СОДЕРЖАНИЕ

4

5

5

5

7

7

8

9

10

11

12

12

14

14

14

16

17

18

19

22

24

Введение 4

1 Техническое задание 5

1.1 Цель курсовой работы 5

1.2 Описание функциональной схемы 5

2 Выбор элементов и расчет их передаточных функций 7

2.1 Выбор микропроцессора 7

2.2 Выбор турбоустановки 8

2.3 Выбор аспирационной системы 9

2.4 Выбор ветрового колеса 10

2.5 Выбор редуктора 11

2.6 Выбор генератора 12

2.7 Выбор датчика 12

3 Расчет датчика обратной связи 14

3.1 Анализ выбранного датчика обратной связи на предмет устой-

чивости от внешних помех 14

3.2 Расчет основных элементов датчика 14

4 Расчет устойчивости системы 16

4.1 Построение переходного процесса системы 17

4.2 Построение амплитудно-частотной характеристики системы 18

4.3 Определение устойчивости системы с учетом микропроцессора 19

5 Построение логарифмической амплитудно-частотной характери-

стики и логарифмической фазо-частотной характеристики системы

и их анализ 22

6 Построение желаемой логарифмической амплитудно-частотной

характеристики системы 24

7 Расчет корректирующего устройства 27

Заключение 32

Список использованных источников 33

ВВЕДЕНИЕ

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для автономного энергообеспечения. Известен ветродвигатель, содержащий опору, ветровое колесо, работающее в горизонтальной плоскости, вертикальный вал, опущенный вниз до соединительной муфты. Недостатком ветродвигателя является то, что ветродвигатель необходимо монтировать на некоторой высоте значительно затрудняет ее техническое обслуживание. В сложных природно-климатических условиях данный тип ветродвигателя невозможно конструктивно защитить от эффекта гололеда, куржи, обильных снегопадов, перегрева под палящим солнцем, проливных дождей, которые негативно воздействуют на конструкцию. Ветродвигатель экономически нецелесообразно использовать в географических местностях со среднегодовыми маломощными ветрами ввиду низкого кпд. Целью изобретения является создание безопасных условий обслуживающему персоналу и для территориально-географических областей, имеющих маломощные среднегодовые ветра, предусмотрен принудительный направленный турбоподдув сжатой струи воздуха на рабочую зону горизонтального ветроколеса для увеличения кпд ветроэнергетической установки, делающей экономически окупаемой. Поставленная цель достигается тем, что опоры имеют защитную крышу, ветровое колесо закреплено в опорных подшипниках, верхний в крыше, нижний в потолке генераторного здания вертикальный вал, опущенный вниз до соединительной муфты, а турбоустановка, установленная в закрытом здании генераторной, создает направленную струю сжатого воздуха при среднегодовых маломощных ветрах.

1 Техническое задание

1.1 Цель курсовой работы

Целью курсового проекта является автоматическое регулирование ветроэнергетической установки (ВЭУ). Необходимо обеспечить нормальные запасы устойчивости по амплитуде и по фазе. Также сис­тема должна иметь хорошие показатели качества. При необходимости систему следует скорректировать и вычислить параметры корректирующего устройства.

1.2 Описание функциональной схемы

Система автоматического регулирования ветроэнергетической установки состоит из различных блоков соединенных различными сигналами.

МП – микропроцессор; ТУ – турбоустановка; АС - аспирационная сеть;

ВК - ветрового колеса; Р – редуктор; Г – генератор; Д - датчика контроля

вращения; U_мп – разрешающее напряжение МП; V_в – относительная скорость

потока; V_в^р – относительная скорость потока под давлением; V – скорость

ветра; W – частота вращения вала ВК; W₁ – частота вращения вала Р;

I – электрический ток; U_д – разрешающее напряжение датчика.

Рисунок 1 – Структурная схема ВЭУ

Управление в системе происходит следующим образом.

При отсутствии ветровых потоков ветровое колесо прекращает свое вращение и датчик контроля вращения вырабатывает сигнал (U_д), поступающий на микропроцессор. Сигнал с микропроцессора (управляющее напряжение U_мп) поступает на турбоустановку, которая всасывает воздух и подает его в аспирационную сеть. Там он сжимается под давлением и выбрасывается на ветровое колесо, что приводит его в движение.

Вращение ветрового колеса фиксируется с помощью датчика контроля вращения, который вырабатывает соответствующий электрический сигнал (U_д) зависимости наличия или отсутствия вращения. Микропроцессор ана­лизирует сигнал с датчика и по заданному алгоритму управления вырабатывает сигнал управления (U_мп).

Технические данные системы:

номинальная мощность, Вт 5000;

максимальная мощность, Вт 6500;

начальная скорость ветра, м/с 2;

номинальная скорость ветра, м/с 10;

полный вес ветроэнергетической установки, кг 1200;

среднегодовая выработка энергии, кВт/ч 12500;

время регулирования, с 10;

перерегулирование, % 30;

колебательность 1,5.

2 Выбор элементов и расчет их передаточных функций

2.1 Выбор микропроцессора

Выбран однокристальный микропроцессор серии КР180ВМ1А. Это шестнадцатиразрядный МП, имеющий фиксированный набор (систему) команд, совместимую с системой команд ЭВМ. Микропроцессор осуществляет обработку как внешних, так и внутренних прерываний и организует обмен информацией между микропроцессором и внешними устройствами. В микропроцессоре используются регистровая, косвенно-регистровая, автоинкрементная, косвенно-автоинкрементная, индексная, косвенно-индексная виды адресаций.

Технические данные микропроцессора КР180ВМ1А:

напряжение питания, В 5;

разрядность обрабатываемых команд 16;

число выполняемых команд 68;

максимальный объем памяти, Кбайт 64;

число уровней прерывания 4;

быстродействие, тыс. оп./с 500;

максимальная тактовая частота, МГц 4,7;

максимальный потребляемый ток, А 0,24;

максимальная потребляемая мощность, Вт 1,2.

Передаточная функция микропроцессора:

Рассмотрим микроконтроллер, как импульсный элемент системы и рассчитаем его дискретность.

Входы и выходы микроконтроллера аналоговые с дискретностью 8 бит ÷ ÷256, при напряжении 0 ÷ 5 вольт на входах и выходах, микроконтроллер выдает разрешение 0,02 В, что позволяет судить о его практической линейности по входам и выходам. Частота кварца микроконтроллера равна 4,7 МГц. Один такт программы выполняется примерно за 1/5 частоты микроконтроллера, соответственно за 1 минуту производится 2,510⁷ тактов программы.

Предположим, что для принятия решения микроконтроллера необходимо 10³ тактов программы, тогда дискретность микроконтроллера равна 2,510⁴ тактов в минуту, а период дискретности Т=1,610^-5 минуты, что сводит к нулю дискретность микроконтроллера по времени, так как наибольшая постоянная времени равна 1мин.

Делаем вывод, что микроконтроллер не вносит помех в рассматриваемую систему, и его передаточную функцию принимаем за единицу.

W_мп (р) = 1 (1)