курсас - комаров (995097)
Текст из файла
М Э И
Кафедра ЭИ
К у р с о в о й п р о е к т
Тема: Регулируемый преобразователь напряжения солнечной батареи.
Выполнил студент группы А-15-01 Лымарь Д.О.
2005г.
Содержание
Техническое задание.......................................................................................2
Предисловие....................................................................................................2
Введение..........................................................................................................5
Глава 1. Повышающий регулятор напряжения..........................................10
1.1. Принцип работы повышающего регулятора напряжения..................10
1.2. Детальный анализ работы повышающего регулятора........................12
1.3. Стабилизация выходного напряжения..................................................15
1.4. Расчет дросселя.......................................................................................16
1.4.1. Расчет индуктивности дросселя………………………………….....16
1.4.2 Выбор сердечника.................................................................................17
1.4.3 Расчет потерь в дросселе......................................................................19
1.5. Конденсатор фильтра.............................................................................20
1.6. Начальный переходной процесс............................................................21
1.7. Выбор драйвера.......................................................................................21
1.8. Выбор ключа...........................................................................................23
1.9. Выбор выходного диода.........................................................................25
1.10. Подсчет КПД повышающего регулятора...........................................27
1.11. Тепловой расчет....................................................................................27
1.12. Компараторы.........................................................................................27
Глава 2. Понижающий регулятор напряжения...........................................29
2.1. Принцип работы понижающего регулятора напряжения.................. 29
2.2. Детальный анализ работы понижающего регулятора........................ 30
2.3. Стабилизация выходного напряжения................................................. 32
2.4. Расчет дросселя.......................................................................................34
2.5. Выбор ключа...........................................................................................35
2.6. Выбор диода............................................................................................37
2.7. Подсчет КПД понижающего регулятора..............................................39
2.8. Тепловой расчет......................................................................................39
Глава 3. Преобразователь напряжения солнечной батареи.......................39
3.1. Схема управления...................................................................................39
3.2. КПД устройства......................................................................................41
Заключение.....................................................................................................42
Электрическая схема.....................................................................................43
Спецификация элементов.............................................................................44
Перечень используемой литературы...........................................................45
Приложение 1 – Расчет конденсатора фильтра
Приложение 2 – Расчет начального переходного процесса
Приложение 3 – Тепловой расчет повышающего регулятора напряжения
Приложение 4 – Расчет компараторов
Приложение 5 – Тепловой расчет понижающего регулятора напряжения
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Разработать преобразователь напряжения для солнечной батареи со следующими параметрами:
1. Входное напряжение от солнечной батареи Vin = (200 – 650) В
2. Выходное напряжение Vout = (450±20) В
3. Мощность нагрузки P = 3кВт
4. КПД не менее 95%
ПРЕДИСЛОВИЕ
Общепризнано, что основным фактором развития цивилизации является наличие источников энергии. В основном мы используем традиционные энергоресурсы, такие как - нефть, уголь, природный газ. Но запасы этих традиционных источников далеко не бесконечны. Поэтому их относят к невозобновляемым источникам энергии.
Известно, что каждый год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за 2 млн. лет. Гигантские темпы потребления невозобновляемых энергоресурсов по относительно низкой цене, которые не отражают реальные совокупные затраты общества, по существу означают жизнь в займы, кредиты у будущих поколений, которым не будет доступна энергия по такой низкой цене.
В последнее время наблюдается быстрый рост мировых цен на добываемую нефть. К тому же нефть является ценным химическим сырьём, и использование её в виде топлива - расточительно. Ещё Д.И. Менделеев сказал: «Нефть не топливо, топить можно и ассигнациями». Всё это делает альтернативные источники энергии ещё более актуальными.
Другая составляющая стоимости энергии, которая распределяется на все общество и не включается в тарифы за энергию, связана с загрязнением окружающей среды энергетическими установками.
Выбросы тепловых электростанций состоят, в основном, из углекислого газа, который ответственен за парниковый эффект и изменение климата и, например, приводит к засухе в районах производства зерна и картофеля.
Другие выбросы включают окислы серы и азота, которые в атмосфере превращаются в серную и азотную кислоты и возвращаются на землю со снегом или в виде кислотных дождей. Повышенная кислотность воды приводит к снижению плодородия почвы, уменьшению рыбных запасов и засыханию лесов, повреждению строительных конструкций и зданий.
Токсичные тяжелые металлы, такие как кадмий, ртуть, свинец, могут растворяться кислотами и попадать в питьевую воду и сельскохозяйственные продукты. Существует большая неопределенность в определении реальной стоимости электроэнергии, получаемой от атомных электростанций. Можно утверждать, что реальные цены в атомной энергетике будут определены после того, как будут решены вопросы безопасности АЭС и ядерных технологий по получению топлива и захоронения отходов и разработаны принципы обращения с оборудованием, зданиями и сооружениями АЭС, выводимыми из эксплуатации через тридцать лет работы, и эти цены будут выше существующих.
Российские и зарубежные оценки прямых социальных затрат, связанных с вредным воздействием электростанций, включая болезни и снижение продолжительности жизни людей, оплату медицинского обслуживания, потери на производстве, снижение урожая, восстановление лесов и ремонт зданий в результате загрязнения воздуха, воды и почвы дают величину добавляющую около 75% мировых цен на топливо и энергию. По существу это затраты всего общества - экологический налог, который платят граждане за несовершенство энергетических установок, и этот налог должен быть включен в стоимость энергии для формирования государственного фонда энергосбережения и создание новых экологически чистых технологий в энергетике.
Если учесть эти скрытые сейчас затраты в тарифах на энергию, то большинство новых технологий возобновляемой энергетики становятся конкурентоспособными с существующими технологиями.
Каковы же эти нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (НВИЭ)? К ним обычно относят солнечную, ветровую и геотермальную энергию, энергию морских приливов и волн, биомассы (растения, различные виды органических отходов), низкопотенциальную энергию окружающей среды, а также малые ГЭС, которые отличаются от традиционных (более крупных ГЭС) только масштабом.
Указанные источники энергии имеют как положительные, так и отрицательные свойства. К положительным относятся: повсеместная распространенность большинства их видов, экологическая чистота. Эксплуатационные затраты по использованию нетрадиционных источников не содержат топливной составляющей, так как энергия этих источников, как бы “бесплатная”. Отрицательные качества: малая плотность потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства НВИЭ. Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, «перехватывающие» поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит к большой материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками. Правда, повышенные капиталовложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат, но на начальной стадии они чувствительно «бьют по карману» тех, кто хочет использовать НВИЭ.
В целом использование НВИЭ в мире приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. В некоторых странах доля нетрадиционных источников в энергобалансе составляет единицы процентов. По различным прогнозным оценкам, в которых в настоящее время нет недостатка, эта доля к 2010-2015 гг. во многих государствах достигнет или превзойдет 10%. Здесь можно дискутировать только о темпах роста данного показателя, но сам факт роста не подвергается сомнению.
Различные виды НВИЭ находятся на разных стадиях освоения. Среди вышеперечисленных солнечная энергия занимает третье место после энергии ветра и геотермальной энергии. Гелиоэнергетика развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях:
1. Фотоэлектрические преобразователи - (ФЭП). Полупроводниковые устройства, напрямую преобразующие солнечную энергию в электричество. Несколько объединённых ФЭП называются солнечной батареей (СБ).
2. Гелиоэлектростанции (ГЕЭС). Солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.).
3. Солнечные коллекторы (СК). Солнечные нагревательные низкотемпературные установки.
Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются ФЭП (т.к. это прямой, одноступенчатый переход энергии).
Преобразование энергии в ФЭП основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.
Материалом для изготовления солнечных батарей (СБ) является кремний, являющийся из твёрдых веществ одним из самых распространённых элементов земной коры, а точнее - вторым после кислорода элементом земной коры (29,5% по массе).
Один килограмм кремния в солнечном элементе вырабатывает за 30 лет 300 МВт.ч электроэнергии, что эквивалентно примерно 75 тоннам нефти. Поэтому кремний называют нефтью 21-го века.
Как стационарные источники электричества, фотоэлектрические станции привлекательны для районов, не обеспеченных электричеством от централизованной энергосистемы. Установка солнечных модулей выгодна там, где расход энергии незначителен, а проводка электросетей требует немалых затрат.
Конечно, скептики могут заявить, что солнечная энергия в связи с ее цикличностью (день-ночь) и, особенно, сезонностью для многих районов, достаточно экзотична. И это в известной степени верно. В этом случае на помощь приходит применение ветрофотоэнергетических систем.
Максимальные значения скорости ветра наблюдаются в осенне-зимний период, когда поступление солнечной энергии уменьшается, а летом отсутствие ветра вполне компенсируется солнечной энергией.
Производство солнечных элементов в мире сегодня превышает 500 Мвт ежегодно. Если в использовании солнечной энергии в промышленных масштабах еще много проблем, то в повседневный быт многих и многих миллионов людей гелиосистемы вошли прочно и навсегда.
Солнечные электростанции могут быть использованы не только для решения локальных задач, но также и глобальных проблем энергетики.
В США, например, существует несколько экспериментальных СЭС мощностью от 0,3 Мвт до 6,5 Мвт, работающих на энергосистему. Центром развития солнечной энергетики в США можно считать Сакраменто. Там фотоэлектрические панели установлены на крышах домов, зоопарка, стоянок автомобилей и даже церквей. В Европе, в частности, в Германии действует правительственная программа, предоставляющая налоговые льготы пользователям солнечных батарей (до 30% стоимости солнечной батареи оплачивает государство). Здесь следует упомянуть проект «Тысяча крыш», реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы фотоэлектрическими установками. При этом роль резервного источника играет электросеть, из которой возмещается нехватка энергии. В случае же избытка энергии она, в свою очередь, передается в сеть. В США принята еще более масштабная программа - «Миллион солнечных крыш», рассчитанная до 2010 г. Расходы федерального бюджета на ее реализацию составят 6,3 млрд долларов.
Фотоэлектрические преобразователи обладают значительными потенциальными преимуществами:
-не имеют движущихся частей, что значительно снижает стоимость обслуживания,
-срок службы будет достигать, вероятно, 100 лет при незначительном снижении эксплуатационных характеристик (проблема не в самих преобразователях, а в герметизирующих материалах);
-не требуют высокой квалификации персонала;
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
