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基于MATLAB的直流微电网中直流电池（储能）的设计

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简介：
本研究采用MATLAB工具，针对直流微电网中的电池储能系统进行设计与仿真分析，旨在优化系统的性能和效率。 在直流微电网运行过程中，功率波动是一个常见问题。通过引入直流电池可以有效减轻PCC电压的波动。本模型设计了一种储能方案（采用双向Chopper电路）。

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  • 基于MATLAB的直流微电网中直流电池（储能）的设计
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    本研究采用MATLAB工具，针对直流微电网中的电池储能系统进行设计与仿真分析，旨在优化系统的性能和效率。 在直流微电网运行过程中，功率波动是一个常见问题。通过引入直流电池可以有效减轻PCC电压的波动。本模型设计了一种储能方案（采用双向Chopper电路）。
     
  • 基于Matlab/Simulink的光储直流微电网仿真
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    本研究利用Matlab/Simulink平台，构建了光储直流微电网的详细模型，并进行了全面的系统仿真分析。 Matlab 2018b版本的仿真排版整齐、易于理解，在此基础上可以进一步改进。
     
  • 基于MATLAB的直流微电网直流负载模型
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    本研究利用MATLAB开发了针对直流微电网中直流负载特性的建模方法，旨在优化系统性能与稳定性。 在直流微电网中，我们不能直接接入负载，需要通过电力电子电路将相应的负载连接到系统中。这些设备相当于是在直流微电网中的接入装置。本模型采用的是DC/DC BUCK电路作为直流负载的解决方案。
     
  • 基于Matlab/Simulink的光伏储能交直流微电网仿真模型
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    本研究构建了基于Matlab/Simulink平台的光伏储能交直流混合微电网仿真系统，旨在优化能源利用效率和稳定性。 本段落提出了一种新型的电压与电流分段式协同控制策略，用于管理由光伏板、蓄电池及负载组成的独立直流微电网的能量。该策略将能量管理划分为四种工作模式：光伏充电模式、蓄电池充电模式、混合供电模式和蓄电池放电模式。 采用最大功率点跟踪（MPPT）技术充分利用太阳能，并以蓄电池作为支撑单元来维持母线电压的稳定性。当光伏模块无法稳定直流母线电压时，系统会切换到由电池工作的状态，确保电网运行平稳。为了防止过充现象的发生，在对蓄电池充电的过程中将其分为恒流和恒压两个阶段。 该控制策略的核心特点在于运用了分段式的协同控制方法来更高效地管理微网内的能量分配，并充分考虑光伏模块、蓄电池与负载之间的能源平衡问题。通过MPPT技术的应用，可以显著提高太阳能的利用效率；同时以电池作为辅助单元保持母线电压稳定，从而提升整个系统的可靠性和稳定性。 具体而言，在蓄电池充电模式下：当来自光伏板输出的直流电能低于预设阈值时，系统将启动恒流充电机制。而在充足的光照条件下，则会激活最大功率点跟踪控制功能使光伏模块产生尽可能多的能量，并将其输送至电池进行储存。
     
  • 基于MATLAB/Simulink的光储直流微电网仿真模型.zip
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    本资源提供了一个利用MATLAB/Simulink开发的光储直流微电网系统仿真模型。该模型详细模拟了光伏电池、储能装置及负载等关键组件，旨在为研究和教育目的提供一个全面的分析平台。 光储并网直流微电网的Simulink仿真模型采用了光伏MPPT（最大功率点跟踪）技术以实现光伏的最大功率输出。储能系统由蓄电池与超级电容组成混合储能装置，确保微网在并网时具有良好的电能质量。通过采用二阶低通滤波法来抑制光伏发电系统的高频分量，不同频率的电力分别分配给不同的储存设备：高频部分被超级电容器吸收，中频部分则存储于蓄电池内，而较低频的部分会接入大电网，从而有效提高了整个微网系统的电能质量。逆变器采用基于电网电压双闭环控制策略以确保系统稳定运行。
     
  • 基于MATLAB的光伏混合储能直流微网直流母线电压下垂控制仿真模型
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    本研究构建了基于MATLAB的光伏混合储能直流微电网仿真模型，重点探讨了直流母线电压下垂控制策略，旨在优化系统运行性能与稳定性。 该模型研究对象为混合储能系统，并采用基于关联参数SOC的改进下垂控制策略。通过将初始下垂系数与储能单元SOC的n次幂的比例作为当前下垂系数，可以改变n值来调整充放电速率及功率分配。此外，在此基础上引入二次控制以减少母线电压波动。 模型涵盖了蓄电池模块、超级电容模块、光伏电池模块、单相交流负载模块以及冲击负载模块，并附有整体拓扑图展示；在储能控制系统中应用基于关联参数SOC的改进下垂控制，有效减少了直流母线电压的波动。该模型结构完整且控制策略可行，能够实现系统功率均衡，适合研究直流微网系统的学者参考学习。
     
  • 直流电机建模：基于MATLAB的直流电机开发
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    本书深入浅出地介绍了利用MATLAB进行直流电机建模与分析的方法，涵盖理论知识和实践应用，旨在帮助读者掌握直流电机的设计与开发技能。 它描述了直流电机参数与负载之间的输入输出关系。
     
  • 基于数控的直流电流源设计
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    本项目致力于开发一种基于数控技术的高效、精确直流电流源。该设备能够提供稳定可靠的电流输出，并具备灵活调节功能，适用于科研和工业应用中的精密控制需求。 ### 数控直流电流源设计知识点解析 #### 一、系统概述 本项目旨在开发一种能够精确调节输出电流的数控直流电源设备。核心组件包括AT89C52单片机作为主控制器，一个键盘用于用户输入设定值，以及LCD显示屏用来显示实际和预设的输出电流数值。该装置支持在0至2000mA范围内以1毫安为单位进行精确调节。 #### 二、系统架构 本设计包含以下几个关键部分： 1. **控制器**：使用AT89C52单片机作为核心控制单元，负责接收用户指令并执行相应的操作。 2. **键盘**：提供给用户的输入界面，用于设定所需的电流值。 3. **LCD显示屏**：展示实际输出的电流数值和预设的目标电流数值。 4. **数字模拟转换器(DAC)**：将单片机发出的数字信号转化为模拟电压信号。 5. **电压-电流转换器(V-I)**：把DAC生成的模拟电压转为稳定的直流电输出。 6. **模拟数字转换器(ADC)**：监测并反馈当前的实际输出电流，将其数字化以便单片机进行处理。 #### 三、关键技术细节 - **单片机控制**：AT89C52是一款集成有闪存存储的高性能8位微控制器。在本系统中，它负责读取键盘输入信息，并通过DAC和ADC实现闭环控制系统。 - **数字模拟转换(DAC)**：使用了12位分辨率的DAC1208芯片来提供高精度的模拟输出电压信号。 - **电压电流转换(V-I)**：利用负反馈原理设计了一个V-I转换器，确保即使在负载变化的情况下也能维持恒定的电流输出。 - **模拟数字转换(ADC)**：通过AD1674芯片将监测到的实际电流值转化为单片机可以处理的数字信号。这对于闭环控制至关重要，从而保证了设定和实际输出的一致性。 - **用户交互**：用户可以通过键盘设置所需的电流数值，并且LCD显示屏会实时更新显示当前设定与实际输出。 #### 四、性能指标 - 输出电流范围：0mA 至 2000mA - 调节精度：1 mA - 测量误差范围：±0.5mA - 负载适应性：确保负载变化不会影响到稳定的电流输出。 - 用户界面友好度：通过键盘和LCD显示屏实现简便的操作体验。 #### 五、系统设计考量 1. **选择AT89C52作为控制器**：鉴于其在成本效益上的优势及易于实施复杂控制逻辑的特点，被选为本项目的主控芯片。 2. **使用DAC1208进行数字-模拟转换**：这款高精度的12位DAC提供了良好的性能与经济性的平衡点。 3. **V-I转换器的设计思路**：为了提高电流输出的一致性和稳定性，在设计中加入了负反馈机制，有效减轻了负载变化带来的影响。 #### 六、总结 本项目成功构建了一款具有高度精确度和稳定性的数控直流电源设备。通过精心挑选的硬件组件及优化后的控制系统，该装置能够支持广泛的电流调节范围，并提供精准且可靠的控制效果。此外，用户友好的操作界面进一步增强了系统的实用性和便捷性，使其成为需要高精度小功率恒流源应用的理想选择。
     
  • 基于微控制器的数控直流电流源的设计
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    本设计介绍了一种基于微控制器的数控直流电流源系统，能够精确控制输出电流，适用于实验室及工业测试环境。 本设计为基于微控制器的数控直流电流源系统，其核心在于利用单片机进行精确控制以实现电流输出设定与显示功能。该系统由多个模块构成：包括微控制器、电压-电流转换器、键盘输入装置、液晶显示屏、稳定直流电源和语音提示设备等。 其中，微控制器为整个系统的中枢单元，负责所有操作的执行。项目团队选择了凌阳十六位单片机SPCE061A作为核心处理器。这款基于SOC技术的芯片拥有丰富的内置功能模块如ADC（模拟数字转换器）、DAC（数模转换器）、PLL（锁相环）等，并采用精简指令集，使得其运行速度更快且效率更高；同时具备DSP特性和硬件乘法加速算法执行能力，支持标准C语言和汇编语言开发环境。 显示部分则通过字符型液晶显示屏LCDSMC1602A来实时展示电流输出值及其他人机交互信息。该型号屏幕具有轻薄短小、低压微功耗的特点，并且能直接由单片机控制进行数据的输入与输出，无需额外增加外围电路设备。 电压-电流转换模块是系统的关键组成部分，其作用在于将电压信号转化为精确可控的电流信号。此设计中采用了大线径康铜丝绕制的大功率电阻Rf和TIP122晶体管以确保工作的稳定性和准确性；另一个方案则是通过三个运算放大器组成的电路结构来维持特定两端之间的恒定电压，从而保证了输出电流的一致性。 整个系统的操作流程涵盖了键盘输入、液晶显示、直流稳压电源供应及语音提示等功能模块。用户可以通过独立或矩阵式的按键配置设定所需的电流值及其他参数；同时系统由稳定可靠的直流电源供电，并通过内置的音效功能提供清晰准确的操作指导信息，增强了用户体验感与互动性。 软件开发方面，凌阳单片机支持Windows环境下的高效编程工具。主要的功能模块包括初始化、键盘输入处理、DA和AD转换操作、PID电流调节算法及语音提示等；其中PID控制技术用于实时调整输出的电流值以减少设定目标与其实际测量结果之间的差异性。 数字信号采集部分通过编写特定程序将模拟电压信号转化为数字化信息，经过ADC自动变换后存储于指定内存区域中供后续读取使用。此外，系统还包含了中断服务子程序来响应各种类型的中断请求并执行相应的处理逻辑。 综上所述，本设计方案结合了硬件电路与软件编程的优势，在保证数控直流电流源系统的高稳定性和精确度的同时也为用户提供了一个操作便捷且人性化的设计界面。该设计不仅适用于工业和科研领域的需求，并凭借其友好的用户交互体验为实际应用提供了更多的可能性。
     
  • 关于直流微电网中电流差动保护的研究
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    本研究聚焦于直流微电网中的电流差动保护技术，探讨其在提高系统稳定性和安全性方面的应用与优化策略。 传统直流微电网的差动保护需要区分区内故障与区外故障，并且难以识别高电阻故障。此外，直流微电网不仅能并入交流电网运行，还能独立于主网运作（孤岛模式），因此其保护机制较为复杂。为了克服这些缺点，研究提出了一种双斜率电流差动保护方案，通过分析不同阻值的短路情况下的电流变化，并设定适当的延时时间来检测高电阻故障。该方法利用采集到的电流数据确定故障位置，在故障发生后能够迅速隔离受影响部分，确保电网稳定运行。最终采用PSCAD仿真软件进行测试验证，结果显示所提出的保护方案能准确识别线路内的高低阻值短路情况，从而提升直流微电网供电的可靠性。