Subversion Repositories svnkaklik

Compare Revisions

Ignore whitespace Rev 1063 → Rev 1064

/dokumenty/skolni/RSY/mereni3_GNSS/GNSS_signaly.tex
44,8 → 44,7
\end {center}
\end {table}
 
\begin{center} \Large{Fotovoltaický systém s akumulátorem a regulátorem - měření parametrů
} \end{center}
\begin{center} \Large{Měření spektrálních vlastností GNSS signálů } \end{center}
 
\begin{abstract}
\end{abstract}
52,133 → 51,142
 
\subsection{Zadání}
\begin{enumerate}
\item Změřte VA charakteristiky FV panelu používaného pro napájení modelového systému
pomocí analyzátoru PROVA 210
\item Naučte se ovládat signální generátor SMBV100A a spektrální analyzátor FSC 6.
\item Změřte kmitočtové spektrum signálu GPS L1 C/A
\item Změřte kmitočtové spektrum signálu GPS L2 C/A
\item Změřte kmitočtové spektrum signálu Galileo E1
\item Změřte kmitočtové spektrum signálu GLONASS L1
\item Změřte kmitočtové spektrum signálu GLONASS L2
\end{enumerate}
 
\item Seznamte se se zapojením autonomního PV systému (tzv. GRID-OFF).
\section{Výsledky a postup měření}
 
\item Sledujte chování autonomního systému při různé intenzitě ozáření FVP změřením
několika hodnot proudů $I_p$ ,$I_b$ ,$I_z$ a napětí $U_p$ ,$U_b$ ,$U_z$. Z naměřených hodnot stanovte
pravidla chování celého systému. Na základě těchto poznatků vysvětlete funkci regulátoru
nabíjení.
\subsection{Měření kmitočtového spektra signálu GPS L1 C/A}
 
\item Seznamte se se zapojením systému připojeného k síti (tzv. GRID-ON).
 
\item Změřením několika hodnot $I_p$, $U_p$ a výkonu dodaného do rozvodné sítě stanovte pravidla vysvětlete chování systému.
\end{enumerate}
Pro měření byl využit signální generátor SMBV100A nastavený tak, aby generoval statický signál jedné GPS družice s úrovní 0dBm. Ten byl přímo připojen na spektrální analyzátor FSC6 použitý k zobrazení a měření vlastností spektra signálu.
 
\section{Výsledky a postup měření}
Naměřené parametry jsou uvedeny v tabulce \ref{GPS_L1}.
 
\subsection{Parametry panelu}
 
Na testovaném fotovoltaickém panelu jsem nejdříve změřili jeho základní parametry, jako je proud na krátko a napětí na prázdno.
 
\begin{table}[htbp]
\caption{Změřené parametry signálu GPS L1 C/A}
\begin{center}
\begin{tabular}{cccccc}
\begin{tabular}{ccc}
\hline
Příkon svítidel & 500 [W] & 1000 [W] & 1500 [W] & 2000 [W] & 2500 [W] \\
Kmitočet nosné [MHz] & Šířka hlavního laloku [MHz] & Šířka vedlejšího laloku [MHz] \\
\hline
$U_{oc}$ [V] & 36,6 & 38,2 & 38,6 & 39,3 & 40 \\
$I_{sc}$ [A] & 0,168 & 0,345 & 0,497 & 0,658 & 0,82 \\
1575,42 & 2,0476 & 1,015873 \\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\caption{Napětí a proudy měřené na fotovoltaickém panelu při různých použitých výkonech halogenových svítidel}
\label{fit_stojata_vlna}
\label{GPS_L1}
\end{table}
 
\subsection{GRID-ON zapojení}
 
Následně jsme panel připojili k síťovému rozvodu střídačovým měničem OK4E-C100. Měnič po připojení panelu zapojení do sítě provedl několik ověřovacích kroků.
 
\begin{enumerate}
\item Ověření stability sítě
\subsection{Měření kmitočtového spektra signálu GPS L1 C/A}
 
\item Ověření stability výstupu z panelu
Konfigurace systému je podobná, jako v předchozím případě. S tím, že generátor je přenastaven tak, aby generoval GPS signál L2 C/A. A signální analyzátor je nastaven pro zobrazení spektra na středním kmitočtu 1227,6 MHz. Spektrum pak analyzujeme pomocí markerů na obrazovce spektrálního analyzátoru stejně jako v předchozím případě. Hodnoty jsou uvedeny v tabulce \ref{GPS_L2}.
 
\item Nafázování na síťový rozvod.
 
\end{enumerate}
 
Po provedení této procedury udržoval měnič maximální tok výkonu do sítě stálým hledáním maximálního bodu výkonu panelu. Měřili jseme chování systému opět pro různé intenzity osvětlení panelu.
 
\begin{table}[htbp]
\caption{Změřené parametry signálu GPS L1 C/A}
\begin{center}
\begin{tabular}{cccccc}
\begin{tabular}{ccc}
\hline
Příkon svítidel & 500 [W] & 1000 [W] & 1500 [W] & 2000 [W] & 2500 [W] \\ \hline
$U_p$ [V] & 26 & 33 & 31,7 & 33 & 33,5 \\
$I_p$ [A] & 0,14 & 0,28 & 0,45 & 0,6 & 0,74 \\
$P$ [W] & 3,1 & 8,2 & 12,5 & 17,5 & 22,4 \\
Kmitočet nosné [MHz] & Šířka hlavního laloku [MHz] & Šířka vedlejšího laloku [MHz] \\
\hline
1227,6 & 2,047619 & 1,015873 \\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\caption{Napětí a proudy měřené na fotovoltaickém panelu při použití v GRID-ON systému}
\label{fit_stojata_vlna}
\label{GPS_L2}
\end{table}
 
\subsection{Měření kmitočtového spektra signálu Galileo E1}
 
\subsection{GRID-OFF zapojení}
Konfigurace se opět liší pouze v nastavení signálního generátoru na generování v režimu navigačního systému GALILEO E1/L1 a nastavení referenční úrovně signálu na 0dBm.
 
Po změření chování fotovoltaického systému zapojeného do sítě. Byl panel připojen k jednoduchému modelu GRID-OFF režimu s umělou zátěží v podobě měniče na síťové napětí 230V.
Střední kmitočet spektrálního analyzátoru je nastaven na 1575,42 MHz. A výsledky měření parametrů spektra jsou uvedeny v tabulce \ref{GALILEO_E1}.
 
\begin{table}[htbp]
\caption{Změřené parametry signálu GALILEO E1}
\begin{center}
\begin{tabular}{cccccc}
\begin{tabular}{ccc}
\hline
Příkon svítidel & 500 [W] & 1000 [W] & 1500 [W] & 2000 [W] & 2500 [W] \\ \hline
$U_p$ [V] & 12,4 & 12,5 & 22,6 & 12,8 & 13 \\
$I_p$ [A] & 0,146 & 0,31 & 0,475 & 0,638 & 0,783 \\
$I_b$ [A] & -0,150 & 0 & 0,17 & 0,340 & 0,48 \\
$I_z$ [A] & 0,3 & 0,3 & 0,3 & 0,3 & 0,3 \\
Kmitočet nosné [MHz] & Šířka hlavního laloku [MHz] & Šířka vedlejších laloků [MHz] \\
\hline
1575,42 & - & 0,634921 \\
& - & 0,793651 \\
& - & 2,031746 \\
& - & 2,063492 \\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\caption{Napětí a proudy měřené na fotovoltaickém panelu při použití v GRID-OFF systému}
\label{fit_stojata_vlna}
\label{GALILEO_E1}
\end{table}
 
Z naměřených hodnot je patrné, že použitý střídač nesledoval bod maximálního výkonu panelu. A účinnost využití potenciálního výkonu panelu je u tohoto systému značně menší.
 
Byl proto prozkoumán ještě další systémový model s MPPT režimem, kde jsou naměřené hodnoty značně odlišné.
Signál GALILEO E1 má kvůli lepšímu rozlišení hlavní lalok rozdělen na dvě poloviny. Což způsobuje složitější strukturu spektra, která je zobrazena v obrázku \ref{GALILEO_E1_img}.
 
\begin{figure}
\caption{Spektrum signálu GALILEIO E1}
\begin{center}
\includegraphics [width=150mm] {./img/GALILEO_E1.png}
\end{center}
\label{GALILEO_E1_img}
\end{figure}
 
 
 
\subsection{Měření kmitočtového spektra signálu GLONASS L1 a L2}
 
Signální generátor byl nejprve nakonfigurován pro generování signálu L1. A změřeny jeho základní parametry. Výsledky jsou pak uvedeny v tabulkách \ref{GLONASS_L1} a \ref{GLONASS_L2}.
 
\begin{table}[htbp]
\caption{Změřené parametry signálu GLONASS L1}
\begin{center}
\begin{tabular}{cccccc}
\begin{tabular}{ccc}
\hline
Příkon svítidel & 500 [W] & 1000 [W] & 1500 [W] & 2000 [W] & 2500 [W] \\ \hline
$U_p$ [V] & 29,6 & 32,8 & 31,5 & 33,3 & 33,4 \\
$I_p$ [A] & 0,13 & 0,24 & 0,45 & 0,62 & 0,75 \\
Kmitočet nosné [MHz] & Šířka hlavního laloku [MHz] & Šířka vedlejšího laloku [MHz] \\
\hline
1602 & 1,031746 & 0,507937 \\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\caption{Napětí a proudy měřené na fotovoltaickém panelu při použití v GRID-OFF systému}
\label{fit_stojata_vlna}
\label{GLONASS_L1}
\end{table}
 
Chování regulátoru dobíjení akumulátoru nebylo možné plně pozorovat, neboť akumulátor byl po celou dobu pouze dobíjen.
\begin{table}[htbp]
\caption{Změřené parametry signálu GLONASS L2}
\begin{center}
\begin{tabular}{ccc}
\hline
Kmitočet nosné [MHz] & Šířka hlavního laloku [MHz] & Šířka vedlejšího laloku [MHz] \\
\hline
1602,587 & 1,031746 & 0,507937 \\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\label{GLONASS_L2}
\end{table}
 
\section{Diskuse}
\begin{enumerate}
\item Byly změřeny základní body voltampérové charakteristiky fotovoltaického panelu. Při měření ale nebyl k dispozici analyzátor s řízenou zátěží, proto charakterizace panelu není úplná.
Graf spektra signálu z několika družic je pak na obrázku \ref{GLONASS_L1_img}.
 
\item Bylo prozkoumáno zapojení autonomního fotovoltaického systému v režimu Grid-OFF.
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics [width=150mm] {./img/GLONASS_L1.png}
\caption{Spektrum signálu GALILEIO E1}
\end{center}
\label{GLONASS_L1_img}
\end{figure}
 
\item Sledováním systémů za různé intenzity osvětlení bylo možné sledovat změnu výkonových toků do akumulátoru, tak aby výkonový tok poskytovaný zátěži zůstával nedotčený.
 
\item Byl prozkoumán fotovoltaický systém připojený do sítě.
 
\item Změřením výkonového toku bylo potvrzeno trackování bodu maximálního výkonu měničem. Což způsobovalo mírné kolísání výkonového toku dodávaného do sítě.
 
\end{enumerate}
 
\section{Závěr}
 
V systému GRID-ON byl použit starší měnič, kterému tvalo nafázování k síti několik sekund. Tento stav by mohl být u moderních měničů pravděpodobně řešen kontinuálním sledováním frekvence sítě ještě před požadavkem k nafázování.
Při měření byly prakticky prostudovány spektrální vlastnosti hlavních dnešních celosvětových navigačních systémů. A studovány rozdíly jejich spektrálních vlastností souvisejících s jejich vývojem a potenciální přesností navigace.
 
 
%\begin{thebibliography}{10} %REFERENCE
%\bibitem{3} {http://praktikum.fjfi.cvut.cz/mod/resource/view.php?id=197}{ - Zadání úlohy [7.5.2012]}
%\end{thebibliography}