Дипломаная работа по мехатронике и мобильной роботехнике. Цель разработать мехатронный фотоэлектрический преобразователь. Задачи
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
1.6 Расчет и выбор подходящего контроллера для ФЭП  Далее можно рассмотреть первый высокоэффективный контроллер, произведенный в России - Контроллер «ECO Энергия МРРТ.PRO» в нем много преимуществ в отличие от контроллеров с PWM (ШИМ).Рисунок 1.7 – Контроллер «ECO Энергия МРРТ.PRO» Его основный и ключевые преимущества: Высокое быстродействие, а следовательно эффективность выше до 10% (по сравнению с другими МРРТ контроллерами) и до 40% по сравнению с ШИМ (PWM) контроллерами. Допустимое напряжение на входе контроллера до 200 В (или до 250 В — зависит от модификации), а значит массив солнечных панелей можно соединять из последовательных цепочек до трёх (или до четырёх) солнечных панелей с номиналом 24 В (напряжение открытой цепи каждой из них (без нагрузки) может достигать 45 В при температуре +25 °С, что в сумме 3*45 = 135 В, или 4*45 = 180 В. Но зимой или в холодные дни это напряжение может достигать 55 В(!), поэтому ставить большее количество панелей последовательно опасно). Очень важно, чтобы солнечные панели работали и в пасмурную погоду, для чего необходимо обеспечить особые условия. Для этого нужно соединить их так, чтобы их общее напряжение было высоким. Тогда и при затенении облаками напряжение от панелей будет достаточно высоким для заряда аккумуляторов. Дальнейшее наращивание напряжения массива солнечных панелей (300 В и более) обычно нецелесообразно, т.к. ведёт к существенному уменьшению КПД контроллера, а монтаж панелей становится всё более опасным для жизни (постоянное напряжение особо опасно уже начиная со 100 В). Два датчика тока на основе датчика Холла (что намного лучше измерительного шунта) для контроля заряда/разряда от другого устройства (например, от ветрогенератора и/или от инвертора) – опционально. Благодаря датчикам токов, имеется возможность работать в паре с гибридным инвертором на промышленную сеть 220 В (мгновенное добавление по необходимости тока, в том числе большего, чем разрешено для заряда АКБ, минуя АКБ, хотя минимальные аккумуляторы поставить всё же необходимо). Это касается и любых обычных инверторов – добавление мощности от солнечных панелей в нагрузку без расходования АКБ. Последнее очень важно — энергия может идти транзитом, АКБ не расходуются, а значит, служат десятилетиями. Наличие собственного трансформаторного источника питания от солнечных панелей, что позволяет питать контроллер вне зависимости от состояния АКБ (работа возможна даже при полностью разряженной АКБ). Счетчик входящих А-ч/Вт-ч. Возможность обновления встроенного программного обеспечения. Контроллер кроме напряжений АКБ 12/24/48/96 В позволяет вручную установить любые нестандартные напряжения для работы с аккумулятором. Полезно для работы с нестандартными щелочными АКБ, или с нестандартным количеством банок АКБ. Рекордный ток (до 100 А или до 60 А в зависимости от модификации) и возможность работы с системами на 96 В, позволяют получить рекордную мощность от одного контроллера: до 11 кВт (ток 100 А умножается на буферное напряжение АКБ — 110 В). Возможность подключения литий-железо-фосфатных (LiFePO4) аккумуляторных батарей с BMS. Контроллер сам управляет BMS или, при необходимости, автоматически передаёт управление ими инвертору МАП (контроллер соединяется дополнительным кабелем с МАП, в последнем также обеспечена возможность управления BMS). Три программируемых мощных реле управления внешними устройствами (например, в условиях полной автономии от электросетей, для экономии энергии можно на ночь автоматически отключать холодильник, держа в морозилке побольше льда). В отличие от конкурентов, в ECO Энергия МРРТ Pro установлены мощные реле на 3,5 кВт — 240 В 16 А (т.е. можно подключать, к примеру, холодильник сразу через контроллер, без всяких добавочных реле). Чаще всего эти реле используют для генерации сигнала тревоги и/или запуска генератора, но последние тенденции (особенно для автономии) – увеличение массива солнечных панелей, а не аккумуляторов, и коммутация различных устройств, использующих 220 В (холодильники, бойлеры, кондиционеры, обогреватели и др.) для автоматического перевода их на питание на светлое время суток. Ведь солнечные панели испортить почти невозможно и служат они на порядок дольше, чем аккумуляторы. Так же можно добавить, что габариты повнушительней, чем у других испытуемых, но больше и мощность контроллера. Самый большой выходной ток, и при этом отсутствуют вентиляторы. Последнее придаёт абсолютную бесшумность работы и существенно повышает долговечность и безотказность устройства. Видно, что разработчики не пожалели алюминия на огромные радиаторы по бокам корпуса. О вкусах не спорят, но ECO Энергия, пожалуй, один из самых красивых контроллеров – строгие черные массивные радиаторы с тёмно-серой передней панелью внушают уважение. Вообще, стилистика и цветовое оформление, совпадают с инвертором МАП SINE Энергия (тоже производимым МикроАРТ). Цифровое табло русскоязычное. Разработка самая свежая из испытуемых Т  иповая схема подключения: ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Сейчас в производственных процессах активно задействуют автоматизацию. Использование концевых выключателей всецело распространено. Концевые выключатели получили широкое распространение в связи с внедрением электроники и механики в самые разные сферы жизни. Данный тип выключателей представлен в виде электромеханического устройства, выступающего в роли датчика, который отвечает за формирование сигнала при наступлении того или иного события. В качестве такого события обычно выступает механический контакт одного объекта с другим. В случае с бесконтактными концевыми выключателями обычно используют инфракрасный светодиод и фоторезистор. Преимущества контроллера: Высокоэффективный в отличии от аналогов. Возможность обновлять встроенное ПО. Защита от перегрева, замыкания и обратной полярности. К минусам контроллера можно отнести: Цена довольно большая для контроллера; Габариты контроллера. Как и все электронные и электромеханические устройства, контроллеры требуют грамотного подхода при покупке. Первоначальные расходы для создания проекта: Специалист/Проектировщик – 500 руб./час Стоимость контроллера с прочими комплектующими – 46000 руб. Стоимость датчика тока до 325А – 2900 руб. Суммарное время разработки проекта: Время разработки концепции проекта – 12 часов Время структурирования информации 16 часов Время реализации проекта – 29 часов Время оптимизации проекта – 7 часов  , где Т – это сумма затраченного времени на реализацию проекта 1 человеком. Расчет итоговой суммы с учетом всех затрат за мой проект:  , где S– это сумма всех затрат на производство проекта 1 человеком. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В данном дипломном проекте предусмотрены мероприятия по технике безопасности, которыми следует руководствоваться при работах по обслуживанию и эксплуатации фотоэлектрических преобразователей. Механика: Надежно подключить все элементы; Не прикасаться к установке во время ее работы. Электробезопасность: Работать с электрическими элементами должна проводиться только при обесточенной системе; Использовать только низкое напряжение постоянного тока до 24 В. Заземление должно обеспечить защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Защитное заземление выполняют путём преднамеренного электрического соединения (металлическими проводниками) нетоковедущих частей электроустановок с "землёй". Перед проведением электроремонтных работ проводят следующие мероприятия: оформляют наряд-допуск; ремонт производят не менее чем двое рабочих; отключают электропитание; вынимают плавкие предохранители; замыкают накоротко токоведущие провода (после снятия напряжения) заземляют. Реакция на электрический ток возникает только после прохождения через ткани человека. Степень поражения человека зависит от рода и величины напряжения и тока; частоты электрического тока; пути тока через человека; продолжительности действия тока; условий внешней среды. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе выполнения дипломной работы, были изучены виды, типы существующих фотоэлементов и контроллеров в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Выполнен расчёт основных параметров фотоэлектрического преобразователя. Проанализирована работа аналогичных контроллеров на предоставленных на расчетах их работы. В процессе выполнения работы были получены навыки проектирования и разработки фотоэлектрического преобразователя на основе расчетов в таблице. Предложены практические рекомендации по определению исходных параметров проектирования и эксплуатации фотоэлектрических энергетических установок на основе полученных экспериментальных данных зависимость температуры фотоэлектрических преобразователей от температуры окружающей среды и времени суток; скорость нагрева и охлаждения фотоэлектрических преобразователей при изменяющихся внешних условиях; время и скорость затенения солнечных батарей облаками. |