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斯特林太阳能发电机主控系统之下位机研制

作　者: 丁富
导　师: 周汉义
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 斯特林发动机太阳能光热发电嵌入式计算机 MC9S12XS128MAL CAN总线
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
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内容摘要

随着世界经济与科技的持续发展，工业人口迅速增加，大量的能源消耗使得传统化石能源逐渐枯竭，环境破坏也越来越严重，开发太阳能光热发电产业成为解决世界能源问题的主要途径。太阳能是一种清洁、无污染的新能源，它具有取之不尽、用之不竭、分布广泛等优点，在能源枯竭问题以及环境污染问题日益严重的今天，太阳能利用受到各国的重视。正是这些优势引导人们对太阳能光热发电的不断研究。太阳能光热发电系统是业内科学界广泛研究的重点。本文主要完成了斯特林太阳能发电机主控系统下位机的设计和实现。首先介绍了太阳能光热发电技术的特点以及在全世界范围内的发展现状，重点介绍了碟式斯特林太阳能热发电技术。在此基础上，结合发电机组工作现场的特点，对斯特林太阳能发电机主控系统下位机平台的选择、模块的功能和构成、模块之间的通讯方式进行了分析并提出了设计理念。然后，针对控制器各模块的内部功能电路进行了详细的设计与实现，包括数字I/O接口电路、模拟量输入电路、测温测压电路、通信接口电路等，并完成了各模块的软件开发。最后，完成了斯特林太阳能发电机主控系统下位机的各功能的实验室内部调试，并到西安电站现场完成了现场调试。调试结果表明，本文设计的斯特林太阳能发电机主控系统下位机满足现场发电机组的发电要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题的背景和意义  13-14
    1.1.1 当今我国及世界的能源现状  13-14
    1.1.2 太阳能利用  14
  1.2 太阳能热发电技术  14-19
    1.2.1 太阳能热发电技术在可再生能源发电方面的优势  14-15
    1.2.2 当前的太阳能发电概况  15
    1.2.3 太阳能热发电的几种主要方式  15-19
  1.3 碟式斯特林太阳能发电系统  19-20
    1.3.1 斯特林发动机  19
    1.3.2 碟式斯特林太阳能发电技术  19
    1.3.3 碟式斯特林太阳能发电技术在我国的发展  19-20
  1.4 课题的主要内容及研究意义  20-21
    1.4.1 本课题研究内容  20-21
    1.4.2 本课题研究意义  21
  1.5 本章小结  21-22
第二章斯特林太阳能发电机组主控系统介绍  22-28
  2.1 主控系统概述  22
  2.2 主控系统总体设计方案  22-23
  2.3 主控系统下位机功能分析  23-27
    2.3.1 主控系统的测控对象  23-24
    2.3.2 主控系统下位机的功能模块介绍  24-26
    2.3.3 主控系统安全报警功能  26-27
  2.4 主控系统下位机的先进设计理念  27
  2.5 本章小结  27-28
第三章主控系统下位机的设计  28-48
  3.1 主控系统下位机硬件平台  28-31
    3.1.1 控制架构简介  28-29
    3.1.2 主控系统下位机核心控制单元  29-31
  3.2 主控系统下位机各功能模块详细设计方案  31-47
    3.2.1 基于 K 型热电偶的温度测量模块  32-35
    3.2.2 压力、温度及振动参数测量模块  35-36
    3.2.3 基于旋转编码器的发电机转速测量模块  36-37
    3.2.4 电能参数测量模块  37-43
    3.2.5 基于电磁继电器的控制模块  43-44
    3.2.6 通讯接口模块  44-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章主控系统下位机软件开发  48-60
  4.1 主控系统下位机软件开发环境  48-49
  4.2 程序开发  49-59
    4.2.1 AD7606 控制程序开发  49-50
    4.2.2 电能模块控制程序  50-51
    4.2.3 测速程序  51-52
    4.2.4 CAN 通讯程序  52-55
    4.2.5 自动控制程序  55-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章主控系统下位机测试及结果分析  60-65
  5.1 基于 AD7606 的相关功能模块测试及结果分析  60-62
    5.1.1 基于 K 型热电偶的温度测量模块的实验和结果  60-61
    5.1.2 基于 4-20mA 传感器测量模块的实验和结果  61-62
  5.2 发电机转速测量功能测试及结果分析  62-63
  5.3 通讯测试及结果分析  63-64
    5.3.1 RS-485 通讯测试  63
    5.3.2 CAN 通讯测试  63-64
  5.4 本章小结  64-65
第六章全文总结  65-66
参考文献  66-69
附录 1 AD7606 控制程序  69-74
附录 2 电量模块控制程序  74-79
附录 3 CAN 中断接受程序  79-80
攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作  80-81

斯特林太阳能发电机主控系统之下位机研制

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