储能系统设计方案精选(九篇)

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第1篇：储能系统设计方案范文

关键词：110kV变电站；直流系统；接线方式

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

变电站直流系统是变电站二次系统中主要的组成部分，它主要提供继电保护、自动控制 测量、信号等控制负荷以及断路器储能电源，交流不停电装置电源、事故照明电源等动力负荷。近年来，随着电力技术的发展，国家相关部门明确规定新、扩建或者改造的变电站直流系统的馈出线网络应该采用辐射式供电方式，不应采用环状式供电。因此，本文结合笔者的工作实践，提出了某厂新建110kV变电站直流系统的优化方案。

一、工程概况

某厂新建110kV 变电站投入使用。变电站进线来自电网公司某变电站的110KV I回和II回。主变压器配置3台63000kVA，运行方式为：2用1备；110kV 主接线采用扩大外桥接线方式；35kV 设计出线回路12 回，35 kV为双母线分段接线方式 110kV 回路正常运行为分列运行，最大运行方式为110 kV 单回路带2 台主变，工作电流最大可达661A，供电能力达到115MW。

二、变电站接入系统现状

站内装设2台100 kVA 35/0. 4kV干式曲折型变压器，作为站用低压电源，分别挂35kV I 段、II段母线，由PLC 控制备用电源自投完成备自投功能，另外从下级35kV降压站引入一回380V电源作为第3备用应急电源。该站采用直流系统接入，电压采用220V，配置2套100A・h 免维护铅酸蓄电池作为直流电源，供变电站的操作电源及事故照明。

三、变电站接入系统设计

3.1 直流系统的配置

本站直流系统配备有2套，1用1备，系统网络采用环网式供电方式，每套直流系统配置馈线屏一面，馈出线共16回，其中5个回路为备用回路，16个回路中有10个回路采用额定电流为32A的小型断路器，6个回路采用额定电流63A的断路器。直流回路空气开关配置如表1。

馈线回路直流系统配置中I段、II段直流母线上带有主控制室保护计量装置屏(深圳中电)直流电源I、II路、逆变装置直流电源I、II路、1#、2#消弧线圈自动消谐装置电源 110 kV－Compass 组合电气控制电源、1#、2#站用变及母联断路器控制电源、35kV保护测控装置电源、1#、2#、3#主变消防系统电源、110kV 线路保护装置电源、110kV－Compass 组合电气储能电源、35kV断路器储能电源、充电机出口开关。

3.2 直流系统分析

因该站最初设计方案建设工期较长，所以在施工时候没有提出方案的修改工作。笔者曾参与整个站的工程建设，在施工中发现了变电站直流系统环网结构存在缺陷：当直流馈线支路中某控制回路产生故障时，其它控制回路将断开供电回路，导致无法进行设备使用及操作，所以必须对直流系统接线方式进行优化。实际上，从各电压等级变电站分析，辐射式供电和环网式供电并不相互矛盾，应该对其进行优化，将两者有机地结合统一起来。

3.3 直流系统优化方案

考虑到110kV 电压等级侧的直流馈线网络，主控室保护计量装置屏(深圳中电)中未将110kV侧以及主变装置电源相互独立。按设计分析，直流系统预留备用回路不够，因此需要进行整合，取消主控室中电装置直流电源馈线回路，3台主变保护测控电源、外桥保护测控电源分别从直流母线上取，设置独立空气开关馈线回路。改造直流回路空气开关配置如表2。

从配置表可以看出主变控制屏电源单独从直流母线上取，主变保护、差动、高低后备、非电量可以从主变保护测控装置电源处，分接出2路电源，电压切换装置电源又分接1路电源，形成整屏的辐射。

35kV高压配电室各出线柜的保护装置，由于单元数量较多，与设置在主控室的直流屏距离较远，馈线网络宜保留现有环网式直流供电，如改为辐射式，需要增加大量电缆数量及空开数量，必要时还要增加馈线屏，投资较大。此外35kV断路器储能电源已经与控制保护电源相互独立，所以不需要进行优化。

直流母线分段开关在正常运行时断开，优化后的直流系统空开必须配置专用直流空开，不采用交直流两用型空气开关，上下级空开配置应保证2～4级级差，电源端选择上限，网络末端选择下限。

3.4 优化后的直流系统

优化后的直流系统馈线减少了许多公用部分，每个重要负荷回路相互独立，完全进行了电气隔离，当某个回路发生接地短路故障，不会影响其他回路供电情况，可以快速准确确定接地故障，提高了查找的速度，大大提高了供电的可靠性。此种接线方式，馈线回路清晰，便于直流系统的运行维护工作： 方便运行操作人员操作与维护，而且降低了因误操作造成直流大面积停电的可能性。

但优化后的直流系统施工难度较大，需要将二次回路测量、控制、信号等接线进行区分，增加了电缆长度及直流空气开关的数量，必要时还需要增加直流馈线屏。由于原设计及场地限制，只能在现有直流馈线屏上利用备用电源，新增设直流馈线回路，因此必须一次规划合理，充分利用直流系统的余留度进行施工。

此方案针对变电站现有的设备及资源进行优化，对其它早期变电站采用直流环网供电方式的系统改造，具有一定的借鉴及推广价值 如新建厂区中的变电站，可以考虑多增设几面馈线屏，按间隔性质作用进行分类配置，虽然增加部分投资，但在整个站的投资中只占到极小的部分，从变电站长远运行情况看是值得的，不但方便设备操作维护，而且设备可靠性有了很大提高，保证了供电系统的安全稳定运行。

四、结束语

总之，直流系统作为变电站二次系统中的重要组成部分，其运行直接关系到变电站设备以及电网是否能够安全可靠运行。本文结合某厂新建110kV 变电站直流馈线系统改造进行分析，在工程建设中提出了优化方案：结合电力发展新技术，将变电站直流系统供电模式由环网式改造为辐射式与环网式相结合的模式，才能使供电系统安全可持续发展。

参考文献

[1]GB/T 19826-2005．电力工程直流电源设备通用技术条件和安全要求[S]．

[2]DL 724-2000．电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护规程[S]．

第2篇：储能系统设计方案范文

微网系统将风力发电机所发电力，经风机逆变器转变为交流，提供给微网控制器进行离并网控制。太阳能发电通过光伏控制器转为交流上网，储能系统充放电管理由控制及数据采集系统统一控制和管理。除了风、光等多种新能源，还可以通过柴油发电机以及其它小型发电机结合储能系统统一给负荷供电。

2站用电微网系统关键技术

站用微电网是由光伏发电、风力发电以及储能装置和监控、保护装置汇集而成的变电站供电的小型发配电系统，它能够不依赖大电网而正常运行，实现区域内部供需平衡。当站用电正常供电时，首先消纳微网系统电能，实现系统电能消耗的减少和节约，当变电站电网系统出现故障，站用微电网可以为变电站提供必要的电源，从而保证控制系统正常运行，降低变电站故障恢复时间。

2.1站用电微网系统组成

1）风力发电系统,通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；

2）光伏发电系统,利用太阳能电池板将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；

3）储能系统，使微网既可以并网运行，也可以独立孤网运行，并保证功率稳定输出。储能电池组在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用；

4）逆变系统，由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220V交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；5）监控系统，系统可以监控分布式能源运行数据，调整运行策略，控制运行状态。智能能量控制管理部分是保证电源系统正常运行的重要核心设备。

2.2站用电微网系统功能系统主要实现以下功能

1）微网系统包含光伏发电、小型风力发电机和储能设备。通过微网控制系统监控分布式能源运行数据，调整运行策略，控制运行状态；

2）微网系统独立运行时，储能设备作为独立运行时的主电源；当光伏发电系统和风力发电系统全部退出运行时，主电源的功率大于微网内所有负荷的功率时，微网系统会根据实际情况对所供负载进行容量调节和超限保护；

3）对于主从控制的微网，如果分布式电源的出力大于负载，会出现多余功率到送给主电源情况（如果不允许倒送），因此在微网独立运行时，可根据实际情况调节分布式电源出力的控制策略；

4）通过微网监测平台，全方位实时展示分布式电源运行状态、风、光信息及微网运行过程，为分布式电源及微网技术的推广应用，起到示范作用。

2.3引入微网系统条件

将微网系统引入站用电系统时，主要考虑其发电单元可利用的自然资源情况。参考风电场和太阳能光伏电站的设计条件以及相关规程规范，站用电系统中引入微网时，该变电站应满足以下条件：

（1）变电站所在地区10m高度处，年平均风速在5.6m/s以上；

（2）变电站所在地区太阳能总辐射的年总量在1050~1400kWh/（m2a）以上；

（3）变电站所在地区太阳能资源稳定程度指标在4以下。

3站用电微网系统设计

3.1功能定位

1）作为站用电系统电源的补充，减小站用电系统从电力系统的受电比例；

2）作为变电站启动电源，取代常规变电站站外电源。在变电站完全停电时，利用微网系统发出的电能启动站用电系统，完成主变压器和站用变压器的充电，再利用站内电源完成整个变电站的启动。在整个启动过程中，尽可能利用微网系统。本文考虑经济性因素，推荐变电站微网系统应以取代站外电源作为启动电源为目标，在现阶段技术条件下，采用站外电源和微网系统共用的过渡方式。

3.2接线方案

站用电系统结构如图1所示，储能设备、光伏发电和风力发电以图2的形式并列接入交流低压母线。微网与外部电网有一个统一的联络开关。控制策略采用主从控制设计，即在并网运行时，主电网作为主电源；在孤网运行时，蓄电池储能设备作为主电源。图1站考虑到微网系统的可靠性要求相对较低，而站用直流系统的可靠性要求较高，因此推荐为微网系统单独设置蓄电池，而不将站用直流系统的蓄电池与微网系统蓄电池合用；考虑到站用电负荷的特性，具有一定的分散性，且常规负荷均为交流负荷，因此推荐微网系统采用交流并网模式。

3.3设备选型及布置方案

1）风力发电机根据运行特征和控制方式可分为变速恒频风力发电系统和恒速恒频风力发电系统，根据风轮轴的位置可以分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机。现风力发电机多采用变速恒频系统，而采用垂直轴还是水平轴则需要结合自然条件和功能需求确定。布置风电机组时，在盛行风向上要求机组间隔为5~9倍风轮直径，在垂直于盛行风向上要求机组间相隔3~5倍风轮直径。风电机组具体布置时应根据风向玫瑰图和风能玫瑰图确定风电场主导风向，对平坦、开阔场址，可按照以上原则，单排或多排布置风电机组。在多排布置时应呈梅花型排列，以尽量减少风电机组之间尾流影响。

2）太阳能光伏电池单晶硅、多晶硅太阳电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。太阳能光伏电池一般均安装在户外，电池板必须采用能经受雨、风、砂尘和温度变化甚至冰雹袭击等的框架、支撑板和密封树脂等进行完好保护。光伏方阵有3种安装形式：

1）安装在柱上；

2）安装在地面；

3）安装在屋顶上。采用哪一种安装形式取决于诸多因素，包括方阵尺寸、可利用空间、采光条件、防止破坏和盗窃、风负载、视觉效果及安装难度等。

3）储能装置

目前，国内变电站或配网运行的储能系统大多采用铅酸蓄电池，其维护量较小，价格低廉，但使用寿命和对环境的影响是其较大缺点。

4站用电微网系统应用实例

依托辽宁利州500kV变电站，对站用电微网系统的应用开展研究。根据站用电负荷需求以及站址位置的自然资源条件，提出了微网系统的配置方案。

4.1站用电负荷分析

根据本站的建设规模以及对站用辅助设施的用电量计算分析，本站在远景规模下的最大用电负荷为633.6kVA。变电站启动负荷主要考虑2台500kV断路器和2台66kV断路器伴热带负荷。经计算，变电站启动所需功率为20kW，容量为10kWh。

4.2风机配置

根据本站站址位置风资源实测结果，并考虑以下因素：

1）站址内设备众多，高空线缆密布，东西侧为进出线方向；

2）作为站自用电风机，不宜距离用电地点过远；

3）站址区域地形影响；

4）风机安全距离取两倍塔高，防止意外情况发生时造成周围建筑、设施二次损害；

5）办公楼楼顶的光伏设施不能被遮挡，因此风电机组的高度受到限制，不宜超过40m。本站考虑选用1台50kW风力发电机。

4.3太阳能光伏电池板配置

通过对站址太阳能资源评估成果计算，本区域固定倾角形式的光伏板在倾角为38.4度左右时，接受的太阳能辐射量最大，同时考虑与楼宇的协调性和光伏板间距等，最终决定光伏板倾角为30度。为保证全年真太阳时9时至15时内前后光伏板组件互不遮挡，结合光伏板的尺寸和布置形式，根据冬至日上午9时的太阳高度角和方位角进行计算，得到各光伏板间的南北行距为2m，该间隔同时可以供维护人员过往使用，板与板东西间隔预留5cm。综合上述布置要求，共布置98块190Wp光伏板，计18.62kW。经估算，系统25年运行期年平均发电量为24.64MWh，多年平均等效利用小时数为1323h。

4.4储能装置配置

考虑储能装置的经济性及变电站内可利用的占地面积，采用蓄电池作为储能装置，容量按满足变电站启动要求考虑。蓄电池放电功率按20kW、放电时间按0.5h考虑，经计算，考虑一定裕度，蓄电池容量取200Ah。

4.5微网系统的控制与保护

1）监控系统：系统可以监控分布式能源运行数据，调整运行策略，控制运行状态；

2）控制系统：保证站用电系统优先使用分布式发电装置发出的电能，并满足蓄电池智能充放电要求；

3）保护系统：配置有硬件故障保护和软件保护，保护功能配置完善，保护范围交叉重叠，没有死区，能确保在各种故障情况下的系统安全。

5经济技术分析

根据辽宁利州500kV变电站微网系统的配置方案，同时对原站外电源引接方案进行优化，对站用电微网系统引入进行经济技术比较。

5.1站外备用电源经济技术比较

前期设计方案中，站用备用电源采用66kV接网方案，站内外总投资约525万元。该方案可靠性较高，投资也较高。将站外备用电源优化为从变电站附近的10kV线路“T”接，站内设10kV箱式变电站1座。该方案站内外投资共约为256万元，比66kV站外电源方案节省投资约269万元。此方案可靠性比66kV站外电源方案略低，但能够满足本站对备用电源可靠性要求。

5.2站用电微网系统投资分析

依托工程微网系统发电装置总投资约为253.2万元，总计站用电系统投资509.2万元，比前期可研方案略低，但由于增加了新型能源发电方式，可靠性水平比可研方案明显增加。新型能源年发电量约为139.6MWh，每年节约资金139.6MW×0.6元/kwh=83760元，在变电站全寿命周期内，具备可回收性。新型能源产生的发电效益，不但明显减少了站用电系统电量消耗，也为降低网耗做出贡献。

6结论

第3篇：储能系统设计方案范文

先进视讯: 城市视频监控报警联网系统

优 点

该方案对城市视频监控报警联网系统的网络平台、信息存储和信息管理阐述得较为详细。

方案利用当地电信运营商完善的网络覆盖，采用先进的VPN网络技术构建了虚拟专网的数字化城市监控报警联网系统，具有扩展灵活、维护方便、分布式多中心的特点。

另外，该方案采用IP-SAN网络存储技术，可以实现分布式海量网络存储; 而其信息管理方面分成了信息分级管理、信息传输方式、接入安全管理、数据共享功能、数据分析方法和数据搜索方法等多个方面，是监控报警网络管理软件功能的延伸。

不 足

该方案无论从工程设计还是从应用角度来看，仍然需要完善和改进。

从工程设计角度来说，该方案给出了专用网络的拓扑结构和实现技术，需要对网络流量的需求和设计给出计算方法; 方案在接入方式和终端控制、显示系统等部分的设计内容需要给出更为具体的信息，对设备选型和工程性价比等内容需要加强。

从应用设计角度看，该方案应对三级公安管理中心的应用需求和管理方式方面应有更详细的描述，对采用VPN技术的网络安全和采用运营商管理数据安全等方面也应有更详细的描述，特别是VPN专网与公网、VPN与公安专网的关系需要加强，否则无法给出安全性的判断。

华为3Com:H3C iVS IP智能监控系统

优 点

该方案对现有的应用分析比较深入，同时在设计上比较独特，整个方案都是基于IP网，充分利用了IP网的优势，并把这些优势充分应用到监控系统中。同时引入了IP组播的概念，有一定的前瞻性，符合视频监控应用的特点，在一些情况下能提高QoS(服务质量)。该设计方案应用了最新的网络传输与存储技术，特别适合于建设大型、超大型视频监控主干网络。与传统的模拟视频架构不同，与用DVR(Digital Video Recorder)框架模式（模拟和数字结合）也不同，该方案的体系架构比较先进，设计独到。

方案的编码方式支持MPEG2/MPEG4/H.264编码格式，编码带宽最高可达8Mpbs(编码压缩为高带宽4Mpbs以上),可提供FULL D1高清晰图纸分辨率，这一点有其独到之处。

设计上采用了IP网中的分布式概念来实现IP监控的控制和管理，利用VM(Video Manager)和DM(Data Manager)来实现对各种终端的统一管理和调度，而视频流则可以不经过VM单独传输。把VM作为整个系统的控制和管理核心，所有监控的控制流都由VM处理，这样能在一定程度上提高图像信息的安全性。

系统设计上采用了IP-SAN这项新技术，结合iSCSI技术实现对视频数据流的存储。能向PC客户端提供实际的VOD点播视频流、数据流和视频数据下载等服务，满足现实应用的要求，且具有一定的先进性。

IP-SAN存储可以达到大容量的海量存储，也能达到集中管理，缩短紧急情况下的图像回放响应时间。传输采用IP网络同时完成视频流的传送及交换功能，代替了传统的光端机传输，并可在同一根光纤上传送各种视频图像。

不 足

从目前系统的设计方案来看，要建设中小型监控系统，资金投入可能会有问题。而且在网络条件不太理想的应用环境中，方案对于一些低码流的前端应用适应性方面未作详细描述，方案中的传输设备需要用本公司产品才能实现。安全方面也只是提到采取简单的注册，没有涉及具体的安全策略和方法。

对于如何实现QoS方面的设计方案，提及相对简单。在实施中还需对该方案进一步进行细化设计，详细阐述相关内容。

就拿北京来说，其架构（管理模式是DB/Z384）由住宅小区或社会重要单位建立平台连到各街道和派出所，逐级上传到区政府和公安分局，再上传到市政府和市公安局。各级都有管理职能要求，所以基本模式应符合分级、分层、分权的实用要求。

而将所有信息（包括视频，语音及报警）都传送到IP-SAN一级海量存储，像北京这样大的城市必然会需要巨大容量的存储空间，其安全性令人担忧。而且其设备投资太大，从当前使用角度来看很难达到。

该方案与目前各级已建立起来的视频系统是否兼容，并且其可靠性、安全性等多方面还尚待检验。

中盛益华: CSVision城市治安视频监控系统

优 点

该方案对现有视频监控的应用需求的分析比较全面，在设计上采用了分级管理。用户可根据实际需要，在各服务器间构建多叉树的拓扑结构，实现了分级和分层管理。

该方案在设计上所采用的分布式存储能较好地解决网络带宽和存储问题，分担系统的压力。该方案充分利用现有的网络，可接受多种接入方式，使建设成本降低。系统所应用的生命周期管理、设备心跳管理、实时监控、管理编解码设备以及系统具备的自愈自恢复功能等对于一个成熟的大型视频监控系统来讲是很重要的。

网络视频服务器可以支持不同的网络接入和多级联网，该系统设计方案适合于中、大型视频监控系统建设。是较为广泛的采用方式，比较符合现实应用需求。

不 足

该方案在设计上也还存在一些缺陷，如对在不同级别、不同层次间的信息共享以及系统的安全性考虑比较少，信息的采集、传输及所采取的C/S访问方式等都存在着潜在的安全隐患。

系统虽然支持多种接入方式，但对编解码的标准没有做出明确的方案，是否适合这些接入方式？怎样保证图像的质量？以及需要什么样的网络带宽等问题在方案中没有描述清楚。

天地伟业: 城市监控报警联网系统

优 点

该方案从需求分析、方案设计、运营/管理，主要产品介绍等方面作了叙述，内容清晰、构思清楚。该方案在需求分析、社会资源的接入方式、存储方法等方面有较好的参考价值。

方案从城市监控报警联网系统建设的应用需求分析入手，总结出系统建设功能需求，对公安系统自建信息资源和现有社会信息资源接入系统的方式进行了较为详细的叙述。对公安局监控中心建设给出了规划方案和实现功能，针对网络传输的特点，采用了两级信息存储方案，给出了该方案核心设备的选型和设备参数指标。

结合实际的应用要求，能和现有监控资源兼容，采用标准接口; 可以依据不同需求，选择不同类型的监控设备，方案灵活; 扩容简单，可以逐步完善; 技术相对成熟，实施容易，既能保证传统的模拟系统质量，又可采用先进的数字技术; 城市监控联网系统结合了分级、分层、分权的管理机制。

不 足

方案对前端的接入方式没有描述，应给出详细的前端接入方式说明。

方案的基层控制中心建设过于简单，应推荐给出模拟、数字和模数结合三种不同的实现结构框图，并详述各自不同的优缺点，供具体实现者参考。

在功能需求方面虽然提出了安全性要求，但在方案设计中没有体现出安全性的保障措施; 特别是方案提到了能利用电信运营商的通信网络解决城市监控网络的覆盖面问题，但如何解决通信网络与公安专网的衔接方面没有给出具体方法，安全性很难判断。

在如何确保图像的传输质量（特别是数字传输）方面，缺乏技术措施。在产品介绍上应更多说明其接口对不同系统设备的兼容，因为各地平安城市监控系统不可能都用该方案产品。在监控系统使用的控制权限上如何达到相互调用，从技术方案上要有措施。

松下电器: 银行网络视频监控系统

优 点

该方案是银行建设的全数字化网络视频监控系统方案，采用星型网络拓扑结构，并采用了网络供电方式，提高了系统的灵活性和可扩展性，降低了施工及布线成本; 前端摄像机采用网络监控摄像机，通过网络交换机将图像及数据接入监控中心，由中心内配置的网络硬盘录像机对前端图像进行记录。该方案根据不同监控点的实际应用需求，采用了不同分辨率的网络摄像机――百万像素网络彩色摄像机，拍摄的图像清晰、鲜明。每台网络摄像机配置1GB的SD卡以备网络故障时图像记录，提高了图像记录的可靠性; 该方案的最大特点是采用双编码格式，形成M-JPEG 和MPEG-4两种视频媒体流，MPEG-4利于实时动态观看，M-JPEG利于高清晰图像的记录。

该实时监控录像系统的使用可减少银行柜员制业务中出现的错误和纠纷，切实保障银行和储户的权益，有效防范金融诈骗等犯罪活动。

不 足

该方案给出的系统结构框图仅仅是一个营业部门的监控系统图，没有给出银行的各营业部门的监控系统是否联网，以及如何联网等相关问题的解决方案。

对网络体系结构介绍较为简单，没有给出网络流量的需求和保障措施，对网络安全没有论述; 该方案仅在系统框图中画出了城市安防中心，但没有给出监控系统与城市安防中心的接口和传输方式的说明，同时监控中心没有建设多屏显示，不利于值守人员工作; 作为一个银行监控系统，方案中对报警系统没有描述，对报警系统与监控系统联动的叙述过于简单。

蓝色星际: ATM视频监控联网系统

优 点

该方案专门针对金融行业中通过联网的方式实现对所有ATM网点的集中统一监控和管理，核心设备均采用嵌入式操作系统，具有任务单一、响应实时的特点，避免了Windows等PC操作系统启动缓慢、安装配置复杂、不易维护、不能长时间稳定工作的弊病。嵌入式操作系统完全避免了病毒及其他非法手段的入侵，大大地提高了系统的安全性。

方案采用模块化结构设计，可以提供灵活的系统组合，用户可以根据需要灵活配置硬件数量。在尽量不改动原有现场监控系统的条件下，可将该系统作为一个功能模块嵌入在原有系统之中，保证新的系统不影响原有系统的稳定性并有效保护用户以前的投资。

方案将ATM作为网络视频监控系统的网点，并从设计原则、设计依据和应用技术特点、产品主要功能等方面做了详细说明。

不 足

第4篇：储能系统设计方案范文

关键词：通信基站；散热系统；相变储能；DeST

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0005-03

随着经济技术不断的发展，我国通信行业迎来了发展的机遇期。目前3G/4G通信网络系统已经遍布全国，移动通信基站、各种通信机房、通信模块局等数量不断增大，网络系统规模日益庞大，这势必造成通信行业耗能的增加，随着21世纪国家降能、节能减排理念的不断深入，要求中国通信行业2013-2015度的信息流量综合能耗下降30%左右。所以说，加强节能降耗工作，满足通信网络运营的安全性、、可靠性、经济性是当前网络机房、基站等通信节点建设的重要工作。同时，保障机房、基站系统正常、安全、高效的运行，对其散热系统的设计及改造工作尤为重要，也是节能降耗的重中之重。本文就电信行业通信基站机柜散热系统进行了研究，提出了基于相变储冷模型的基站空调系统。

1 基站空调散热系统介绍

1.1 基站概述

基站作为无线通信系统中重要的基础信息枢纽，其广义涵义是指无线通信信号一定覆盖范围区域内，经过信息交换设备，实现与移动通讯终端之间数据信息相互传递的一种无线电接收、发送设置。通常称之为移动通信基站。基站稳定性问题，尤其是空调系统决定了基站的运行状况。基站建设中，一般按照容量和覆盖范围细化专业分为容量站和覆盖站，覆盖基站包括：行政村覆盖基站、区域街、道覆盖基站、自然村覆盖基站、郊区覆盖站、城市覆盖基站等等。基站建筑面积一般为9-30 m2，基站周围采用围栏构造，基站外墙建筑材料一般采用泥红砖、矸石砖，外墙多为用瓷砖进行贴面，屋内面设置架空隔热层，整体建筑采用砖混结构，基站室内设备包括通信主设备、空调系统、电源系统、监控系统等，设备总发热量在0.5～54 kW区间。基站多分布于农村、偏远地段、无人区等，分布较广，运行环境一般比较恶劣，且为无人值守模式。随着技术及国家政策的因素，基站节能空间巨大。目前国内对于基站改造、建设多充分考虑节能措施，采用新型节能绿色环保材料、热管、电控备件，优化技术及管理模式，不断增强基站安全稳定性，降低通信运营成本，满足社会效益需求。

1.2 基站主要设备

现阶段，移动通信基站设备趋向于大功率、大容量、模块化、高集成化、智能化发展，设备的单位体积热耗散急速增大，设备体积趋于小型化。基站设备一般包括主要通信设备、计算机控制设备、监控设备、空调设备、动力保障设备等。主要通信设备包括通信机柜、中心交换机、服务器、路由器、光端接收、发送机、存储设备、散热装置等；计算机控制系统主要包括计算机控制器、管理模块、运行系统等；空调设备主要负责机房的空气调节，保证机房内温度合理，系统散热性得到保证；动力保障设备主要由储电组装置、高频开关电源等，保障设备无间断电源动力运行；监控装置主要是各种探头，存储器等设备。基站设备耗能比较大，基站通信机柜数量一般在8个之内，主设备功耗约为2 kW，其他设备功耗包括传输功耗多为10 W，开关电源功耗选择多为50 W左右；基站空调系统单台功为3 kW ，日耗电量 45 kWh；普通基站总功耗约为6 kW。

由于基站需要满足一定区域内的移动通信需要，设备繁多，设备运行产生的热量需要及时扩散导出。据测算，当温环境度超过一定值时电子器件的失效率与温度关系存在指数函数关系，基站设备故障或损坏统计数据中中，约有20%以上的都是因为温度超高引起的，冷却方式决定了电子设备的使用寿命和稳定性、可靠性，因此，基站热设计尤为重要。

1.3 基站常规空调系统分析

基站空调维持室内一定温湿度，作用极为重要。基站空调通常采用普通分体式空调，空调设定温度多为26 ℃，空调系统能效比在 [2.7，3.5]区间。基站内要求一定的适度、防尘及温度。

机房空调系统一般主要有舒适性空调、机房专用空调两种配置。空调系统作为基站主要电费能耗系统，占基站总电费的54%以上，而且空调运行为365×24 h全天候运行，基站空调用换热器主要有乙二醇水溶液换热器、热管换热器、隔离式新风热交换器三种。由于专用空调使用比较理想，大多数基站选用专用空调系统。该系统的主要部件有压缩机、蒸发器、冷凝器、离心风机、膨胀阀、加湿器（可选）、电加热、饭金结构、电气控制系统。基站机房专用空调系统具备高可靠性、大风量、低烩差，同时具有加热、加（除）湿功能及良好的空气过滤效率等特点。

1.4 通信基站热分析

选择分析的基站模型为砖混建筑模型，取C类机房建筑面积S=3×4×3.5 m3。普通砖墙围护结构，四面外墙，内外均粉刷。通信基站内设备以对流、传热、辐射等方式向室内散热，属显热。地面传热系数为1.463 W/（mZ}K）；屋顶传热系数0.39W/（m2/K）；围墙传热系数为1.498 W/（m2/K）；内门为木质材质，内部热源 300 W/m2，对流热源占比为90%。

由DeST能耗模拟软件模拟，空调全面运行模式下，温度设置区间[10，28] ℃，湿度在20%～85%之间，室内外通风换气频率为0.5/h。模拟结果，如图1所示。基站最小冷负荷为1.2 kW，最大逐时最大冷负荷为3.9 kW。基站设备总发热量为3.1 536×104 kW/h，机房总负荷2.2 812×104 kW/h，围护结构散热量8.724 k×103 W/h，占全年散热量的27.66%。

通信基站空调系统必须保持室内正压，室内要提供新风，新风要进行预处理，应有良好的过滤装置，防止污染物渗入室内和保持机房温湿度的稳定，新风洁净度满足国标GB 50174-2008。

2 基站散热系统优化设计

采用相变蓄冷散热系统，建筑材料选用相变混合材料及结构。系统结构设计原理图，如图2所示。

2.1 散热系统热计算

2.1.1 热控制方程

2.3 压缩机选型

制冷压缩机是空调系统的关键设备，其市场上的样式、原理等多样，在选择压缩机时，应根据效率、能耗、结构特点、性价比、可靠性等要求，并根据制冷循环型式、制冷剂种类的需求进行选型。根据设计，本文选用回转式制冷压缩机，功率≤15 kW制冷量。制冷剂综合考虑温室效应、环境保护、使用寿命、安全性、性价比等因素，选择R22中压制冷剂比较合适。

3 空调冷却系统设计验证

为综合考虑基站内恒定的温湿度、洁净度等指标因素，空调系统为大风量、小烩差的专用空调，基站空调出风温度设定为10～140 ℃；相变材料温度为18～200 ℃，蒸发温度设定为7～110 ℃。

使用DeST软件模拟分析通风冷却技术节耗效能，对系统设计进行验证。DeST中房间的可变通风换气次数设定为10～100次/h，模拟储通信基站室温全年变化情况，如图3所示。 换气次数从10～30递增时，基站室温降低较快，当换气数继续再增加，对基站室温的影响较小。换气次数等于30次时换气效率较高，风机的通风量设定1 200 m3/h。

通信基站为三类环境，机房最高温度要求为300 ℃，引入新风量后，根据新风量温度要求，选取最大负荷验证：

Q=pVC4t=1.2×1200/3600×1.0054 t=3.9 kW

4 t=100℃，T=200 ℃（室外温度≤200 ℃）时，开启风机则可以满足基站室内负荷要求。

4 结 语

分析了通信基站空调系统的特点，对通信基站进行了阐述，对于基站空调系统的结构、原理以及传统制冷系统进行了研究，分析了热效应；提出了相变制冷空调系统的优化设计方案，使用DeST软件模拟分析通风冷却技术节耗效能，对系统设计进行了验证。

参考文献：

[1] 吕帅.基站机柜散热系统设计优化[J].通信电源技术，2015，（5）.

第5篇：储能系统设计方案范文

【关键词】悬臂式 凸轮轴数控装配机 设计

凸轮轴是发动机上的重要部件，需要有较高的刚度、韧性和强度，并且拥有一定的耐磨性和抗冲击性。所以，凸轮轴的装配加工需要达到较高的精度要求，以便使其具有较高的性能。而进行悬臂式凸轮轴数控装配机的设计，可以完成凸轮轴的高精度装配。因此，有必要对该种装配机的设计问题展开探讨，以便更好的进行凸轮轴的生产加工。

1 悬臂式凸轮轴数控装配机总体设计方案

在进行悬臂式凸轮轴数控装配机的设计时，目的是使单独一台装配机能够完成芯轴旋转、凸轮装卡定位和凸轮轴精确装配等复杂动作。所以，需要根据装配动作特点进行装配机功能的设计与实现。但是，凸轮轴装配有较高的精度要求，相位角偏差需要在±0°25′之间，基准面偏差在±1.0mm，所以不能使用常规机械结构进行装配机的设计。为了解决这一问题，可以运用机械一体化设计思路将预定动作交由机械系统负责，并且由伺服系统负责提供动力，同时使用数控系统进行设备运行的精确控制。而通过将微电子技术与机械制造技术有机结合起来，可以完成装配机的优化设计，继而满足产品装配的高质量要求。因此，设计出的悬臂式凸轮轴数控装配机应该由机械、液压和数控这三大系统构成，具有较高的装配精度，并且可以获得响应快和可靠性高的优点。

2 悬臂式凸轮轴数控装配件的设计

2.1 装配工艺流程设计

在进行装配机的结构设计时，需要根据相应的装配工艺流程进行特定功能的实现，所以需要先进行装配工艺流程的设计。从装配机需要实现的功能上来看，设备需要完成芯轴装卡、滚花和芯轴与凸轮压装的功能，所以需要分别完成芯轴夹紧、移动、回转和凸轮装卡定位、进给等多个动作。而每一特定位置的凸轮都有各自固定的相位角要求，需要按照特定相位角使芯轴滚花与凸轮压装对应起来。从整个装配过程上来看，就是先在夹持器上进行芯轴的装卡，然后使轴体从原始位置移动至第一个滚花位置，并进行芯轴旋转。同时，滚花刀将在滚花圆盘旋转的带动下进给，并逐渐压紧芯轴进行滚花。完成第一个滚花后，芯轴停止转动，并与滚花刀均回到原始位置。在芯轴旋转到固定相位角后，凸轮将被回转台送至压装位置，然后芯轴下移并进行压装。完成压装后，芯轴停止转动并回到第二滚花位置，并依次完成后续滚花、压装动作。

2.2 装配机机械结构设计

装配机机械系统应由传动系统、滚花系统、凸轮回转定位系统和芯轴夹持旋转系统组成，各系统可以通过相互配合完成凸轮轴的精密装配。在装配机的最上端，安装有主传动电机，可以通过齿轮带动滚珠丝杠并最终带动滑块移动。在滑块上，装有芯轴夹紧旋转系统，芯轴的旋转主要由电机控制。而悬臂机构是系统支撑部件，使用厚度为40mm钢板焊接而成，能够承受所有工作载荷，并且拥有开放式的结构，可以为其他机构的安装提供方便。滚花系统则安装在机架的上工作台面上，凸轮回转定位系统安装在下工作台面上。其中，滚花系统的滚花刀可以在液压缸带动下伸缩，凸轮回转台的转动由伺服电机控制。在进行凸轮的装卡时，凸轮装卸由液压缸压缩压簧实现，装卡靠带由卡块完成。

2.3 装配机液压系统设计

为了实现装配机的自动运行，需要使用液压装置为整机的全自动控制提供辅助功能。在设计装配机的液压系统时，需要确保系统结构紧凑，并且能够进行可靠的调节和控制。从系统结构组成上来看，液压系统应该由储能装置、执行元件、控制机构和辅助部分构成。其中，储能装置可以将机械能转化成压力能存储，从而为装配机的运行提供动力。执行元件可以进行压力能的释放，从而为运动部件提供机械能。控制机构可以进行油液介质流量、压力和流动方向的控制，继而进行执行元件方向、作用力的控制。而辅助部分由油管、油箱和管路等部分组成。在装配机运行的过程中，系统的6个液压缸将按照特定顺序依次完成动作，继而为装配机的各个动作的实现提供能量。

2.4 装配机数控系统设计

对于数控装配机来讲，数控系统的设计至关重要。作为装配机的指挥中心，数控系统可以为凸轮轴的高精度、高效率装配提供保障。在数控系统的统一指令下，装配机各机构能够进行协调有序的工作，从而实现凸轮轴的自动装配。从结构上来看，系统主要由可编程控制器、操作系统、主控系统和各类输入输出接口等结构构成。由于装配机需要完成循环装配动作，而数控系统需要进行2个旋转轴和1个直线进给轴的控制，所以需要能够实现三轴联动。考虑到这一要求，则可以选用802D数控系统进行装配机机构运动的控制。根据加工程序指令，数控系统可以完成数据运算和逻辑处理，然后向伺服控制器下达控制指令，并向装配机机械系统下达动作指令，从而完成凸轮轴的装配。

3 结论

总而言之，随着凸轮轴装配精度要求的不断提高，传统的凸轮轴加工生产方式已经无法满足工业生产需求。所以，需要进行新的装配式凸轮轴生产工艺的开发，以满足凸轮轴生产的高效率和高精度要求。而本文提出的悬臂式凸轮轴数控装配机可以进行凸轮轴的高精度加工，可以为相关工作的开展提供指导。

参考文献

[1]杨慎华.装配式凸轮轴的先进制造技术[J].现代零部件，2011，03：44-46.

第6篇：储能系统设计方案范文

关键词：电力自动化系统；智能保护；测控设备；开发

我国电网长期处于高负荷运行状态，一旦出现安全事故将会严重影响我国国民经济发展，电力企业及电网安全已经成为了社会关注的一个热点，相关专家学者对电力自动化系统智能保护测控设备设计开发进行了研究，以期为电网的安全稳定运行提供更好的技术支持。

一、电力自动化系统智能保护测控设备整体结构分析

开发设计电力自动化系统智能保护测控设备时，应该使用灵活且能够满足拓展功能及系统升级需求的配置，模块化设计方式应用于结构设计是非常好的，下面我们将分析下电力自动化系统智能保护测控设备应具备的构成模块。

（一）主控模块

系统测控设备的关键核心是主控模块，主控模块主要由数字模拟转换器（ADC）、测量CPU等构成，这个模块工作内容是采集电量转换模块AD样本，得到原始的电流数据，然后经过数据处理功能进行数据处理，得出设备功率、能量等参数，并将其保存在寄存器中。CPU对原始数据处理后，会比较其与参考值的差异，进而判断设备的运行状况，对动作值达到后的保护命令进行设定。主控模块除了具有数据处理及功能外，还具有一定通讯及人机对话功能，处理并分析通讯模块传送出去的信息，并将其传输至设备的通信模块上，进一步实现通讯功能。

（二）电量转换模块

电量转换模块包含内容有电流互感器、电器互感器及滤波电路等，这部分模块采集流经的电能电流，然后转化成模拟量，并传输至主控模块上，接着使其成为能够处理的数据，完成主控模块的数据处理工作时，应该注意其中的测量计算及保护运算等等。电量装换模块在设备安全运行方面具有重大意义，模块测量准确性也关系着整个系统的安全可靠性，因此采集数据必须准确可靠。

（三）人机对话模块

人机对话模块中重要而不可缺少的一部分是自动化设备，模块主要由液晶显示、键盘及LED指示灯三部分组成，其中的全屏控制随着技术进步已经成为了可能。操作人员的命令在这个模块运行中经过键盘传送到电脑中，然后主控模块将输入信息返回出来，表现为液晶控制与数据信息，液晶显示器上能够将当时电量信息、警报信息等多种信息显示出来，各种菜单选项中保护配置、定值以及历史记录等都会呈现在显示器上，而且LED指示灯也会显示出指示模块的电源或者是警告状态下的编委信息。

（四）开关输入及通讯模块

开关输入模块由两部分构成：输入开关量及输出开关量，前者指的是遥信控制功能在设备上的实现，这个功能实现需要采集现场状态量信息，如分合开关、储能开关状态信息等，这些采集的状态量信息需要传输到主控模块上。输出量部分指的是设备具有的“遥控”控制功能，保护命令由主控模块发出后，接着被传递至终端控制器上，对跳合闸回路进行控制，线路开关分合工作也要做好。通讯模块重点关注的是现场总线接口问题，自动化技术中使用最广泛的总线接口是RS485，这种接口在标准化、规范化方面都很好，并且还有使用便捷优点，它在电力自动化系统智能保护测控设备中也得到了很好地应用，与电网自动化的协调也是非常好的。

二、电力自动化系统智能保护测控设备开发设计方案

电力自动化系统智能保护测控设备应具备模块分析研究过后，接下来就要对电力自动化系统智能保护测控设备制定相应的设计方案，这种设备融保护、测量、控制及通讯等多种功能为一体，作为一种新型智能化安全控制设备，其主要具有以下功能：保护功能，这种功能实现需要利用继电保护保证电力设备的安全稳定运行，当电网设备出现故障或者是不正常现象时，设备系统能够快速而准确地判断并发出跳闸命令或警报，进而达到切除事故目的，也能够减少停电范围的扩大，降低电气设备损坏的几率。保护测控功能应该符合国家标准及通用的保护整定、设计原理，系统设计应该具备线路保护装置、变压器差动保护装置及站用变保护装置，给予同、异步电机相对应的保护装置，保护功能配置应该具备无时限过流保护、两段式定时限过流保护及三相三次重合闸等等。测量功能：电力节点测量的实现需要借助末端测量设备，空中中心发出的测量指令迅速地被上传至控制中心后，与电力资源协助配合。通讯功能：这个功能连接着智能保护测控与电力自动化系统，设计时一定要遵循国际相关的电力自动化标准，使电量测量数据与保护信息被传送到控制中线上，在上述功能基础上，采取遥测、遥信等技术，合理科学地控制电网中的设备设施，这四个功能是设备应该具备的基本功能，因此在设计开发时应该注意到。

三、电力自动化系统智能保护测控设备设计应遵循原则及注意的问题

（一）电力自动化系统智能保护测控设备设计应遵循原则

设计这种系统保护测控设备时，必须遵循相关的原则，首先应该遵循的就是技术可靠性原则，研发设计人员应该从过去电力自动化设备成功的硬件系统设计经验中吸取，借助先进、成熟技术手段，保证系统设计过程中的可靠性与安全性。技术成熟度在这种设备设计中具有非常重要作用，如果使用技术不成熟，设备就会存在较大的安全隐患，电网安全运行也得不到相应的保障，甚至还会受到消极影响。第二就是通用性原则，设备设计过程中，所有关于系统设备硬件设计平台都应该遵循通用性原则，借助平台中的不同原理，完成相同硬件系统的实现，及时改变保护软件来完善设备的功能与特性。这样做不仅很好地对设备进行了升级与改进，也进一步提高了设备使用寿命与年限，有效地减少了成本费用。

（二）电力自动化系统智能保护测控设备设计中应注意的问题

CPU性能在整个设备设计中是核心部分，单一CPU现在已经不能满足电网自动化发展需要，电网自动化现在呈现出快速发展趋势，硬件结构设计在整个电力自动化系统智能保护测控设备中，常常采用多CPU模式，更好地将电力自动化设备协调起来，例如ABB公司目前使用最多的是智能型控制单元结构，这种结构使用了四核设计模式，四个CPU分别负责控制系统设备的控制、计算、传感器接入及通信四部分，极大地减轻CPU运行负担，也显著提升了系统设备的工作效率，各个CPU系统间的运行稳定问题也是应该注意解决的，问题解决后，不同CPU之间数据传递将会更加简单快速。

四、结语

随着社会经济的发展，电力资源的地位与作用越来越大，电力企业越来越关注电网运行的安全性，这也成为了社会关注的热点。电力企业经营管理中的难点是电网的安全稳定运行，自动化已经成为了设备设计发展的大趋势，对自动化系统智能保护测控设备需求更大，要想做好这项设备的开发研究，首先要了解认识这种系统设备的结构组成，对设备设计中应具备

第7篇：储能系统设计方案范文

关键字：理工科;开放性实验教学;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）21-0160-02

普通高等学校理科生面临严重的课业负担，特别是理论知识的深奥，实验配套理论教学可以解释理论知识，但工程应用性有所不足，为了探索如何针对理工科特别是电子等相关专业的学生有效开展教学工作，南京大学金陵学院申请了《基于可再生清洁能源的LED路灯照明系统设计应用的开放性实验教学》一般项目课题，以对风光互补的LED照明系统研究和应用为载体，依托电子电工实验室平台，开展对二年级在校生进行开放性实验教学的研究工作，探索出一套适合的开放式教学方法，旨在提高在校生的理论水平和实践动手能力，增加其社会竞争力。整个项目持续时间为两年，通过观察对比项目参与学生和普通学生，参加项目的学生在知识获取、论文撰写、工程计划和实践动手四个方面有了显著的提高。

一、开放性实验教学现状

所谓开放性实验教学，是区别于传统的实验室验证性教学的一种实验教学形式，这种实验教学目标相对确定，实验方法及方案需要学生自主设计解决方案，教师从旁引导，最终由学生自主设计方案、自主解决问题完成项目的一种实验形式[1]。这种实验教学形式区别于传统的“指导性实验”，学生在实验过程中，需要投入精力去设计实验过程，思考实验结果，提出修正意见，可以提高学生对专业应用的兴趣和解决问题的主动性，实验结果的成功也可以提高学生的自我认可度。在实验教学过程中，由于教师不承担设计、演示工作，学生在教学过程中完全自己做主，充分体现了自身主动性在项目中的作用，避免了“指导性实验”中的被动性，培养了学生的自主学习、实际动手、主动完成任务的能力，为毕业后的工作奠定了良好的基础。由于开放性实验不同于传统的教学，无法通过教学计划有效地规划教学进程和既定目标，因此还存在一些需要改进的地方。首先，开放性实验的课题选取，要区别于“指导性实验”，需要具有一定的业界前瞻性，能代表当下技术的发展方向，这就对指导教师提出了高层次实时性的要求。其次，开放性实验不同于“指导性实验”，教学所承载的学生数量不会很多，这就造成了开放性实验单次受众较少的问题。同时开放性实验需要额外的场地和设备，而高校实验室往往设备数量一定，可以用于支持开放性实验的设备就比较匮乏，而且对设备、场地的管理也需要投入额外的人力，增加有关教师的工作量。最后，如何鉴定开放性实验教学的成果和工作量，也缺乏一个明确的指标体系，特别是参与工作的教师工作量考核、学生学分成果计算、开放性实验成果的确定方式等，要从政策等方面鼓励师生参与到开放性实验教学工作中来。开放性实验教学作为高校教育中的一个重要环节，可以与“指导性实验”互为补充，提高实验教学水平，锻炼学生实验技能，培养学生实验兴趣，同时也可以通过开放性实验教学工作，改革探索新的实验教学手段，创新实验教学。开放性实验教学要有序开展，需要充分认识到开放性实验对教学工作的意义，要从政策、资金、场地、人员等方面为开放性实验教学提供保障，从制度上保障开放性实验的有序进行，同时也要加强对师资力量的培养，鼓励教师多接触专业前沿的研究和应用，鼓励教师将前沿和理论结合，提出符合教学要求的开放性实验课题，带领学生进行开放性实验教学工作[2]。最后也可以将开放性实验成果应用到实际教学，提高实际教学的水平，使得理论教学和开放性实验互相促进，共同发展。

二、开放性实验教学研究过程及体会

项目自2012年开始实施，先后选取了2010和2012两届学生参与，其中2012的学生是在2013年初参与到项目中来，前期主要承担了资料收集的工作，在2013年下半年开始全面接手项目工作，因此对2012级学生的培养更具有参考价值。整个开放性教学研究期间，主要采取“需求问题学习解决创新”的思路开展，学生作为主体，教师从旁引导，从需求入手，分析需求所需要解决的问题，然后通过查阅文献等方法学习此类问题的解决方法，综合对比，结合需求的具体情况，将多种方法融合，提出一种新的复合型的解决方法，满足项目需求。整个过程学生运用自己现有理论提出问题，查阅资料，最后解决问题，有效地锻炼了学生的系统分析能力和自学能力，对学生自身素质的提高起到了很大的帮助。有四个具体的事例可以与大家分享：

1.自主学习依据负载功率来匹配电源使负载达到最低工作时间。传统的路灯照明多采用卤素灯等灯具，其发热量大，功耗大，使用寿命短，项目最初的目的是采用LED路灯低功耗长寿命的特点，替代现有的传统卤素路灯，同时遵循国家的“十二五”规划的有关精神，采用风能、太阳能等新型清洁能源替代传统能源，起到节能减排效果。此时引导学生就传统照明与LED照明比较，要使得LED照明替代传统照明，就要明确照明亮度，根据一定的亮度和高度决定了LED的功率，然后考虑LED路灯的工作时间，确定配套的电池的容量，根据电池的容量和充电电流等相关参数，匹配发电装置。同时根据工作的具体环境，从工程的角度对配置参数进行分享，最终确定了LED照明系统的具体配置参数，即路灯高度8米、LED路灯功率56W、照明12小时，配套采用200W的太阳能发电装置和300W的风电机，储能采用12V120AH聚合物锂电池。这套配置可以基本满足初期设计要求。

2.根据路灯照明，结合生活，提出在楼宇等公共场合采用LED照明，节省成本。作为一种产品，其能带来的经济效益决定了其生存周期。风光互补LED照明路灯单体成本要远高于传统的路灯，但LED路灯安装简单，不依赖于市电、后期运营成本低等特点是传统路灯所无法比拟的，学生提出了一种时间均摊成本的比较方法，将前期的安装成本+生命周期内运营成本累加计算，最后得出年平均运营成本，比较科学合理地分析对比了两者的经济效益，撰写了相关的论文《风光互补LED照明与传统路灯的经济效率比较》。采用在设计风光互补LED照明的同时，学生发现低功率的LED可以提供很好的照明效果，随着LED功率的降低，所配套的蓄电池体积重量也会降低，将LED与电池组合成照明组，将这种低功率的照明组应用到楼宇等公共场合照明中来，达到节能减排、降低成本的效果。具体的设想是在楼宇顶层天台等采光好的地方利用太阳能集中发电，集中控制，利用控制器对分布在楼宇中的照明组进行充电，从而形成了“集中发电、分布照明”的大型太阳能照明系统。

3.依据充电方法，提出新型的电源管理方式来满足分布式照明的充电需求。随着学生提出了“集中发电、分布照明”的设计思路，如何均衡地对系统内照明组充电又成了下一步研究的课题，目前常用的均衡充电法可以分为能耗型和非能耗型，非能耗型又可以分为多绕组变压器法、基于电容电感的相邻电源平衡型和DC/DC隔离转换型。考虑到项目具体实际情况，学生采用了DC/DC隔离转换型，并引入了单片机技术和开关矩阵，实时对系统监测，自动控制开关矩阵对系统内照明组均衡充电，并将该思路整理，撰写了《一种基于单片机控制分布式的DC/DC分布照明系统技术研究》一文。

4.经验总结文字化和知识产权的保护意识增强。学生为了解决具体的问题，需要查阅相关理论和实验方法，通过总结他人的经验，结合自身的知识及项目需求，提出具有针对性的解决方案。为了提高学生的理论写作水平，指导学生就自己的想法成文，采用“阐述问题背景和现状分析已有理论实践方法提出自己独特的解决方法实践结果佐证自己的想法”模式构思撰写相关的论文。通过这种方法，学生对学术型文章的撰写有了一定的了解，同时也通过这种方法，学生学会了如果进行学术工作，即“发现问题、借鉴理论、寻找方法、设计方案、实验验证”。在撰写学术文章的同时，对于有一定创新性的方案，也鼓励学生去申请实用新型发明专利，来使得自己的知识产权成果化，同时也增强学生的自身价值。

三、开放性实验教学项目总结

作为理工科的开放性教学实践，首先要立足于专业本身，特别是专业知识的运用，例如本次项目中，由于是电子等相关专业的学生，仅就系统中的充电电路和控制电路做了更新和改良，而没有涉及到发电、储能等方面的，使得学生虽然有部分知识的不足，但不至于完全摸不到头绪。其次要立足于实际，通过解决实际问题，来综合运用已有知识，查阅领域前沿，逐步逐级解决问题，优化设计，最终达到设计要求。最后要贴合实际，除了项目要有实际的应用价值，开放性实验本身也要具有一定的工程背景，要接地气，要让学生明白自己要做什么，能做什么，该怎么做，做完有什么样的效果。总的来说，项目要切合实际，对于项目中存在的问题和难点，要分步逐级解决，大问题分为小问题，每个小问题有难度但不会超出学生的能量，使得学生有奔头，学生在逐步的解决问题过程中，学会独立思考、自主学习的方法，使之可以自主成长。不足的是，开放性教学实验不同于传统的验证型实验教学，开放性实验参与学生少，设备、教师投入量大，教学过程中学生成长迅速，但是否可以应用于大规模的实验教学，需要进一步讨论研究。

参考文献：

第8篇：储能系统设计方案范文

关键词：EDA技术；“项目教学法”；教学实施

EDA是电子设计自动化(Electrontic Design Automation)的缩写,它是随着微电子技术和计算机技术的不断进步而发展起来的现代电子系统设计方法。它在电子技术设计领域的贡献主要包括：1.通过软件编程实现对硬件解构和工作方式重构实现IC设计；2.以计算机为平台，EDA软件为工具实现PCB板的布局布线设计；3.通过EDA仿真软件确定电子电路级设计方案的正确性和可行性。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率，减轻了设计者的劳动强度。目前在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用，如汽车、电子、机械、军事、矿产及医学等。作为高等职业院校的电子类学生掌握现代电子电路的设计方法就显得尤为重要。另外，为了实现高技能应用型人才培养的目标，各高职院校都在进行新的教学方法的改革，项目教学法以其自身的优点被很多课程教学所采用。本文介绍了我院对电子信息工程专业EDA技术课程项目教学改革的尝试。

一、“项目教学法”

教育专家弗雷德•海因里希教授提出的项目教学法，是指师生通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动。来源于工程实践中的项目，是指生产一件具体的、具有实际应用价值的产品；该产品在生产的过程中应该具备以下条件：1.该工作过程可分解出适合学生学习的教学内容，并且能够将理论知识和实际技能有效地结合在一起；2.与企业实际生产过程或现实的商业经营活动有直接的关系；3.要学生发挥主观能动性，对项目进行计划，组织和实施，并且在工作过程结束后要有明确而具体的成果，这里不以成果的正确性作为惟一的评价标准；4.在项目实施过程中，学生不仅要运用新学习的知识、技能，而且还要调用已经学过的知识、技能并能将散碎的知识点融汇使之变成我们所能够使用的产品；5.对于工作过程中出现的问题，需要同学们通力合作，共同克服困难；6.项目完成时，师生共同交流学习经验和方法，并对项目工作成果作出公正的评价。在项目教学过程中，发挥了学生的自身潜力，增进了师生的感情，提高了学生团队合作精神，同时在学习过程中完成了学生的素质教育。

二、“项目教学法”在EDA技术中的应用

EDA技术是一门工程实践性很强的专业课，要求学生具有电子小系统设计及制作的能力，根据学生认知规律、对电子产品熟悉的程度，专业知识的储备情况，并且注意到了项目的难易程度，知识的关联性等因素，综合考虑进行项目载体的筛选，最终确定了第一信号鉴别电路、流水灯以及CPLD开发板等项目作为本门课程的工程载体，下面就以CPLD开发板为例，介绍“项目教学法”在该门课程教学中的应用。

1. CPLD开发板学习情景设计

根据CPLD开发板电路功能，将其划分为4个学习子情景，包括供电电路设计制作、显示电路设计制作、开关电路设计制作以及串口电路设计制作。CPLD开发板设计的软件环境为PowerLogic5.0&PowerPCB5.0，开发板项目的解构和重构如图1所示。

2.子情境教学实施过程

(1)子情境电路元件制作

①供电电路设计制作

供电电路由开关型稳压器LM2576、肖特基二极管IN5819、储能电感、输入和输出电容等元件构成。在PowerLogic5.0中，绘制电源电路元件的逻辑封装并且建立相应元件的元件类型，同时为元件指定PCB封装，如LM2576的PCB封装为TO-220。

②显示电路PCB设计制作

显示电路由LED点阵显示电路和LED动静态显示电路组成，其中LED点阵采用4个8×8点阵拼在一起组成16×16点阵，可以显示一个完整的汉字。2片74HC138组成4-16译码器做行扫描，2片74HC595级联做列扫描，它们的PCB封装为DIP16。

③开关电路PCB设计制作

开关电路由20个独立按键电路和矩阵键盘电路组成，其中轻触开关组成4×4矩阵键盘电路，程序对矩阵键盘进行扫描，如果有任意键按下，立即读出其键值，并在数码管上显示相应数值，PCB封装采用SW(6×6)。20独立按键作为数据输入开关，按键被按下时接地输出低电平，抬起接入上拉电阻输出为高电平，该功能使用户熟悉数字系统中的0，1以满足中规模数字电路设计要求，其PCB封装采用DPDT-6。

④串口电路PCB设计制作

串口通信电路由PL2303及电路，如50M晶体振荡器、电阻、电容以及USB转RS232插针等。其中PL2303采用28脚SSOP封装，其余元件为常用插针封装，串口通信电路如图2所示。当子情境中各个电路元件的类型建立完成后，进行CPLD开发板的综合PCB设计。

(2)CPLD开发板的综合设计

根据纸质电路原理图，将新建立的元件类型调入原理图绘制软件PowerLogic5.0中,进行电气连线。原理图绘制完成,根据设计要求将其生成网络表并传送到PowerPCB5.0中进行PCB设计,布局布线结果如图3所示。

3.考核方案

CPLD开发板电路设计由4个子情境构成，根据子情境承载的知识点、项目性质不同，考核比例分别占总项目的30%，25%，25%和20%。子情境的考核由3部分组成：理论考核(15%)+项目质量考核(70%)+平时成绩考核(15%)。其中理论知识考核主要考核学生新知识运用和已学过知识点调用的情况，一般可以通过研究性的习题完成；项目质量考核主要考核项目工作过程中每位同学的表现以及完成项目的成果展现；平时成绩考核包括考勤、平时学习态度及能力表现等。

三、结束语

基于建构主义的“项目教学法”使学生成为了认知的主体，是知识意义的主动建构者；学生通过主动搜集和处理信息，培养了获取新知识的能力，分析问题、解决问题以及交流合作能力。“项目教学法”在高等职业教育教学中的应用，对高技能创新型人才培养具有重要的意义。

参考文献

[1]SSR213.项目教学法[DB/OL].baike.省略/view/2062970.htm?fr=ala0_1,2009.3 .31

[2]房汉雄，郭福三，齐怀琴.项目教学法在EDA课程中的应用[J].高师理科学刊，2009，1

第9篇：储能系统设计方案范文

关键词：数字伺服控制系统；无刷直流电动机；DSP

中图分类号：TJ765 文献标识码：A 文章编号：1673―5048（2013）03―0018―03

0 引言

伺服控制系是空空导弹不可缺少的关键组成部分，其性能直接决定着导弹飞行过程的动态品质。传统的模拟伺服控制系统控制参数需要通过更改硬件进行调整，调试繁琐且很难实现复杂的控制算法。抗干扰能力弱，而数字控制系统抗干扰能力强，参数调整可通过软件完成。这样可在较短的时间内调试出性能优良的系统。本文介绍了一种基于TI公司TMS320F2812 DSP的数字伺服控制系统。

1 系统功能及硬件设计

导弹伺服控制系统将来自飞控系统的舵控信号，经过变换和功率放大，克服气动铰链力矩和弯曲力矩。驱动伺服电动机带动空气舵以一定角速度偏转，形成与控制信号成比例的舵偏角，改变弹体的飞行姿态，从而控制导弹的飞行轨迹。

空空导弹数字伺服控制系统由控制电路、反馈信号采样电路、功率驱动电路、功率逆变电路、串行通信接口电路及控制软件组成，伺服电机采用无刷直流电机。系统组成框图如图1所示。

1.1 控制电路

为了实现伺服控制系统的动、静态技术指标，同时协调四通道舵机工作和实时数据处理。控制系统需要实时处理大量数据，这里选用TI公司专为电机控制设计的高性能DSP TMS320F2812作为CPU，TMS320F2812 DSP的设计基于增强的哈佛结构，三级流水线操作，指令执行速度大幅提高，最高可达150 MIPS。最多可提供16路模数转换通道，专为电机控制的两个事件管理器模块包括16路PWM调制通道和4个通用定时器，为4通道舵机控制提供了极大的便利。

控制电路主要由以TMS320F2812为核心的PWM生成电路和逻辑综合电路组成。分别完成PWM调速功能和换相功能。

PWM是电机调速常用的一种方法，TMS320F-2812根据飞控计算机给定的舵偏信号以及舵反馈信号，通过一系列的运算产生控制信号。利用该控制信号调整PWM占空比以控制功率管的开关时间，实现对伺服电机的控制，同时一旦产生故障，通过软件及时封锁PWM输出直至故障消除。这里通过事件管理器PWM电路输出PWM调制信号。

逻辑综合电路采用GAL20V8可编程逻辑器件实现，无刷电机中三个霍尔元件给出互差120°、脉冲宽度为180°的转子位置信息，其组合在一个周期内给出六个状态，即每60°变换一个状态。GAL电路将霍尔传感器给出的信号、PWM调制信号、电机正反转信号综合进行逻辑运算，将运算结果送给驱动芯片IR2130，IR2130的六个输出信号控制功率管的导通和关断，实现电机的正反转控制、调速控制等功能，连接示意图如图2所示。

1.2 主电路及驱动电路

直流无刷电机的主电路可以采用三相半控电路和三相全控电路。三相半控电路的特点是电路简单，需要的功率器件少。但电动机本体的利用率很低，每个绕组只通电1/3时间，另外2/3时间处于断开状态，没有得到充分的利用，而且在运动过程中转矩的波动较大，所以在要求比较高的场合，一般采用三相全控电路。

由于逻辑综合电路输出的PWM控制信号不足以驱动功率管的通断，因此要在PWM控制信号与主电路之间加上驱动电路。电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子系统的重要环节。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对系统的运行效率、可靠性和安全性有重要的意义。

本系统主电路为三相全桥控制电路，三相全桥六个功率开关器件，需要六个驱动器来控制其导通或关断。而每个驱动器又需要一路独立的电源，这给系统设计带来了不便，而且系统较为庞大。IR2130是美国国际整流器公司生产的功率MOS器件栅极驱动集成电路，它能输出六路驱动信号，并且由于内部设有自举式悬浮电路，因此只用一路电源，使系统设计极为简化。

以IR2130为主构成驱动电路如图3所示。由控制部分产生六路PWM信号分别送到IR2130的2―7管脚，经IR2130内部处理产生六路驱动信号分别驱动V1～V6功率MOS管。图中C1，C2，C3是自举电容。为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能量，D7，D8，D9的作用是防止上桥臂导通时的直流母线电压到IR2130的电源上而使器件损坏，因此D7，D8，D9应选用快速恢复二极管，而且自举电容容量取决于被驱动功率器件的开关频率、占空比以及充电回路电阻，必须保证电容充电到足够的电压，而放电时其两端电压不低于欠压保护动作值，当被驱动的开关频率大于5 kHz时，该电容值应不小于0.1μF。

1.3 舵面角度反馈信号检测

常用的角度信号检测一般选用旋转光栅码盘。从功能实现上说。旋转光栅码盘是比较理想的选择，其一，其输出的脉冲信号属于数字量，在抗干扰能力上要比模拟信号好得多；其二，DSP内部集成了正交脉冲电路（QEP），可以方便地捕获到传感器反馈的信息。但旋转光栅编码盘存在一个致命的缺点，就是抗振动能力差，在剧烈振动的情况下，里面的光栅很可能被振坏。

鉴于以上原因，舵面角度反馈检测通过高精度电阻电位器测量，将位置信号转换为电压信号，输出信号经过分压、滤波、跟随、限幅等一系列处理后，送给TMS320F2812的A/D通道。

2 算法设计及实现

空空导弹高机动大过载的特性对伺服系统提出了很高的要求，要求系统快速、无超调。要满足这些指标，好的控制算法是关键。因为伺服系统的指令位置具有很大的模糊不确定性，加之被控对象的非线性和系统参数的时变性。传统PID控制算法很难满足要求，而分段PID能起到较好的控制效果。根据分段PID控制规则，把误差划分等级。当误差较大时，增大比例系数，并且只有比例项，以提高伺服系统快速响应特性；当误差为中等的时候，增大比例项并添加微分项，在确保系统快速响应性的同时，控制系统的超调：当误差较小时，以积分项为主，以控制系统静态误差在较小的范围内。其控制算法流程图如图4所示。

伺服系统的位置反馈直接决定系统的快速性和稳态性能，通过采用分段PID控制。不仅保持了传统PID控制原理的简单、有效、鲁棒性强的特点，而且具有更大的灵活性、适应性和精确性。

3 试验结果

通过对伺服控制系统进行实际测试，得到10°阶跃响应曲线和频率10 Hz、幅值为±2°信号响应曲线，分别如图5和图6所示。从图中可以看出，所设计的控制系统跟踪误差小，系统无超调。响应速度快，具有很好的静态和动态跟踪性能。

4 结束语

本文设计的基于DSP控制的空空导弹数字伺服控制系统，采用分段PID控制策略，充分利用DSP高速运算的特点，实现了系统实时控制。试验表明：设计硬件系统工作稳定，分段PID控制算法使得系统在环境参数和系统参数变化时，依然具有快速无超调的定位性能，具有较强的鲁棒性。

参考文献：

[1]苏奎峰，吕强.TMS320F2812原理与开发[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2]张琛.直流无刷电动机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2001.