| 【中文题名】 | 全数字电解水制氢电源控制系统的设计和仿真 |
| 【英文题名】 | Design and Simulation of Full Digital Power Control System for Hydrogen Manufacture by Electrolysi |
| 【学科专业】 | 电机与电器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 数字PID,ATmega128,双闭环控制,Modbus通讯协议,MATLAB仿真,模数转换 |
| 【英关键词】 | digital PID,ATmega128,double close-loops control,Modbus communicationprotocol,MATLAB simulation,analog-to-digital conversion, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线电设备、电信设备>电源>> |
| 【论文摘要】 |
本文主要研究了基于ATmega128单片机的制氢电源。它的主要作用是通过电解水的方式制造氢气,制造出的氢气用于对发电机组进行冷却。其核心控制环节触发器和调节器的设计是电力电子领域的研究热点。
首先,本文指出国内一些生产厂家的制氢电源控制系统采用模拟电路加数字电路来实现,由于元件参数的分散性、同步电压波形畸变都会导致控制系统中各个触发器的移相特性不一致,可靠性低和触发精度差。也有的生产厂家在制氢电源中采用锁相环电路来获得同步信号。由于锁相环电路存在响应速度慢、开环增益不是常数等缺陷,从而对触发控制电路的可靠性和触发精度造成影响。
然后针对这些缺陷,在本项目中采用增量式数字PID和单片机来完成对晶闸管的触发,使用10位A/D对信号进行采样;在触发控制程序设计中,通过ATmega128单片机提供的单机器周期指令系统,使控制程序的执行时间(5ms)小于触发信号的调整周期(20ms),提高控制系统的实时性;单片机根据TTL电平转换电路输出的上升沿信号识别同步信号。通过上述这些措施,大大提高了触发控制系统的可靠性和触发精度。
接着本文提出为了便于在现场对设备进行调试和对一些重要数据进行监... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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第一章 绪论 |
8-12 |
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§1-1 前言 |
8 |
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§1-2 制氢电源装置的国内外概况、发展与现状 |
8-11 |
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1-2-1 功率器件 |
9 |
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1-2-2 整流柜结构 |
9 |
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1-2-3 触发电路结构 |
9 |
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1-2-4 系统的控制 |
9-10 |
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1-2-5 其它 |
10-11 |
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§1-3 本文研究的主要内容 |
11-12 |
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第二章 制氢电源控制系统的主电路 |
12-23 |
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§2-1 主电路的分析 |
12-18 |
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2-1-1 主电路的工作原理 |
12-16 |
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2-1-2 对触发脉冲的要求 |
16-17 |
|
2-1-3 对晶闸管触发电路的要求 |
17-18 |
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§2-2 晶闸管的保护 |
18-23 |
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2-2-1 在导通、关断过程中晶闸管的保护 |
18-20 |
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2-2-2 过电压的保护 |
20-21 |
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2-2-3 过电流的保护 |
21-23 |
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第三章 制氢电源触发控制电路的设计分析 |
23-38 |
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§3-1 MCU 简介 |
23-26 |
|
3-1-1 ATmega128 单片机的特点 |
23-24 |
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3-1-2 ATmega128 单片机为核心的控制器硬件设计 |
24-26 |
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§3-2 同步信号 |
26-29 |
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3-2-1 同步信号的产生 |
26-27 |
|
3-2-2 同步信号的检测 |
27-28 |
|
3-2-3 相序判定 |
28-29 |
|
§3-3 移相触发控制 |
29-38 |
|
3-3-1 整个控制系统结构 |
29 |
|
3-3-2 数字PID 控制 |
29-32 |
|
3-3-3 相位的延迟计算 |
32 |
|
3-3-4 触发脉冲信号输出的时序 |
32-33 |
|
3-3-5 晶闸管触发电路 |
33-34 |
|
3-3-6 控制系统建模 |
34-36 |
|
3-3-7 三相全控桥式整流电路建模 |
36-38 |
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第四章 制氢电源的通讯技术研究 |
38-43 |
|
§4-1 通信协议 |
38-41 |
|
4-1-1 Modbus 通讯协议简介 |
38 |
|
4-1-2 Modbus 通讯协议查询—回应周期 |
38-39 |
|
4-1-3 Modbus 协议的传输方式 |
39-40 |
|
4-1-4 Modbus 的数据校验方式 |
40-41 |
|
§4-2 通信硬件 |
41-43 |
|
4-2-1 RS-485 接口 |
41 |
|
4-2-2 主设备串口 |
41-42 |
|
4-2-3 从设备串口 |
42-43 |
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第五章 故障保护措施的设计 |
43-44 |
|
§5-1 过压过流保护措施 |
43 |
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§5-2 缺相保护措施 |
43-44 |
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第六章 基于 ATmega128 单片机的制氢电源软件设计 |
44-48 |
|
§6-1 子程序设计 |
45-47 |
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6-1-1 初始化子程序 |
45 |
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6-1-2 通讯子程序 |
45 |
|
6-1-3 触发脉冲中断处理程序 |
45-47 |
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§6-2 主程序设计 |
47-48 |
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第七章 实验结果与仿真 |
48-53 |
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§7-1 各元件的仿真模型 |
48-50 |
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7-1-1 同步6 脉冲触发器的仿真模型 |
49 |
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7-1-2 通用变流器桥的仿真模型 |
49-50 |
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§7-2 实验及仿真结果 |
50-52 |
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§7-3 测试结论 |
52-53 |
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第八章 结论 |
53-54 |
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参考文献 |
54-56 |
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致谢 |
56-57 |
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攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果 |
57 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.347193 |
