摘要：设计了一种基于固态制冷技术的温湿度控制装置，用于10 kV开关柜的温湿度控制。装置实时收集机柜内的温度和湿度值等参数，并使用现代数字信号处理算法对收集的数据进行初步分析。还根据分析结果控制配电柜中的温度和湿度值。统使用标准Modbus通信协议将监控数据下载到智能电子设备（IED），并具有监控阈值设置和智能报警功能。装置在实际运行中取得了良好的除湿效果，可达到预期的设计目标。
键词：固态制冷，温湿度控制，除湿效果引言随着强大智能电网的不断推广，越来越多的封闭式气体绝缘组合电器（以下简称GIS）已在电网中成功运行[1]。时，随着表格智能的提高，表格中的环境水平要求也越来越高。前，大多数10千伏开关设备使用传统的空调和加热器来确保开关设备的温度和湿度水平。是，该解决方案的成本高，重量高，并且它的装配不方便。此，基于现状，本文档设计了一套基于固态制冷技术（除湿机）的温湿度控制产品，应用冷半导体技术并在10 kV电路板上加热以控制机柜内的温度和湿度。态制冷模型固态制冷技术使用半导体的Peltier效应[2-3]，即当域控制器串联连接时半导体材料，热量可以在电流转矩的两端吸收和放电。量。过使用热电冷却片的这个特征，可以通过改变DC电极的极性来冷却或加热器件。于固态制冷技术的除湿机控制热端和冷端之间的热交换，并基于能量平衡方程和相关理论建立制冷系统的数学模型。
设固态制冷端处于正常操作条件下，可以根据相关的制冷理论获得冷却能力方程[4-5]，如图4所示。
式（1）。Q0 = n [aIT1-0，5I2R-KTx]其中Qo是系统的总制冷量，n是所选择的半导体极对数; a = ap-an，即塞贝克系数，I是系统的工作电流; R是半导体制冷片的接触电阻值。K是半导体材料的参数值; Tx = Th_T1，即在正常操作期间冷表面和制冷剂片的热表面之间的温差。式（2）给出了半导体制冷片Q1 = hF（Ta-T）的传热值，其中Q1是系统的总热交换容量，h是系数的值。选半导体材料的参数和F是塞贝克系数。Ta是系统可以达到的最高工作温度和由半导体冷却片T定义的温度值。
式（3）给出了半导体制冷器的微分方程。过将等式（1）和（2）代入等式（3），可以获得制冷系统的动态模拟等式，由下面的等式（4）表示。式（4）中的模拟Vρ的等效电压值，Ca是假定冷却状态下的等效电容值。目前为止，半导体制冷端的等效数学模型如上面的公式（4）所示。系统的总体设计基于第1节中半导体制冷的能量平衡方程和由相应理论创建的数学模型，以便获得图1所示系统的一般示意图。1。1的完全控制系统采用STM32F407VET6高性能作为核心contrôle.Le温度传感器和高分辨率AM2302水分被用作获取的温度和湿度中的一个重要组成部分。时，可以使用三个数码管实时显示温度和湿度值。有7路状态指示的继电器输出控制，如手动除湿，自动除湿，报警指示和具有远程通讯功能的RS485物理接口。系统的硬件实现基于简化设计，模块化设计和电磁干扰设计的原则，详细设计了基于制冷技术的温湿度控制器的硬件电路。导体。理器模块设计系统控制系统的核心是ST的STM32F407 VET6，完成了除湿机温度和湿度的采集，温湿度的显示，开漏控制输出，RS-485通讯功能，完成系统控制条件的确定和策略的实现，芯片具有强大的集成控制功能和完善的事件管理功能它完全满足该系统的功能，具有很强的扩展潜力。统的外部晶体振荡器为25 MHz。ARM中的几个内部频率信号之后，可以控制ARM主控制器。芯片的工作频率为168 MHz，完全满足系统的性能要求。源模块设计根据项目需要，温湿度控制产品采用12V直流输入。控制系统中，冷凝器价格主控芯片和通信电路的电源为5V;因此，有必要设计一种能耗低，安全绝缘，抗干扰能力强的电源电路。
2显示了12 V DC，5 V DC的电源电路。图2中，FR1，V1，E1和E2形成前置滤波和电源电路的电压调节：U2是DC / DC电源转换芯片从12V到5V隔离非常高效，电压转换器是一个隔离的抗干扰芯片。容量：V2，L1，E3和TVS1构成电源电路的保护，滤波和电压调节。了使显示模块的设计更直观，用户友好，作者根据现场需要设计了一个基于管的数字显示电路，能够在显示屏上显示温度和湿度值。10 kV电气柜实时。时温湿度显示电路如图3所示。
图3中，PD1是三段LED数码管显示器，U4是串行数码管控制芯片。这可以减少微处理器I / O端口的使用; Q1，Q2和Q3是数码管芯片选择控制放大管。出控制模块设计用于更可靠地控制表中的温度和湿度值。
者精心设计了温度和湿度控制回路并考虑了电磁兼容性的网站环境。统的温湿度控制输出电路在抗电磁干扰方面存在严重差距[5-6]。了更精确地控制配电板的温度和湿度值并具有良好的抗干扰保护，本文采用光电隔离技术进行开启。电路通过光耦合器电隔离，以防止处理器中的外部电磁干扰，这将提高控制的可靠性。出控制环路如图4所示.R4是光隔离芯片的限流电阻：D1是高速线性光电耦合器，V3是快速恢复二极管，用作保护通过钳位，JK1是一个低功率输出控制继电器。文设计的控制输出模块采用浪涌保护和光电隔离，抗电磁干扰能力强，寿命长，响应快。RS-485通信模块设计采用基于固态制冷技术的温湿度控制产品与背景监控系统之间的RS-485通信，如图所示其中，U3是MAX485转换芯片，具有良好的抗干扰能力，广泛应用于通信电路：R10和R12是通信电路中的上升和下降电阻，更好的传输温度和湿度参数：F1和F2是G3，G4和G5保险丝是固态放电管，而T1和T2是双向TVS保护管。统软件的软件实现采用模块化设计[7-9]，主要包括系统运行参数化模块，数字管显示模块，控制输出模块，分析模块数据和状态指示。统软件的流程图如图6所示。行系统程序时，首先对系统参数进行初始化，以确保整个系统软件中每个例程的功能实现和稳定性。统的运作。初始配置中，必须将ST提供的固件功能库添加到程序工程项目中，以管理相应的寄存器和设备。统和外围设备的初始化包括时钟，嵌套矢量中断控制器，GPIO端口，定时器初始化配置，每个通信接口的初始配置和每个外围电路模块。验验证为了验证本文开发的系统的有效性和可行性，设计了两组实验来验证手动和自动模式下的温度和湿度值。据实验条件，当前室温为30℃，相对湿度为37％，选择内部开关器件KYN28A-12 10 kV作为实验单元。1显示了手动模式下除湿记录的值。
手动模式下，设备放置在10 kV表和100 W加湿器中。有加湿器在20天内被激活第一分钟，加湿器在20分钟后关闭。开除湿机。1表明，在手动模式下除湿效果的系统是好的，与除湿时间除湿能力下降，但除湿效果仍然明显。
2显示了自动模式下的除湿记录值，其中该装置放置在10kV的工作台和100W的功率加湿器中。湿器和加湿器保持打开状态。20。分钟后关闭加湿器。2显示该系统可以在自动模式下产生良好的除湿效果，并且假设除湿器仍然被激活，实验室中的湿度可以远低于环境湿度值。论本文从技术应用的角度出发，开发了一套基于固态制冷技术的温湿度控制产品。
分析固态制冷技术的基础上，采用新的数字方法控制10 kV开关柜的温湿度值，系统测量精度高，抗干扰性能好，可在恶劣的电磁环境下正常使用。
操作有效地改善了10kV表中的安全工作环境水平。
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