉電容。為上橋臂功率管驅(qū)動的懸浮電源存儲能量,D7,D8,D9的作用是防止上橋臂導(dǎo)通時的直流母線電壓到IR2130的電源上而使器件損壞,因此D7,D8,D9應(yīng)選用快速恢復(fù)二極管,而且自舉電容容量取決于被驅(qū)動功率器件的開關(guān)頻率、占空比以及充電回路電阻,必須保證電容充電到足夠的電壓,而放電時其兩端電壓不低于欠壓保護(hù)動作值,當(dāng)被驅(qū)動的開關(guān)頻率大于5 kHz時,該電容值應(yīng)不小于0.1μF。

1.3 舵面角度反饋信號檢測

常用的角度信號檢測一般選用旋轉(zhuǎn)光柵碼盤。從功能實現(xiàn)上說。旋轉(zhuǎn)光柵碼盤是比較理想的選擇,其一,其輸出的脈沖信號屬于數(shù)字量,在抗干擾能力上要比模擬信號好得多;其二,DSP內(nèi)部集成了正交脈沖電路(QEP),可以方便地捕獲到傳感器反饋的信息。但旋轉(zhuǎn)光柵編碼盤存在一個致命的缺點,就是抗振動能力差,在劇烈振動的情況下,里面的光柵很可能被振壞。

鑒于以上原因,舵面角度反饋檢測通過高精度電阻電位器測量,將位置信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,輸出信號經(jīng)過分壓、濾波、跟隨、限幅等一系列處理后,送給TMS320F2812的A/D通道。

2 算法設(shè)計及實現(xiàn)

空空導(dǎo)彈高機(jī)動大過載的特性對伺服系統(tǒng)提出了很高的要求,要求系統(tǒng)快速、無超調(diào)。要滿足這些指標(biāo),好的控制算法是關(guān)鍵。因為伺服系統(tǒng)的指令位置具有很大的模糊不確定性,加之被控對象的非線性和系統(tǒng)參數(shù)的時變性。傳統(tǒng)PID控制算法很難滿足要求,而分段PID能起到較好的控制效果。根據(jù)分段PID控制規(guī)則,把誤差劃分等級。當(dāng)誤差較大時,增大比例系數(shù),并且只有比例項,以提高伺服系統(tǒng)快速響應(yīng)特性;當(dāng)誤差為中等的時候,增大比例項并添加微分項,在確保系統(tǒng)快速響應(yīng)性的同時,控制系統(tǒng)的超調(diào):當(dāng)誤差較小時,以積分項為主,以控制系統(tǒng)靜態(tài)誤差在較小的范圍內(nèi)。其控制算法流程圖如圖4所示。

伺服系統(tǒng)的位置反饋直接決定系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)態(tài)性能,通過采用分段PID控制。不僅保持了傳統(tǒng)PID控制原理的簡單、有效、魯棒性強(qiáng)的特點,而且具有更大的靈活性、適應(yīng)性和精確性。

3 試驗結(jié)果

通過對伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行實際測試,得到10°階躍響應(yīng)曲線和頻率10 Hz、幅值為±2°信號響應(yīng)曲線,分別如圖5和圖6所示。從圖中可以看出,所設(shè)計的控制系統(tǒng)跟蹤誤差小,系統(tǒng)無超調(diào)。響應(yīng)速度快,具有很好的靜態(tài)和動態(tài)跟蹤性能。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于DSP控制的空空導(dǎo)彈數(shù)字伺服控制系統(tǒng),采用分段PID控制策略,充分利用DSP高速運算的特點,實現(xiàn)了系統(tǒng)實時控制。試驗表明:設(shè)計硬件系統(tǒng)工作穩(wěn)定,分段PID控制算法使得系統(tǒng)在環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)變化時,依然具有快速無超調(diào)的定位性能,具有較強(qiáng)的魯棒性。

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