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超大功率短路开关组的设计与控制

作　者: 于文静
导　师: 张常年
学　校: 北方工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: MOS管特性电子开关 PLC控制 MP370
分类号: TM564
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
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内容摘要

随着我国经济的迅速发展,各行各业对铝的需求量愈来愈大,仅次于钢铁的用量,居有色金属行业之首。通过电解方式生产铝是国内外获得原铝的主要途径,而铝电解行业是高耗能产业,其能源主要消耗在电解槽检修环节上,若能实现铝电解槽的不停电检修,将为铝电解行业带来极大利润。项目通过设计新型短路分流系统来实现不停电开停槽,采用的是电子开关配合机械开关实现电解槽不停电检修。新型短路分流系统可以解决已有设计存在的不足,避免机械开关打火现象,延长机械开关的使用寿命,用电子开关取代传统的钢条分流器,控制更加方便、实用。本课题主要研究的是超大功率短路开关组的设计与系统控制:采用大功率MOS管来设计构成大功率短路开关组;采用S7-200 PLC与MP370配合,实现短路分流模拟系统的控制。设计研究了MOS管的特性,根据其输出特性和转移特性,提出将多个MOS管并联,组成大功率短路开关组,对全部MOS管进行测试,掌握其开启电压及关断电压,以实现对MOS管的开通与断开控制。在每个MOS管KS与地之间加限流电阻与发光二极管,保护MOS管,避免短路回流现象的发生。模拟系统由PC上位机、MP370触摸屏、模拟装置、S7-200 PLC和扩展模块EM231几部分组成,模拟装置包括电子开关、机械开关跟电解槽,上位机通过USB/PPI电缆将控制程序下载到PLC中,控制模拟装置中电子开关、机械开关配合动作,完成不停电开停槽的操作,同时实现触摸屏MP370对运行过程的直观显示与同步控制。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8-9
  1.2 不停电开停槽技术的研究现状  9-10
  1.3 方案比较  10-12
    1.3.1 赛尔开关  10-11
    1.3.2 新型短路分流系统  11-12
  1.4 课题的设计要求及研究内容  12
  1.5 论文的主要内容  12-13
2 超大功率短路开关组的设计  13-20
  2.1 设计方案  13-16
    2.1.1 铝电解槽的工作电压及电流  13-14
    2.1.2 功率器件的选择  14-15
    2.1.3 超大功率短路开关组的设计方案  15-16
  2.2 保护方案  16-19
  2.3 本章小结  19-20
3 超大功率短路开关组的模拟控制  20-39
  3.1 硬件设计  20-26
    3.1.1 PLC控制系统框图  20-21
    3.1.2 模拟装置的设计  21-22
    3.1.3 S7-200 CPU224和EM231  22-23
    3.1.4 触摸屏MP370  23-24
    3.1.5 MP370与PLC的通讯组态  24-26
    3.1.6 USB/PPI、MPI  26
  3.2 软件设计  26-38
    3.2.1 S7-200程序设计  26-37
    3.2.2 触摸屏程序设计  37-38
    3.2.3 WinCC flexible与STEP 7集成的基本原理  38
  3.3 本章小结  38-39
4 实验测试与结果  39-49
  4.1 MOS管性能测试  39-41
    4.1.1 MOS管的特性  39-40
    4.1.2 MOS管性能测试实验及结论  40-41
  4.2 MOS管与模拟电解槽并联试验  41-43
    4.2.1 单管与电解槽并联试验  41-42
    4.2.2 双管及多管并联模拟测试  42-43
  4.3 机械开关与电子开关并联模拟测试  43-44
  4.4 模拟系统实验结果  44-48
  4.5 本章小结  48-49
5 结论与展望  49-50
  5.1 结论  49
  5.2 展望  49-50
参考文献  50-52
在学研究成果  52-53
致谢  53

超大功率短路开关组的设计与控制

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