全數(shù)字電解水制氫電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真.pdf

1、本文主要研究了基于ATmega128 單片機(jī)的制氫電源。它的主要作用是通過電解水的方式制造氫氣，制造出的氫氣用于對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行冷卻。其核心控制環(huán)節(jié)觸發(fā)器和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)是電力電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 首先，本文指出國內(nèi)一些生產(chǎn)廠家的制氫電源控制系統(tǒng)采用模擬電路加數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，由于元件參數(shù)的分散性、同步電壓波形畸變都會導(dǎo)致控制系統(tǒng)中各個觸發(fā)器的移相特性不一致,可靠性低和觸發(fā)精度差。也有的生產(chǎn)廠家在制氫電源中采用鎖相環(huán)電路來獲得同步信號

2、。由于鎖相環(huán)電路存在響應(yīng)速度慢、開環(huán)增益不是常數(shù)等缺陷，從而對觸發(fā)控制電路的可靠性和觸發(fā)精度造成影響。 然后針對這些缺陷，在本項(xiàng)目中采用增量式數(shù)字PID 和單片機(jī)來完成對晶閘管的觸發(fā)，使用10 位A/D 對信號進(jìn)行采樣；在觸發(fā)控制程序設(shè)計(jì)中，通過ATmega128 單片機(jī)提供的單機(jī)器周期指令系統(tǒng)，使控制程序的執(zhí)行時間(5ms)小于觸發(fā)信號的調(diào)整周期(20ms)，提高控制系統(tǒng)的實(shí)時性；單片機(jī)根據(jù)TTL 電平轉(zhuǎn)換電路輸出的上升沿信號

3、識別同步信號。通過上述這些措施，大大提高了觸發(fā)控制系統(tǒng)的可靠性和觸發(fā)精度。 接著本文提出為了便于在現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和對一些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，在樣機(jī)中文本顯示器與單片機(jī)之間采用基于Modbus 通訊協(xié)議的雙向通訊。 最后，對于主電路和控制電路的各個部分建立了數(shù)學(xué)模型，并采用MATLAB對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。通過仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室測試的試驗(yàn)結(jié)果相比較，證明了本文提出的控制方案從根本上解決了由于元件參數(shù)的離散性造成觸發(fā)精度不高而誤觸