光伏变频空调控制系统设计
摘要
2013年初，气象台多次发布北京大雾黄色预警。随着资源能源的严重短缺和全球范围环境的日益恶化，环境保护和资源节约成为人们普遍关注的两大社会热点问题。然而，节能减排在缓解资源短缺固然起着重要作用，但是如果不及时调整源结构，传统的节约能源对解决全球的能源只是杯水车薪。我国家用电器的用电量占整个发电量的20.70%，而空调用电量又在家用电器中独占鳌头，因此光伏系统在日常电器，尤其是空调上的应用有着非同寻常的意义。
本次设计研究的是光伏变频空调控制系统的设计，旨在小范围内应用太阳能空调。鉴于条件限制，采取不并网，且9V太阳能—6V蓄电池组合，对变频空调压缩机进行供电。电机变频采用89C51单片机根据DS18B20温度传感器采集到的温度对三极管的通断进行控制，改变电机电压脉冲宽度，继而达到改变电机转速的目的。
关键词：能源，光伏，太阳能，变频空调，DS18B20
The design of control system on solar inverter air conditioning
Abstract
At the beginning of 2013, Beijing Meteorological Observatory has issued several yellow fog warnings. With the serious shortage of resources and energy and the global environmental degradation, the protection of environmental and the conservation of resource have become two social issues of common concern.Energy-saving and emission reduction is playing an important role to alleviate the shortage of resources, however, if we not adjust the source structure in time, the traditional energy conservation to solve the shortage of the global energy is just as a drop in the bucket. China household electrical appliances consumption accounted for 20.70% of the entire generating capacity. In particularly, the electricity consumption of air conditioning stands out in household appliances, so the application of the photovoltaic system
on daily electrics, especially on the air conditioning, have a great significance.
This study is on the design of the air conditioning control system of photovoltaic inverter, within a application of solar energy air conditioner in a small range .In view of conditions, take a combination 9V solar cell with 6V battery, with no grid, to supply power to the inverter air conditioner compressor. The motor adopts 89C51 MCU to control, according to the temperature from DS18B20 temperature sensor, to change the transistor on or off, then change the pulse width of motor voltage, and result to the change of motor speed.
Keywords:energy, photovoltaic, solar energy, frequency conversion air conditioning, DS18B20
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
调查显示，近一半家庭都有5件以上大功率家用电器。相比电视机，电脑，冰箱前三种电器，家庭空调拥有率只有28．09％。国际制冷学会最新调查报告显示，目前全球所有空调的耗电量占全球发电总量的15％，占所有住宅和商用建筑能耗的45％[1]。由此可见，空调的耗电量十分惊人。尽管现在不同品牌空调采取变频（即智能调速节电技术，SVE）节能方式，可以有效控制空调频繁启动，使其处于“工作”“待机”两种状态，但是空调耗电量大仍然困扰着生产厂家和消费者。特别是在当前能源紧缺，资源匮乏的时代，只有改变能源结构，才能从根本上解决这个问题。
发达国家诸如世界上能源消费大国美国，就采取许多办法节约能源，如国会立法推动资源和能源的节约，制造商大力支持能源节约技术，能源结构调整等等[2]。作为世界上最强大的发展中国家，由于资源能源分布的不平衡以及我国能源技术发展相对滞后，我国煤炭的使用比例（70.0%）高于世界平均水平（29.4%）40多个百分点,而石油使用比例（17.8%）低于世界平均水平（34.8%）17个百分点，天然气使用比例（3.9%）比世界平均水平低将近20个百分点；尽管如此一直以来我国我国在能源节约和能源结构调整做着不懈努力，如2004年建成投产的西气东送工程，2006年黑龙江启动的北电南送有效缓解了我国能源供需不平衡的状况。十二五”中国能源结构调整的目标是:到2015年,煤炭在一次能源消费中的比重将从2009年的70%从上下降到63%左右,天然气、水电与核能以及其他非化石能源(主要是风能、太阳能和生物质能)的电力消费比重将从目前的3.9%、7.5%和0.8%上升到8.3%、9%和2.6%[3]。
当前世界各国都在改变能源消费结构，逐步摆脱对石油和煤炭等常规能源的依赖，大力发展清洁绿色能源，走可持续发展道路。空调行业面临着严峻的挑战，也迎来了新的发展机遇。作为清洁、绿色、可再生能源的代表，太阳能无疑是当今世界新能源发展的宠儿[4]。
在当前全球能源资源匮乏的时代背景下，光伏变频空调，能够利用太阳能这种清洁，绿色和可再生的新能源，有着非凡的意义。第一，它能利用这种源源不断，取之不尽用之不竭的一次能源，减少煤炭的消耗，缓解能源危机给人类带来的能源危机[5]。第二，不并网的光伏变频空调大规模的使用，在用电高峰时段和用电高峰季节很大程度上减小
对电网的频率和电压的冲击，并对节能减排有重要意义[6]
1.2 课题研究现状和发展趋势
太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”。目前太阳能发电主要有两种形式：光-电和光-热-电。光电效应（Photoelectric effect）指光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，是将光直接转化为热的方式。另一种太阳能发电方式是光-热-电，通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。
当前太阳能电池主要采用的是光伏发电，其原理与光电效应类似，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
为缓解全球范围内的能源危机，各国政府都在积极地推广节能降耗技术，定频空调器由于其运行效率低下正在逐渐退出市场，变频空调以其高效、节能和舒适性好等优点成为今后的发展趋势。变频空调器是通过内置的变频器改变频率，从而控制空调器压缩机的转速，使压缩机转速连续变化，实现压缩机能量的无级调节[7]。变频空调较定频空调有以下优点：（1）压缩机能够实现无级调速，调速范围大，工作效率高，节能省电；（2）起动平滑，降低了电机起动时的大电流冲击，延长了压缩机的寿命；（3）采用数字控制技术，能够实现较为齐全的系统保护功能；（4）起动迅速，能够在较短的时间内达到最佳工作状态；（5）具有多种工作方式如制冷、制热、除湿等[8]。
变频空调又分为直流和交流变频空调。直流变频空调采用无刷直流电机的压缩机，较交流变频空调具有以下优点：（1）高效节能。采用数字直流涡旋压缩机，运转平稳，大大提高整机效率，比交流变频更高效、省电、节能。（2）噪音低。（3）整机系统安全可靠[9]。
太阳能光伏空调分为独立光伏空调和并网光伏空调，其模式有太阳能——家用交流电混合供电模式，太阳能——蓄电池——家用交流电耦合供电模式，太阳能——蓄电池耦合供电模式，太阳能——蓄电池——并网发电式模式[10]。
为了充分利用储量巨大、不受地域限制、清洁的太阳能，各国都进行了相应的规划，如日本的“阳光计划”，美国的“百万屋顶计划”，德国的“10万屋顶发电计划”以及我
国的“光明工程”计划等。目前，太阳能光伏的利用主要集中在LED灯上，在家电上的应用还处在实验室研究阶段，相应的批量化生产的产品比较匮乏。因此，随着太阳能光伏技术的成熟[11]，在空调器、电视机、电话、冰箱、换气扇等家电上的应用前景非常广阔。
70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调技术也随之出现。随着太阳能制冷空调关键技术的成熟，特别在太阳能集热器和制冷机方面取得了迅猛发展[12]，太阳能空调也得到了快速发展。九十年代真空管集热器和嗅化铿吸收式制冷机大量进入了市场。
目前也有将光伏空调应用于汽车。日本三菱化学公司，ICL 股份有限公司，弗吕霍夫有限公司合作开发了名为i-Cool Solar 的卡车用光伏空调，使用三菱化学公司生产的薄膜光伏电池，在汽车运行时为蓄电池充电，汽车停止时仍可以驱动空调[13]。
综上所述，光伏太阳能直流变频空调既节约了能源，还不使用破坏大气层的氟里昂等有害物质，是名副其实的绿色空调，在节能和环保方面有很大的发展潜力。从太阳能空调的特性和技术特点看，加之2013年全国两会对“太阳能光伏提案看点”[14],尚未在我国成熟的太阳能直流变频空调技术有更加广阔的应用前景。
2 光伏变频空调控制系统的总体设计
本次设计目的是将太阳能电池板提供的有限且时变的受限功率，通过电能变换技术，不并网，直接应用于驱动恒转矩负载特性的空调压缩机，达到空调制冷。因此设计包括电源模块，温度显示模块，PWM控制电机转动模块[15]，过流保护模块。
2.1 设计方案选定
2.1.1 电源模块
太阳能电池的主要参数有空载电压，短路电流，转换效率，工作电压，工作电流。太阳能电池的功率是空载电压与短路电流的乘积，即P=UI，P的单位是瓦（W）,U的单位是伏特（V）,电流的单位是安培（A）。工作电流一般为短路电流的80%-90%，工作电压一般为空载电压的80%-90%。转换效率指在外部回路上连接上最佳负载电阻时的最大能量转换，等于太阳能电池的输出功率与照射到太阳能电池板上表面的能量比值。
蓄电池也称电瓶，主要参数有电压，电池容量，充电、放电电流。常见电压有3V,6V，12V,36V等。一般电源设备的容量用KV·A或者KW来表示，密封的铅蓄电池选用AH表示其容量更准确，小电池则采用mAH表示，常见的容量有4AH,6AH,12AH，20AH,40AH等。最佳充放电电流一般按照10小时充放电时间计算。比如，10AH的蓄电池，其充放电的最佳电流都为1A；7AH的蓄电池，其充放电的最佳电流都为700mA。充放电电流过大都会影响蓄电池的使用寿命[16]。
设计题目要求使用太阳能电池板作为空调的电源，且不并网，直接向空调供电。若向传统变频空调那样采用交-直-交或交-直电压变换方式，则首先要将太阳能电池的直流电转化为交流电，能耗又将增加。其次，逆变，整流又会使电路复杂，成本增加。按照太阳能电池板与蓄电池的匹配原则，6V蓄电池需要8-9V太阳能电池板为其充电。考虑以上因素，本次设计使用9V太阳能电池板—6V蓄电池组合方式。
2.1.2 温度显示模块
温度采集使用温度传感器DS18B20，温度显示有数码管显示LED和液晶LCD显示两种。由于LED具有亮度高，低功耗，可视角度大，刷新速度快等优势，设计采取2个7段共阴极数码管显示。
2.1.3 PWM控制电机模块
蓄电池的电压为6V，采取电阻分压法来得到5V的电压，一部分给所有VCC供电，
一部分通过三极管给电机供电。电路中采用控制一个MOS 管和二极管组合开断的方式给电机提供方波电压，从而控制电机的转速。 2.1.4 电机保护模块
对于小型电机，装设过电流保护，防止电机短路瞬时大电流造成电机的损坏。对于直流电机，峰值电压等于其高电平电压值，因此可以采用峰值保护电路对电机进行过电流保护。本设计采用5V 电压，电压较低，而且过电压时必然过电流，考虑到过电压保护又将增加成本，因此设计省去不必要的过电压保护。 2.2 总体设计
在本次设计中，利用温度传感器DS18B20采集室内空气温度，将所采集到的温度通过数码管显示（精确到度），同时用温度控制脉冲电压的宽度，从而改变电机两端的平均电压，达到通过温度改变脉冲电压宽度继而控制电机转速的目地，即变频。
9V 太阳能电池板收集太阳能，并通过6V 蓄电池向系统供电。白天阳光相对充足，将多余的电能储存，在夜间或者光线不足时向系统供电，在不并网的条件下尽量保证电机的工作电压。整体设计框架见图2.1。
温度采集
温度显示
图2.1 整体设计框图
3 硬件设计说明
3.1 部分元器件简介
3.1.1 AT89C51芯片
89C51单片机由CPU，存储器和I/O接口组成，包括2个16位定时器/计数器，5个中断源、2个中断优先级的中断系统，一个全双工串行口UART，4个8位并行I/O口。
CPU是计算机的核心，是单片机的控制和指挥中心，包括运算器和控制器。单在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用两个8位暂存器TMP1和TMP2、8位累加器、寄存器B和程序状态寄存器PSW。
存储器包括程序存储器Flash ROM和数据存储器RAM。程序存储器用于存放程序和表格常数；数据存储器用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲。
89C51有2个串行通讯口和4个并行口。4个8位并行口（即P0-P3）与外部交换信息，是准双向口，每个各有8条I/O线，均可输入/输出。2个可编程的串行口（RXD、TXD）可与外界实现串行通信[17]。89C51的结构框图和DIP封装引脚图分别见图3.1和图3.2。
图3.1 89C51的结构框图图3.2 89C51引脚图
3.1.2 1位七段数码显示管
LED是发光二极管Light Emiting Diode的缩写。LED数码管里面有8只发光二极管，分别记作a、b、c、d、e、f、g、dp,其中dp为小数点。每只二极管有一根电极连到外部引脚上，而另一只也连到一起也连接到引脚外部COM端。不同型号的数码管引脚会有所不同。图3.3为数码管的引脚图和共阴极、共阳极的显示原理。
市面上常见的LED数码管有两种，共阴极与共阳极。共阳极COM端接VCC数码管点亮，共阴极COM端接GND数码管点亮，下面举例说明数码管的工作原理。比如显示数字1，只需将共阴极数码管b、c置1，或将共阳极数码管b、c置0。
数码管显示工作方式包括静态显示和动态显示。静态驱动的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。动态驱动是将所有数码管的段选线并连在一起，有位选线决定哪一位数码管有效。静态显示占用CPU时间短，但占用较多端口。动态显示占用端口少，功耗低。
图3.3 数码管的引脚图和共阴极、共阳极的显示原理
3.1.3 DS18B20温度传感器
DS18B20温度传感器是美国Dallas半导体公司生产的总线式智能数字温度传感器。DS18B20可根据实际需要通过简单编程实现9～12位分辨率数字值读数方式，其工作电源既可采用远端引入方式，也可采用寄生电源方式产生。多个DS18B20可以并联到3根或者2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，比如多点温度的测量就可将数个DQ端并联接到一个CPU端口。DS18B20引脚排列及定义如图3.4。
V DD ：可选的电源电压脚。
GND ：接地。
DD
图3.4 DS18B20的TQ-92封装
3.1.4 74LS164
74LS164是8位移位寄存器，串行输入，并行输出，可用来驱动数码管。如图3.5(a)为74LS164的引脚图，（b）为74LS164的封装图。其中，A、B是串行输入口，Q0-Q7是
并行输出口。CLK 和CP 对应，是时钟输入端。CLR ———
和MR ——
对应，是同步清除输入端，低电平有效。
（a ）引脚图 （b ）封装图
图3.5 74LS164的引脚与封装
3.2 功能电路介绍 3.2.1 89C51复位电路
复位是指是程序的指针指向地址0，每个程序都从地址0开始执行，即复位是让程序从头执行。常见复位电路（图3.6）有两种：上电自动复位和手动复位。自动复位是加电瞬间电容通过充电来实现。手动复位是指接通一按钮开关，使单片机处于复位状态。设计采用上电自动复位电路。
a 晶振频率=6MHz
b 晶振频率=12MHz
图3.6 上电自动复位电路
复位电路非常重要，通常，一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能够复位成功。
3.2.2 时钟电路
图3.7 89C51的时钟电路
3.2.3 温度采集（显示）电路
本次设计中采用2片74LS164驱动两个数码管，用温度传感器DS18B20收集室内温度[18]。
DS18B20可提供9位温度读数寄存器，有三个引脚，电路连接简单，只需将VCC接电路板VCC端，接地端接地,DQ端与单片机芯片89C51连接，实现通讯[19]。
单片机驱动LED数码管的方法很多，按显示方式可以分为动态显示和静态显示；按译码方式可以分为硬件译码和软件译码。由于74LS164没有数据锁存端，因此在数据传送过程中，数码管有闪动现象，且驱动位数越多，数码管闪电越明显。为消除这种闪动现象，可以在电路中增加一个PNP三极管通过控制其接地端在数据传输过程中关断三极管使数码管断电而不显示；而在数据传输完毕后开通三极管使数码管得电后立即导通。这样驱动数码管的方法有效消除了数据传输过程中的抖动现象[20]。
图3.8 温度采集电路
3.2.4 PWM电机控制电路
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
本设计中通过程序，根据采集到的温度对P1.0输入信号的控制，当室内温度在16℃—26℃，室内温度较为适宜，空调压缩机以一个较低的转速转动，减少频繁启动对压缩机的电流冲击；当室内温度在26℃以上时，室内温度较高，电机压缩机随温度升高转速加快，以达到一个较好的制冷效果。二极管与MOS管反接并联用来防止MOS管烧坏[21]。
图3.9 PWM控制
图3.10 电机控制电路图3.11 分压法得到VCC
3.2.5 过电流保护设计
过电流保护旨在保护在外电压过大或者电机短路时大电流对电机的冲击和烧坏[22]。电机正极接Q2的栅极（门极），当电机短路时，电机正极电压几乎为0，Q2的U BE <0.7V，
且几乎为0，因而源极与栅极PN结不导通，同样的，U B二极管导通电压，因而二极管发光。当电机正常工作时，电机正极电压>0.7V，因而源极与栅极PN结导通，而源极电压>漏极电压，栅极与漏极PN结导通，Q2与R3连接点电压几乎为0，R2,R3与C5组成的回路电压也较低，按串联电路分压计算，U D2≈0，因而D2不能发光。过电流保护电路见图3.12。
简而言之，当电机短路时D2亮；当电机正常工作时，D2灭。
图3.12 过电流保护电路
4 软件设计说明
4.1 软件设计说明
设计中过电流保护采用硬件保护，温度采集，温度显示以及电机控制信号均采用软件设计[23]。
4.2 软件设计流程图
图4.1 主程序流程图图4.2 温度采集显示流程图
5 设计与仿真
5.1 PROTEUS使用简介
图5.1 元件搜索
图5.2 电源接地放置
图5.3 线或地线放置
5.2 仿真过程和结果
5.2.1 KEIL程序烧入
点击菜单栏File|New新建文件，点击Project|New Project新建工程，保存文件（C语言编写保存为.c，汇编语言保存为.asm）。点击Source Group添加工程，将保存的.c或者.asm添加进来，点击编译文件，查找并改正错误[24]。
点击Project|Options for Group‘Source Group 1’打开对话框，点击第三个Output,在Creat HEX File前面打勾，点击确定，下载文件，生成HEX文件。
在PROTEUS双击89C51，打开元件编辑对话框，Program File点击将HEX文件添加进去[25]。
程序见附录A。
5.2.2 仿真结果
设计中所编程序在16～26℃（不包括26℃），电机低速转动，故采集了20℃，26℃两组数据；在26～38℃（不包括38℃），电机随温度升高转速加快，且故采集30℃，37℃两组数据；在38℃及其以上保持最大转速，采集数据40℃[26]。
图5.4 20℃仿真结果
图5.4 26℃仿真结果
图5.4 30℃仿真结果
图5.4 37℃仿真结果
图5.4 40℃仿真结果
图5.5 32℃仿真结果
图5.6 32℃短路仿真结果
6 PCB版图与控制系统实物制作
6.1 PROTEL结构图绘制
6.1.1 设计图纸大小
在菜单栏设计|选项或者单击右键文档选项中进行图纸大小，系统默认为B图纸，可根据实际原理图大小选择，本次设计中选择A4图纸[27]。
图6.1 图纸选择
6.1.2 添加、创建元件库
图6.2 添加元件库
变频空调电控系统的设计 摘要：介绍空调变频器的SPWM原理，并以西门子专用单片机C504构成的电控系统为例，说明变频空调器电控系统的基本结构、实现方法及关键技术。 Abstract: This paper introduces the principle of air－ conditioner transducer′ s SPWM and explains its electronic－ controlled system′ s basic structure, implementing method and pivotal technique by a electronic－ controlled system being made of single－ chip C504, produced by SIEMENS . 关键词：专用单片机SPWM变频 Keywords: Special single－ chip， SPWM， Frequency conversion 1引言 空调系统目前已经广泛地应用于生产、生活中。随着能源的日趋减少，大气污染愈加严重，节能已是1个不容忽视的问题。众所周知，变频空调是1种集节能、舒适、静噪于一体的新型产品，它刚一问世，就显示出强大的生命力，可以预料，下世纪的空调将会以更快的步伐实现变频化。变频空调结构。 图1变频空调电控系统示意 图2C504内部结构图 其中室内部分接收遥控器送来的控制信息，并根据室内空气温度、热交换器温度以及室外机送来的状态信息，经过模糊推理，向室外机送出控制信息，包括：变频压缩机运行频率、四通阀状态等。室外机根据室内机送来的控制信息，产生SPWM波形，驱动压缩机在相应的频率上运转。在运转控制过程中，随着室外温度的不同、压缩机排气温度的变化以及发热器件温度的变化自动调整运行频率，使压缩机始终处于最佳运行状态。同时室外机还不断检测电流、电压的变化，检测短路、过电压、欠压等故障的发生，及时采取保护措施，以保障控制系统的良好运行。 研制的新型变频空调电控系统中，室内机、室外机的各种控制功能都是由SIEMENS公司生产的专用单片机C504完成的。该类单片机除了一般单片机的通用功能外，还有1个专门用来驱动三相交流变频压缩机和无刷无传感器的直流压缩机的CCU单元，功能强大，性能好，编程方便。 2C504中CCU工作原理 一般变频空调压缩机分三相交流变频和直流变频两种。C504单片机对这两种类型的压缩机都可以驱动，仅仅是编程方法不同而已。 图2为C504内部结构框图。图中可看出C504由CPU,CCU及异步通信等3部分组成，其中CPU部分和8051完全兼容。CCU部分是其最有特色的独立单元，它包括有独立的定时器、比较器、分频器和寄存器等，可脱离CPU独立工作，其目的是产生频率可变的三相正弦交流电。 2.1周期和偏置量的计算 假设脉宽调制频率为20kHz，即fPWM=20kHz，这就意味着fPWM的比较定时器1每隔50μs 产生一次中断，在其中断服务程序中形成新的脉冲宽度值，存入比较寄存器之中。由于依时间而变的脉冲序列的脉宽要符合正弦波形的要求，因此实时计算脉宽是不可能的。最通用的方法是在内存建立一个正弦表，在中断服务程序执行过程中周期地读出，送到比较寄存器中，以便形成SPWM波形。在设计中，我们把确定PWM周期的比较定时器1设置成模式1状态，即所
光伏发电工程 项 目 方 案 设 计 书
目录 一、概述 (4) 1.1项目概况 (4) 1.2编制依据 (4) 二、建设地址资源简述 (4) 2.1日照资源 (4) 2.2接入系统条件 (5) 三、总体方案设计 (6) 3.1光伏工艺部分 (6) 3.2太阳电池组件选型 (6) 3.3光伏阵列设计 (11) 3.4系统效率分析 (14) 四、电气部分 (15) 4.1概述 (15) 4.2系统方案设计选型 (15) 4.3电气主接线 (18) 4.4主要设备选型 (18) 4.5防雷及接地 (27) 4.6电气设备布置 (27) 4.7电缆敷设及电缆防火 (28) 五、工程案例........................................................................................... 错误!未定义书签。 六、系统配置以及报价 .......................................................................... 错误!未定义书签。
一、概述 1.1 项目概况 1)建设规模：光伏系统用来供给小区道路亮化用电及楼宇亮化用电。该系统设计使用最大负荷50KVA，为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射不足情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源，提高系统的稳定性能。为减少系统因直流端电流过大造成的线路损耗，系统采用220V直流接入逆变输出三相380V/220V交流。针对固定式安装电池板，采用最佳倾角进行安装，石家庄地区最佳角度为46度（朝向正南），控制柜、逆变器及蓄电池储能系统均须安放于在室内。 1.2 编制依据 本初步设计说明书主要根据下列文件和资料进行编制的： 1)GB50054《低压配电设计规范》； 2)GB50057《建筑物防雷设计规范》； 3)GB31／T316—2004《城市环境照明规范》； 4)GBJl33—90《民用建筑照明设计标准》； 5)JGG／T16—921《民用建筑电气设计规范》； 6)GBJ１6—87《建筑设计防火规范》； 7)《中华人民共和国可再生能源法》； 8)国家发展改革委《可再生能源发电有关管理规定》； 二、建设地址资源简述 2.1日照资源 我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在917～2333kWh/㎡年之间。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2000 小时。 我国的太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区： 一类地区: 全年日照时数达到3200～3300小时的地区，主要包括青藏高原、甘肃省北部、宁夏北部和新疆南部等地。 二类地区: 全年日照时数达到3000～3200小时的地区，主要包括河北省西北部、
太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计 【摘要】：随着石油、煤炭和天然气等化石能源的不断减少,可再生能源的重要性不断增加,其开发利用备受人们关注。研究和实践表明,太阳直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,不污染环境,是理想的替代能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而太阳能不易收集、能量密度低、随着季节、天气和昼夜等变化而变化,使太阳能发电效率低下成为制约太阳能利用的一个重要因素,因此高效率的利用太阳能是太阳能发电的关键问题。目前,太阳能电池板阵列大多是固定安装的,不能时刻保证太阳光到电池板阵列的垂直照射,发电效率低。本文采用地平坐标系下的太阳跟踪系统,运用太阳运动轨迹跟踪和光强传感器相结合的方法。由光强传感器的检测结果来判断天气的状况,从而控制跟踪的启停,选用天文公式计算太阳的运行轨迹确定太阳的方位,通过单片机MSP430f149输出控制信号,控制云台带动太阳能电池板运动,实现太阳光到电池板的垂直入射,从而提高太阳光照辐射量,达到提高光伏系统发电效率,节约能源的目的,并将跟踪时间划分了几个不同的时间区间,每个区间内的跟踪间歇时间间隔不同,使系统获得了更多的太阳辐射能量,并提高跟踪精度。调试结果证明,该系统易于实现,运行平稳,可应用在大型光伏电站项目中。【关键词】：光伏发电自动跟踪太阳运动轨迹光强检测 【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：TM615;TK513.4 【目录】：中文摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-171.1课题研究的背景111.2课题研究的意义11-121.3国内外太阳能开发利用现状12-141.3.1国内太阳能开发利用现状12-131.3.2国外太阳能开发利用现状13-141.4太阳跟踪系统的国内外研究现状14-151.4.1太阳跟踪系统的国内研究现状14-151.4.2太阳跟踪系统的国外研究现状151.5课题研究的主要内容15-161.6本章小结16-17第二章跟踪控制系统研究及方案设计17-252.1跟踪方法原理简介172.2跟踪系统简介17-182.3太阳跟踪方案的选择18-242.3.1太阳运动轨迹模型18-192.3.2太阳运动轨迹计算19-232.3.3日照时间23-242.4本章小结24-25第三章系统的硬件设计25-413.1系统组成253.2设备选型25-333.2.1微控制器选型25-273.2.2光敏元件选型27-293.2.3太阳能电池板29-303.2.4蓄电池303.2.5充电控制器30-313.2.6执行机构31-323.2.7设备连接32-333.3跟踪控制器电路设计33-403.3.1晶振电路333.3.2复位电路33-343.3.3电源电路343.3.4485通信接口设计34-363.3.5外部时钟电路36-393.3.6光强检测电路39-403.4本章小结40-41第四章软件设计41-454.1自动跟踪主程序设计41-424.2间隔模式程序设计42-434.3IAR软件使用说明43-444.4本章小结44-45第五章结论和展
编号 淮安信息职业技术学院 毕业论文 题目光伏发电系统控制系统设计 学生姓名*** 学号**** 系部电气工程系 专业机电一体化 班级***** 指导教师【***】【讲师】 顾问教师 二〇一二年十月 摘要 进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续大战的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的缺乏，另一方面石油等能源的开发带来一系列的问题，如环境污染，温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。太阳能是一种有前途的新型能源，具有永久性、清洁型和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，
只要有太阳在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染问题；光伏发电系统可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，而且还缓解了目前能源危机与环境危机，只是其它电源无法比拟。 关键词：太阳能供电系统蓄电池逆变
目录 编号 ..................................................................................................................... 错误!未指定书签。摘要 ................................................................................................................. 错误!未指定书签。目录 ............................................................................................................. 错误!未指定书签。第一章绪论 ................................................................................................... 错误!未指定书签。光伏发电控制系统简介 ........................... 错误!未指定书签。问题的提出 ..................................... 错误!未指定书签。本课题设计的主要目的和意义 ..................... 错误!未指定书签。本课题设计的主要内容 ........................... 错误!未指定书签。第二章可编程控制器（）基础知识 ............................................................. 错误!未指定书签。可编程控制器（） ............................... 错误!未指定书签。 的定义......................................... 错误!未指定书签。 的特点......................................... 错误!未指定书签。 的简介及模块................................... 错误!未指定书签。第三章系统硬件设计 ..................................................................................... 错误!未指定书签。 光伏供电装置................................... 错误!未指定书签。光伏供电系统 ................................... 错误!未指定书签。 基于的硬件电路设计............................. 错误!未指定书签。 基于的硬件电路设计............................. 错误!未指定书签。第四章系统软件设计 ..................................................................................... 错误!未指定书签。 主程序设计..................................... 错误!未指定书签。 子程序设计..................................... 错误!未指定书签。 监控界面的设计................................. 错误!未指定书签。第五章系统调试 ............................................................................................... 错误!未指定书签。 调试主要内容................................... 错误!未指定书签。调试结果 ....................................... 错误!未指定书签。第六章总结与展望 ........................................................................................... 错误!未指定书签。 总结........................................... 错误!未指定书签。 展望........................................... 错误!未指定书签。
系统设计规范 1空调性能总体设计规范 1.1性能设计是空调器设计的核心 空调器作为一个在市场销售的产品，其设计主要包括结构设计、性能（制冷系统设计）、平面设计、电控、电器设计，但就其基本功能来讲，空调器的作用就是实现制冷或制热的温度调节，制冷系统的性能是否发挥良好是空调器品质的最重要指标；另一方面，就空调器材料成本的构成来讲，普通空调器中，制冷系统的材料成本占总成本的50%左右，因此性能设计的重要性是不言而喻的，可以说性能设计是空调器设计的核心。 正因如此，性能设计是否规范，对整个空调器设计的成本、质量、开发速度均有很大影响。 1.2性能设计要立足本厂实际 设计过程中，要敢于创新，应用新的技术，设计的产品才有竞争力。但同时也要注意工厂毕竟不同于科研单位，设计时要充分考虑工厂目前的生产设备情况、工艺水平、实验条件、计划进度等实际情况。特别是换热器的设计，就要考虑换热器的设备情况。 1.3性能设计要符合相关标准 性能设计执行的标准有：内销机型执行国家标准GB/T 7725-2004《房间空气调节器》，外销机型执行相应出口国家或地区的标准。主要控制指标有：制冷量、制热量、功率消耗、能效比（EER、SEER）、性能系数（COP）、噪音；各项型式实验必须通过相应国家标准：最大运行制冷、最小运行制冷、凝露、最大运行制热、最小运行制热、自动除霜、运输跌落等。 除GB7725—2004试验之外必须新增加如下实验： （1）长配管试验 分体机15m，柜机20m，天花机30m，定制机另算，在此试验下，做GB7725—2004要求的可靠性试验，主要观察压缩机在各种工况下面的油位、温度、压力等参数，确保压缩机运行在压缩机厂允许范围内。 （2）高落差试验 落差：分体机5m，柜机10m，天花机15m 有试验资源的情况下，在长配管下做落差可靠性试验。长期运行时，需作此试验观察压缩机油位。 （3）极限温度试验 分体机—15℃～50℃，柜机天花机—15℃～50℃，部分机型要在格栅中作高温试验，确保机器正常运转。 （4）任何一个新产品都要用视液镜压缩机，在厂家的指导下作初步试验和确认试验。 任何一个产品都必须有下列数据： A能力
1概述 1.1设计依据 1.1.2设计范围 本工程光伏并网发电系统，一期工程规模10MW，本工程设计范围为（1）新建110KV升压站一座 （2）相关电器计算分析，提出有关电器设备参数要求 （3）相关系统继电保护、通信及调度自动化设计 2.电力系统概述 3..1.电气主接线 本期工程建设容量为20MWp，本期光伏电站接入110KV系统，光伏电站设110KV、35KV集电线路回，经一台升压变电站接入电站内110KV变电站，SVG容量为10Mvar 3.1.3.1 110KV升压站主接线设计 本期110KV升压站设计采用1台20MWa/110KV升压变压器，1回110KV出线。 3.1.3.2 光伏方阵接线设计 1概述；1.1设计依据；1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等：；1)《变电所总布置设计技术规程》（DL/T205；2)《35kV-110kV无人值班变电
所设计规程；3)《3kV～110kV高压配电装置设计规范》(；4)《35-110KV 变电站设计规范》(GB20；5)《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14； 6)《电力装置的继电保护和自动装置设计 1 概述 1.1设计依据 1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等： 1)《变电所总布置设计技术规程》（DL/T2056-1996）； 2)《35kV-110kV无人值班变电所设计规程》（DL/T5103-1999）； 3)《3kV～110kV高压配电装置设计规范》(GB20060-92)； 4)《35-110KV变电站设计规范》(GB20059-92)； 5)《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14285-93）； 6)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB20062-92）； 7)《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》； 8)《微机线路保护装置通用技术规程》(GB/T15145-94)； 9)《电测量仪表装置设计规程》(DJ9-87)； 10) 其它相关的国家规程、规范及法律法规。
一、水泵变频控制柜技术规范 1.水泵变频控制柜技术要求 1.1水泵变频控制柜（包括所选用的主要器件）符合中国电工产品认证委员会的安全认证要求，电气设备上带有安全认证保证；符合国家现行技术标准的 规定，并可提供合格证书等。 1.2本次投标产品所选用的元器件保证是全新正品。可每天工作时间为24h，且能全年连续工作。 1.3水泵变频控制柜上带有铭牌。 1.4 水泵变频控制柜的内部接线应排列整齐、清晰和美观，绑扎成束或敷于专用塑料槽内卡在安装架上；配线配有足够的余量。所选用的导线、塑料线 槽等均为阻燃型。 1.5 水泵变频控制柜柜门内侧贴有该柜的电气系统图。 1.6水泵变频控制柜内电器元件的上方会标志该元件的文字符号，各电路的导线端头都标志有相应的文字符号。所有的文字符号与提供的线路图、系统图 上的文字符号一致。所使用的图形和符号都符合相应的国家标准。 1.7 水泵变频控制柜内采用规定的指示灯。指示灯及按钮符合GB2682《电工成套装置中指志灯和按钮的颜色》，所选用的指示灯与柜内元件同品牌。1.8 水泵变频控制柜应设置“集中控制/非集中控制”切换开关，采用自动模式时，由PLC总控柜依据冷却水工况，自动控制冷却塔的启/停运行和调节 冷却塔风机转速；采用手动模式时，通过水泵变频控制柜面板进行逐台启/停水泵和风机，且可手动调节风机频率。 1.9 水泵变频控制柜应设置有“变频/工频”运行模式切换环节，当变频回路需要维修或发生故障时，可以通过操作面板“变频/工频“开关，将变频器 切出，风机/电机可以以市电电网工频直接驱动（直接全压启动方式），不会因为变频器故障，而影响电机正常运行。 1.20水泵变频控制柜面板要求具有电流、电压、频率指示仪表、运转指示灯、停机指示灯、故障指示灯、变频/工频指示灯、集中控制/非集中控制指示灯
中央空调系统变频节能改造案例分析 一、前言 中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。 随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。 二、1、原系统简介 某酒店的中央空调系统的主要设备和控制方式：100冷吨冷气主机2台，型号为三洋溴化锂蒸汽机组，平时一备一用,高峰时两台并联运行；冷却水泵2台,扬程28米,配用功率4 5 KW,冷水泵有3台，由于经过几次调整，型号较乱,一台为扬程32米，配用功率37KW, 一台为扬程32米，配用功率55KW, 一台为扬程50米，配用功率45KW。冷却塔6台，风扇电机5.5KW，并联运行。 2、原系统的运行 某酒店是一间三星级酒店。因酒店是一个比较特殊的场所，对客人的舒适度要求比较高，且酒店大部分空间自然通风效果不好，所以对夏季冷气质量的要求较高。 由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设计余量。其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。
10MW光伏电站设计方案 10兆瓦的太阳能并网发电系统，推荐采用分块发电、集中并网方案，将系统分成10个1兆瓦的光伏并网发电单元，分别经过0.4KV/35KV变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入35KV中压交流电网进行并网发电的方案。 本系统按照10个1兆瓦的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1兆瓦发电单元采用4台250KW并网逆变器的方案。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4KV/35KV变压配电装置。 (一)太阳能电池阵列设计 1、太阳能光伏组件选型 (1)单晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比较 单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，商业化电池的转换效率在15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本较高，每瓦售价约36-40元。 多晶硅太阳能光伏组件生产效率高，转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%-15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，每瓦售价约34-36元。 两种组件使用寿命均能达到25年，其功率衰减均小于15%。 (2)根据性价比本方案推荐采用165WP太阳能光伏组件。 2、并网光伏系统效率计算 并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三部分组成。 (1)光伏阵列效率η1：光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与
标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，取效率85%计算。 (2)逆变器转换效率η2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。 (3)交流并网效率η3：从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。 (4)系统总效率为：η总=η1×η2×η3=85%×95%×95%=77% 3、倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为： Rβ=S×[sin(α+β)/sinα]+D 式中： Rβ--倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S--水平面上太阳直接辐射量 D--散射辐射量 α--中午时分的太阳高度角 β--光伏阵列倾角 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见下表：
一、国内外研究现状 随着传统能源的FI益枯竭，新能源发电逐渐得到世界各国的广泛重视，其中太阳能光伏发电凭借其多方面的优点得到越來越多的推广。为了充分利用太阳能，最大效率的将电池板上的太阳能转化为电能，减少充放电次数，使蓄电池优化运行，提高逆变器运行的可靠性、稳定性和安全性，必须对最大功率点跟踪、蓄电池控制、逆变器设计的控制策略展开深入的研究。 1、最大功率跟踪点算法研究现状 光伏电池是太阳能光伏发电系统最基本的环节，且价格比较昂贵，它的能量转换效率影响着系统的整体效率和成本，因此必须使其最大限度地输出功率。然而，光伏电池的输出特性具有强烈的非线性，输出功率很容易随着外界环境温度、光照强度、负载状态的变化而变化。在一定的电池温度和光照强度下光伏电池能够工作在不同的输出电压，拥有不同的输出功率，只有在某一电压值下，输岀功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点称之为最大功率点。也就是说，在一定光照强度和温度下，太阳能电池有唯一的最大输出功率点。为了始终能工作在最大功率点，以达到输出功率最大，能量利用率最高的目的，因此必须对光伏电池进行最大功率跟踪点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称 MPPT)o 当前提出的MPPT方法很多，主要有恒电压法、扰动观察法、 增量电导法、间歇扫描法、智能控制法等，每种方法都有各自的优缺点。下文将针对比较常见的、应用最为广泛的恒电压法、扰动观
察法、电导增量法进行简要介绍对比。 (R恒电压法 忽略电池温度影响时，在不同的光照强度下，光伏电池输岀曲线的最大功率点近似分布在一条垂直线的附近。只要保持光伏电池输出电压为常数，且等于某一光照强度下光伏电池最大功率点的电压，就能基本保证在该温度下光伏电池工作在最大功率点, 从而实现MPPTo 由此可知，恒电压法实质上是把MPPT控制简化为恒电压控制，构成了恒定电压的MPPT控制。 恒定电压法具有控制简单，易于实现，稳定性好，可靠性高等优点，比较适合于低成本的应用场合或教学实验中，能够简化控制部分的设计。可是，这种方法忽略了电池温度对光伏电池最大功率点的的影响，当温度变化时，如果仍采用此法，光伏电池的输岀功率将会偏离最大功率点，造成能量的浪费，特别是对于早昼夜和四季温差大的地区，控制精度就更差，系统损失功率就更多。因此恒定电压法并不能完全实现真正意义上的最大功率跟踪。为了克服使用场所冬夏早晚、阴晴雨雾等环境变化对系统造成的影响，在恒定电压控制的基础上能够引进温度反馈來修正工作点电压，提高系统的整体效率。 (b)扰动观察法 扰动观察法(Perturb & Observe Algorithms)又称爬山法，主要根据光伏电池的P-U特性，经过扰动端电压來寻找最大功率点。而且不论外界环境如何变化，它都能够真正实现MPPT控制，因此是当前MPPT应用最广泛的方法之一。其工作原理是在光伏电池正常工作时，
变频多联机空调系统的设计与安装 摘要本文根据变频多联机的发展现状，以影响多联机运行性能的五个因素为研究对象，展开分析和讨论。提出了影响多联机运行性能的五个因素：1. 作用域：①系统配管长度，②室内外机高差；③室内机之间的高度差；2. 室内外机的连接率；3. 室外温度；4. 室外机冬季融霜；5.安装质量。从理论和实践中对这五个因素进行分析，为设计选型计算提供理论依据。 关键词多联机多联机作用域连接率融霜 1. 引言 多联式空调( 热泵) 机组(multi-connected air-condition(heat pump) unit)，简称为多联机。有时也称VRF (variable refrigerant flow)空调系统，即可变制冷剂流量空调系统，由日本大金公司于1982 年开发推出，打破了传统的中央空调设计理念，在传统的房间分体空调器由一台室外机连接一台室内机的一对一方式的基础上，研制出了一(多)台室外机连接多台室内机的供暖制冷系统。使设计、安装、运行及维护管理更为简单、方便[1]。 由于科技的进步，多联机广泛应用变频技术，其能耗也逐渐降低。变频多联机系统（VRV）具有安装简单、控制灵活、能量输出调节范围大、室内机布置自由以及节能高效等特点，目前在商用及户式中央空调市场上越来越成为市场热点。在变频多联机系统设计、安装的工程实践中，有一些常见的问题应引起广大变频多联机系统设计、安装人员的注意和重视。 目前影响多联机运行性能的因素有许多，主要是：1. 作用域：①系统配管长度，②室内外机高差；③室内机之间的高度差；2. 室内外机的连接率；3. 室外温度；4. 室外机冬季融霜；5.安装质量。因此在设计、生产和安装过程中，若不充分考虑以上因素，则未必能最大程度发挥多联机的优点，甚至影响机组的正常运行。 2. 多联机作用域的影响 多联机系统的作用域包括系统配管长度、室外机与室内机之间的高度差以及室内机之间的高度差等因素。一般来说,室外机容量越大,系统作用域越大,管路配置越长。但由于直接蒸发式制冷系统本身的特性,系统的作用域不宜过大。 2.1 系统配管长度的影响 流体在管路中流动时总会产生压降,对于直接膨胀式空调系统,制冷剂回路中没有增压泵来补偿吸气管路和排气管路中的压力损失,吸气管路中的压力损失会造成压缩机吸气压力下降,压缩比增大,容积效率下降;同时,吸气比体积增大,导致制冷剂质量流量减小,制冷量减小。所以,如果制冷剂管路过长,则多联机的制冷能力下降得非常明显;同时,较长的管路也会降低多联机空调系统的COP ,并消耗更
直流变频空调基本原理及结构 直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机，其控制电路与交流变频控制器基本一样。 （1）直流变频空调的基本原理 ?直流变频概念 我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯，对于采用无刷直流压缩机的空调器就称之为直流变频空调。 ?无刷直流电机 无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组，简单地说来，就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电机称为无刷直流电机。无刷直流电机既克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。 ?转子位置检测 由于无刷直流电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。实现无刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电。一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线，捕捉到感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈施加方波电压；由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电机换相。 ?直流变频空调与交流变频空调的电控区别
太阳能光伏发电系统控制器的设计 摘要：介绍了以89C51 系列单片机为核心的控制器的基本原理及其功能，给出了太阳能发电系统中控制器的数据采集和蓄电池控制等环节的硬件接口电路设计方法。所设计的太阳能控制器基本功能完善，性能稳定可靠、数据实时性好、功耗低且电路简单，便于维修。 关键词：太阳能光伏发电系统；89C51 单片机；控制器 0 引言： 太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。一套基本的太阳能光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池构成。在几个组成部分中，控制器的作用是对系统运行状态进行数据采集和监控，控制整个系统充放电回路的状态，保证供电系统能在长期无人值守的情况下可靠地运行，配以输入、输出、显示、控制等外围电路，组成一个实用控制系统。控制器的结构框图如图1 所示。控制器的核心是宏晶公司的89C51 系列单片机。该单片机配合的各种转换和驱动模块，使用方便，易于维护。且该A/D 转换速度快，数据实时性极好，功耗低。对处在边远地区，交通不便的太阳能光伏发电系统的正常运行提供了更多的保障。人们对能源的需求量日益加大，致使化石能源( 石油、煤炭等)的储量迅速接近枯竭。而且化石能源在开采、运输、使用时，会对人类的生存环境造成严重破坏。在这种背景下，太阳能的利用，特别是太阳能光伏发电，越来越受到人们的重视。在太阳能光伏发电系统中，控制器占据着极其重要的位置。但是，以往控制器因电路复杂、不规范，造成控制器故障较多，给日后的维修带来了麻烦。为此，根据市场需求，按照技术规范的要求，设计了一款性能优异、稳定可靠、电路简单、数据实时性好、功耗低的太阳能控制器。 1控制器的基本工作原理 控制器是通过采集太阳能电池板和蓄电池的电压通过ADC0809进行转换然后送到单片机通过内部程序进行判别控制工作状态LED的亮灭还有继电器的通断，也可以通过按键提前设定好时间进行控制。
变频空调电气控制设计 目录 绪论 (4) 1.1 实训背景来源及其探究意义 (4) 1.2 空调器控制技术发展概况 (5) 1.2.1 在空调器控制技术发展概况 (5) 1.2.2 变频空调器的产生与发展 (7) 1.2.3 模糊控制技术的发展及研究动态 (8) 1.3 用主要设计容 (9) 第 2 章方案论证 (10) 2.1 空调器电控系统总设计方案 (10) 2.2 空调器压缩机控制方案 (10) 2.2.1 变频调速的基本方式 (12) 2.2.2 宽脉调控控制策略 (13) 2.2.3 实现手段 (14) 2.3 温度控制方案选择 (15) 2.4 本章小结 (16) 第 3 章变频空调器电控系统设计 (17) 3.1 电控系统总体结构 (17) 3.2 室机组设计 (18) 3.2.1 红外遥控器信号的接受 (18) 3.2.2 风门步进电机的控制 (19) 3.2.3 室风扇电机的调速控制 (19) 3.3 室外机组设计 (21) 3.3.1 室外风扇电机控制电路 (21) 3.3.2 电流检测电路 (22) 3.3.3 辅助电源设计 (23) 3.3.4 变频电路的设计与控制 (24) 3.3.5 室外机软件的编制 (25) 3.4 温度检测电路 (25) 3.5 变频电路设计 (27) 3.6 本章小结 (28) 第 4 章模糊控制器的设计 (29) 4.1 模糊控制的基本原理 (29) 4.2 变量模糊化 (30) 4.3 模糊控制规则的确定 (32) 4.3.1 模糊温度控制器的反模糊化 (32) 4.3.2 模糊控制器的软件框图 (33) 4.4 基于模糊推理的自调器PID控制器 (34) 4.5 PID控制器参数自整定原则 (34) 4.6 模糊控制器的仿真 (36) 4.7 本章小结 (36) 结论 (37)
分布式光伏发电系统 设 计 方 案 编制人： 审核人： 批准人： 20 年月
目录 1 工程概述 (3) 1.1 工程名称 (3) 1.2 地理简介 (3) 1.3 气象资料 (3) 2 太阳能并网发电系统介绍 (4) 2.1 太阳能并网发电系统工作原理 (4) 2.2 主要组成设备介绍 (4) 3 方案设计 (5) 3.1 设计依据 (5) 3.2 设计原则 (5) 3.3 系统选型设计 (6) 3.4 主要设备的选型说明 (6) 4 发电量估算 (11) 5 系统的经济和社会效益 (11) 5.1 经济效益 (11) 6 设备材料清单 (12) 7 工程业绩表及典型工程照片 (12) 8 英利介绍............................................................................................... 错误!未定义书签。 9 附图1 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
1 工程概述 1.1 工程名称 河北省分布式光伏发电项目。 1.2 地理简介 项目地点位于河北省保定市，保定市地处太行山东麓，冀中平原西部。北纬38°10′-40°00′，东经113°40′-116°20′之间。北邻北京市和张家口市，东接廊坊市和沧州市，南与石家庄市和衡水市相连，西部与山西省接壤。保定年平均气温12℃，年降水量550毫米，属于温带季风性气候。这里四季分明，冬季寒冷有雪，夏季炎热干燥，春季多风沙，来此旅游一般以夏秋季为宜。 1.3 气象资料 气象资料以NASA数据库中保定市气象数据为参考。 表1 气象资料表
1、绘制规范的工程图纸 绘制规范的工程图纸在安装多联机组前期准备工作中是非常重要的。它起着整个安装施工过程中指导性文件的作用，工程图纸的错误容易造成工期延长或返工等，容易引起客户投诉，结果是费时、费力、费钱，所以要求各工程单位非常重视绘制规范的工程图纸。绘制规范的工程图纸的工作从两方面做：第一、绘制工程图纸的工程师必须熟悉多联机组的性能及其安装要求，数码多联机组的性能参数请认真参阅本文第一篇产品介绍。 第二、如何绘制规范的工程图纸,下面进行详细说明。 1.1熟悉多联机组的性能及其安装要求 1.1.1 机组外形尺寸和室内机配管尺寸 在选择机组的安装位置时特别注意机组的外形尺寸，避免安装在不合适的位置。在做室外机地面基础时，请注意室外机地脚螺钉孔位尺寸，多台室外机放在一起时，室外机之间的间距必须大于100毫米。绘制制冷系统管路图特别注意机组的连接管尺寸，避免采购错误管径的铜管。各机型的外形尺寸、连接管尺寸和室外机地脚螺钉孔位尺寸参阅下表1-1，表1-2： 表1-2：
1.1.2 连接管管材的选择 在绘制制冷系统管路图时，在图纸中必须提出对连接管的要求，这样施工单位可以采购合适的连接管。 格力多联机组的连接管要求如下： （1）连接管管材为紫铜TP2M，满足GB/T17791-1999《空调与制冷用无缝铜管》的要求。 （2）、铜管壁厚要求:
表1—3：单位：mm 1.1.3分歧管规格和分歧管之间连接管管径的选择 表1—4： 分歧管选择原则： ①当室内机下游的容量超过150时，选用FQ02或FQ11。 ②当室内机下游的容量小于150时，选用FQ01或FQ10。 请绘制工程图纸的工程师参照此原则的基础上，再根据分歧管图纸的实际尺寸进行分歧管的选择。 分歧管之间连接管尺寸根据下游所接室内机容量选定。在超过室外机容量时，以室外机容量为准。 表1—5：
变频空调室外机驱动控制系统设计 引言随着《房间空气调节器能效限定值及能效等级》强制性国家标准的正式实施，对变频空调整体性能的要求越来越高，低成本、低噪声、高性能已成为变频空调的发展趋势。而作为变频空调核心部件的压缩机及其室外控制器是提升整机性能的关键。由于永磁同步电动机具有体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率密度高等优点，且采用正弦波控制方式可提高力矩输出的稳定性和降低噪声，因此被广泛应用在压缩机和风机中。传统变频空调的室外控制器由功率因数校正(PFC)、压缩机驱动控制、风机驱动控制等电路构成。其中PFC 驱动采用模拟的专用控制芯片，压缩机与系统控制采用MCU来实现无传感器矢量控制及系统控制，而室外风机采用有霍尔传感器的驱动芯片或者专门的MCU来实现无传感器的矢量控制。采用多个芯片实现室外机控制，增加了成本，同时降低了系统的可靠性。本文根据变频空调产品控制系统高性能和低成本的特点，针对PFC和电机驱动的要求优化了室外机控制器的外设，定制了一款通用控制处理单元加专用控制加速器的双核MCU，实现了变频空调的功率因数校正、压缩机和风机的无位置传感器矢量控制、冷媒控制等功能，同时分析了PWM产生，电流、电压等信号的采样方法，提高了室外机控制系统的可靠性、稳定性。1 变频空调室外机驱动控制系统本文提出的应用于变频空调室外机控制系统主要由一个具有功率因数校正的整流器、两个三相逆变器以及其他控制电路组成，整个系统由定制的双核MCU进行控制。其中两个三相逆变器用于驱动压缩机永磁同步电机及风机永磁同步电机，一个功率因数校正电路用于实现母线电压的主动控制，其他控制电路用于控制冷媒、环境温度和室内机通信等。1．1 压缩机、风机驱动控制系统在家用变频空调中，压缩机永磁同步电机处于高温、高压、密封的环境中，必须采用无位置传感器矢量控制。其位置和转速估算算法主要是基于假定旋转坐标系，。 将假定坐标系下的电机方程式与旋转坐标系下的电压方程相减可得离散化的方程如下：由于采样周期较短，误差被放大，还需要对估算转速进行滤波处理。依据上述位置估算算法建立无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统，。 由于风机驱动电路与压缩机类似，为了节约芯片资源，也采用上述矢量控制系统。1．2 数字功率因数校正驱动控制系统家用变频空调中全程功率因数校正技术大都采用模拟的专用控制芯片，成本高，应用范围窄，同时也存在控制参数固定、适应范围小的问题。本文在保证模拟方式全程功率因数校正技术优点的同时，提出了专有的数字功率因数校正技术，其工作原理。 数字PFC的控制目标是使图3中的变换器输入电流ig跟随变换器的输入电压ug的波形，同时又要保持输出电压V。稳定到给定值Vref。因此构造如下控制方程组：其中Rs为变换器等效电阻，d为占空比，T为开关周期，um为控制电压。通过对u1(t)和u2(t)进行比较——当u1(t) 1．3 其他控制系统变频空调主要根据室内需要的冷(热)量的不同，连续地、动态地调节制冷(热)功率，即系统模式控制；为了提高能效，还必须通过电子膨胀阀动态的调节冷媒的大小，即冷媒控制。2 驱动控制系统的PWM以及信号采样采用单个MCU来控制PFC、两个永磁同步电机以及其他控制需要13路PWM输出和多达12个模拟信号采样。其中PFC需要1个PWM输出和2个模拟信号采样，每个电机需要6路PWM输出和3个模拟信号采样，另外空调系统需要4个温度采样，而且PFC和电机控制需要实时采样模拟信号，否则引起的延时会导致控制响应速度慢，降低动态性能。如何分配和管理这3个控制模块的PWM输出以及模拟信号采样比较困难。针对变频空调器的要求，