Ring net switch dehumidification system of wind-solar hybrid吴宇红 1 ，楼建强 1 ，尹绍杰 2 ，纪涛 1（1. 国网浙江德清县供电有限公司，浙江湖州 313200；2. 浙江大学台州研究院，浙江台州，318000）
摘要：传统的环网柜运用加热办法进行除湿环网柜器材外表凝露问题得以消除，但也导致了环网柜内空气湿度增大。选用半导体制冷除湿可以进步除湿功率并处理环网柜空气湿度问题，但需求处理电源供电问题。针对现有问题提出选用风景互补办法为环网柜半导体除湿体系供给电源处理方案，体系集成风景互补充电操控、半导体除湿以及无线数据传输等功能，保证了除湿体系的供电快捷性，并经过一套风景互补除湿体系验证供电和除湿的牢靠性及可保护性。
关键词：风景互补；半导体除湿；NB_IOT
0 导言
跟着城市配电的不断发展，具有紧凑性、灵活性的野外环网柜得到了很多的运用 [1] 。野外环网柜很多的投入以及运用越来越多的问题也逐步的呈现出来。因为梅雨时节空气湿度大导致部分野外环网柜周边环境湿润空气中的水分极简单在关闭的柜内构成凝露。野外环网柜的凝露使操作组织绝缘程度下降，长时间后导致操作组织间放电短路，严峻的影响了电力设备的正常安全运转。近年来，因为凝露的问题而引起的电力设备毛病已经成为配电网线路跳闸的首要原因之一 [2] 。现阶段环网柜运用加热办法除湿功率低且水汽依然存在环网柜中，必定条件下依然呈现绝缘才能下降导致的设备短路状况。因为环网柜电压为110 kV取电不便利，加热办法除湿时一般运用蓄电池作为电源。所以本文选用风景互补供电的半导体除湿机集成体系办法处理供电不便利以及除湿问题。选用半导体帕尔贴效应制冷除湿，当有电流经过不同的导体组成的回路时，除发生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处跟着电流方向的不同会别离呈现吸热、放热现象。这是J.C.A.帕尔贴在1834年发现的。这一效应是可逆的，假如电流方向反过来，吸热便转变成放热 [3] 。
1 风景互补半导体除湿体系
风景互补半导体除湿体系首要构成为：风力发电机、光伏组件、三相整流桥、二极管、充放电操控模块、锂电池、半导体制冷片、应急灯等构成风景互补除湿体系框图如图1所示。
如图1所示风机和光伏组件别离经过三相整流桥和二极管接入到充放电操控器的输入直流母线，充放电操控器操控锂电池的充电以及负载除湿器和应急灯的供电。锂电池充电经过降压斩波电路完成，除湿器供电经过降压斩波电路降压为12 V到TEC1-12706半导体制冷片以及制冷片散热电扇，应急灯经过双稳态继电器操控衔接到锂电池。
1.1 体系硬件电路规划
体系硬件由STM32F103芯片作为体系的MCU，SHT10湿度传感器用于湿度检测经过IIC总线与MCU通讯，IRF4104作为功率管，NB_IOT模块选用WH-NB73经过串口与MCU衔接通讯。
1.1.1 输入电路
如图2所示风机WP输入和光伏PV输入别离经过三相整流桥和二极管D7整流和阻隔。风机WP输入功率高时D7负极高于正极截止此刻风机为体系供给充电电源，光伏PV输入功率高时D7正极高于负极光伏为体系供给充电电源。Q1与电阻R1一起构成风机的卸荷电路，用于超速状况的能量泄放。
1.1.2 充放电操控电路
风机和光伏组件经过输入电路输入到直流母线DC_BUS再经过BUCK降压电路对锂电池进行充电以及为除湿器电路供电。
如图3续流二极管D16,储能电感L1,采样电阻R5，功率管Q10构成改进型BUCK降压电路为锂电池充电。经过更改功率管、电感以及续流二极管的节点方位，使功率管的驱动参阅电压从DC_BUS的正极变更为DC_BUS的负极P_GND，下降了驱动电压并可以运用惯例的NMOS。续流二极管D21，储能电感L2，功率管Q11，采样电阻R7，滤波电容C7以及二极管D9构成改进型BUCK降压电路为除湿电路供电。改进意图同充电电路。除湿运转时当光伏组件或许风机输入功率缺乏或许没有输入时D9导通，锂电池参加能量供给；当光伏电源或许风力输入功率满意除湿功率时D9截止，仅光伏组件或许风机供给运转动力。
1.1.3 功率管驱动电路
充放电电路和卸荷电路中的功率管驱动电路首要由光耦、PNP三极管以及NPN三极管一起构成。
如图4光耦U2作为MCU信号与MOS管驱动电源阻隔以及扩大，三极管Q5与Q6一起构成图腾柱结构扩大驱动信号和加速驱动速度；此种办法的功率管驱动电路本钱低于专用芯片。
1.1.2 温湿度检测电路
SHT10为温湿度传感器湿度精度为±4.5%，温度精度为±0.5 ℃，SHT10经过IIC接口与STM32F103衔接，可以较为准确的丈量环境中的湿度及温度。实践电路如图51.1.3 NB_IOT模块电路WH-NB73模块供电运用3.8 V，与3.3 V供电的主MCU之间串口通讯经过10 kΩ电阻电平匹配。
1.2 体系软件规划
体系软件由充电操控模块、除湿操控模块、通讯模块以及显现模块等首要4大模块组成，完成体系的充放电办理、数据显现以及数据通讯等功能。
1.2.1 通讯模块及显现模块
NB-IOT就运用场景而言，可以运用于方位盯梢、环境监测、智能泊车、长途抄表、农业等传统通讯技能难以支撑的场合，这将为人们的日子作业带来极大便利[4] 。本文中首要用于完成将风景互补除湿体系的运转数据上传到服务器。首要上传锂电池电压、电池电量、除湿模块作业状况等数据，保护人员可以及时把握体系的运转状况以及及时处理当时的毛病，保证环网柜体系的安全运转。显现模块首要用于人员现场保护时可以及时检查体系的运转参数以及运转状况。
1.2.2 充电操控模块及除湿操控模块
锂电池充电从安全、牢靠及统筹充电功率等方面考虑，一般选用两段式充电办法 [5] 。本规划中亦选用此办法，第一阶段为恒流限压，第二阶段为恒压限流。第一阶段过程中结合MPPT办法完成体系充电功率最大化，本规划中选用扰动观测法来完成MPPT。
如图7为锂电池充电流程，其在恒流充电过程中，假如此刻充电电流小于20 A时发动MPPT经过扰动观测法寻觅该时间的最大功率点；假如最大功率点超越20 A充电电流，此刻约束充电电流为20 A。
除湿器敞开条件为锂电池有电且相对湿度大于40%条件下敞开，此刻BUCK降压电路将锂电池或风景互补输入降压为12 V电源供给给半导体制冷片。
2 试验验证
为验证本文所研发体系的稳定性和有用性，别离选用两种办法比照验证体系优势。挑选德清市郊一环网柜装置加热式和半导体除湿体系别离独自敞开验证体系。
如表1所示，加热器无法有用处理环网柜密闭空间湿度高问题而半导体除湿器可以有用除湿将水汽冷凝后排出室外。经过3个月的测验，风景互补除湿体系可以平稳高效运转，毛病问题可经过窄带通讯及时告诉保护人员。
3 定论
本文从工程实践动身规划研发环网柜风景互补除湿体系，处理了环网柜除湿问题以及除湿运转的动力问题；该体系保证了环网柜内部环境不呈现凝露以及湿度规模可操控，保证了箱体电力设备的牢靠运转。
参阅文献：
[1] 王阳. 野外环网柜凝露现象剖析及处理方案[J]. 我国新技能新产品,2014,(15):34-34
[2] 谭文兵, 钱建苗, 朱振洪. 根据帕耳帖效应处理野外环网开关站及环网柜凝露问题的技能研究[J]. 科技风, 2017(6):29-29.
[3]柳承恩. 珀耳帖效应对无序绝缘衬底上多晶硅激光再结晶的影响[J]. Journal ofSemiconductors, 1985, 6(5):481-486[4] 赵艳薇. 3GPP经过NB-IoT规范物联网职业蓄势待发[J]. 通讯国际,2016(17):67-67.
[5]徐艳民.电动汽车动力电池及电源办理[M].北京：机械工业出版社，2014.11
本文来源于科技期刊《电子产品国际》2019年第5期第50页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
