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蓄电池型长脉冲磁场装置控制系统设计

作　者: 熊益多
导　师: 韩小涛
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 蓄电池控制系统 DSP CPLD 故障判断 Visual C#
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 8次
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内容摘要

华中科技大学脉冲强磁场中心建设了一套以蓄电池为储能元件的长脉冲磁场装置。蓄电池脉冲电源具有电压稳定、供电可靠等优点，同时，蓄电池放电时间长，放电电流大，实验中存在许多安全隐患。为实现蓄电池组的成功放电和正常运行，控制系统的稳定性和可靠性显得尤为重要。本文针对蓄电池放电实验要求，设计了一套集触发、监控和保护为一体的控制系统，主要内容如下：针对蓄电池型长脉冲电源系统的构成，进行了长脉冲电源控制系统需求分析，开展了控制系统功能和总体结构设计，指出控制系统的主要功能体现在控制的实时性、可靠性和安全性等方面，总体结构由触发控制系统、保护系统、充电机控制系统和数据采集系统等分系统构成。详细阐述了控制系统硬件部分的设计和实现。给出了触发系统设计方案及具体实现电路，研制了一套稳定可靠的触发控制系统，实现了实验主回路八路并联直流晶闸管地有效导通；说明了保护工作原理及故障逻辑判断，设计了基于数字芯片DSP和CPLD的保护系统，用于判断放电实验过程中可能出现的各种故障并发出相应保护信号；采用西门子PLC300与充电机通信，为关断电容器充电以关断放电主回路；系统通过数据采集卡采集电流信号，送往PC机显示波形，达到实时监测放电电流的目的。给出了控制系统各模块软件设计方案，分别详述了底层软件和上位机软件的编程思想和设计步骤。底层软件采用C语言和VHDL语言进行编程，实现触发和保护控制功能；PLC控制软件使用STEP7编程工具实现与充电机的通信功能；采用Visual C#编程工具自主开发了整个控制系统上位机主控软件。为验证控制系统的功能和可靠性，开展了晶闸管的触发及关断、充电机充电、放电故障模拟及保护测试等实验。测试表明，控制系统很好的保证了蓄电池型脉冲磁场装置地可靠运行，实现了实时监测放电电流的目的，并能够及时监测到实验过程中出现的各种故障并给出有效处理措施，较好保证了实验设备的完好及实验人员的安全。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 内外现状  10-12
  1.3 本文的主要内容  12-13
2 控制系统整体设计  13-18
  2.1 蓄电池组长脉冲磁场装置  13-14
  2.2 控制系统需求分析  14-15
  2.3 控制系统总体结构  15-18
3 控制系统硬件设计  18-42
  3.1 触发控制系统  18-23
  3.2 保护系统  23-30
  3.3 充电机控制系统  30-32
  3.4 数据采集系统  32-42
4 控制系统软件设计  42-61
  4.1 嵌入式软件设计  42-49
  4.2 PLC 程序设计  49-52
  4.3 上位机程序设计  52-61
5 实验与测试结果  61-67
  5.1 控制信号测试实验  61-63
  5.2 正常放电实验  63-64
  5.3 故障模拟实验  64-67
6 总结与展望  67-69
  6.1 全文工作总结  67-68
  6.2 后续工作展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-73

蓄电池型长脉冲磁场装置控制系统设计

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