整流设备及其通用数字控制装置的研究开发

作     者：秦攀 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘觉民

授予年度：2013年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：整流设备 脉冲触发 PID调节 控制器 

摘      要：随着电力电子技术和控制技术的发展，在电解、电镀、冶金等工业变流控制领域中，整流装置的应用最为普遍并在其中发挥着关键作用，而在整流装置中最重要的是脉冲触发和调节控制环节的设计。由于整流装置的被控对象复杂性和时变性，维持整流装置输出的稳定，并使各个控制环节合理地衔接以达到最优控制显得尤为重要。因此研究设计出控制精度高,动态响应速度快,抗干扰能力强的脉冲触发控制系统具有重要的理论意义和实用价值。 本文在单片机MPC89E52的基础上，将数字触发器与数字调节器结合起来，构成一种集脉冲触发和控制为一体的整流数字脉冲触发控制装置，所产生的触发脉冲实时性好，控制精度和稳定性程度高，适用范围广，通过试验证明，该脉冲触发控制装置可保证整流电路长期稳定的运行，输出电压（电流）稳定性高。本文对整流设备及数字控制装置的研究开发工作进行了系统的总结，并在此基础上对系统的控制方案进行了改进。主要内容介绍如下： 首先，本文对整流设备及脉冲触发控制装置的基本原理进行了阐述，并对装置的硬件结构进行了设计。硬件部分主要包括整流设备及控制系统的主回路、控制回路和操作回路，主回路包括供电电源、三相桥式整流电路;控制回路包括同步信号变换与检测电路，相序自适应电路，信号采样与处理电路，脉冲触发与移向控制电路，以及脉冲输出放大电路等;操作回路包括缺相保护、过流保护、脉冲封锁以及继电器等操作。 其次，在KEIL-C编译平台上对整流设备及控制装置的软件流程进行了设计，软件程序包括控制主程序，相序判断与缺相判断，信号采样与处理，PID控制，脉冲触发与移相，故障监测判断与处理，过流保护等程序。 最后对整流设备及其控制装置进行了调试，并对软硬件调试过程中所出现的问题以及解决办法进行了总结，并完成了该装置的总体测试，测试结果表明该触发控制装置的触发可靠性和稳定性高，满足整流装置对触发脉冲的要求。 本文在此基础上还提出DSP控制的改进方案，详细的介绍了由DSP控制的软硬件设计方案，可作为本脉冲触发控制装置升级版的有益参考。