Диссертация (781805), страница 32

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

44.229Рис. 44. Структурная схема цифровых электротехнических комплексовконтроляколичестваявляющаясяэлектричества:объектом1.исследованияЭлектрохимическая(ЭХС);2.система,Измерительныйпреобразователь, преобразующий текущее значение тока i(t) в аналоговыйэлектрический сигнал u(t); 3. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);4. Блок обработки сигналов (АЛУ); 5. Блок регистрации результата (ЖКИ); 6.Исполнительный блок (ИМ); 7.

Программное обеспечение.Дляэффективногоиспользованияресурсовмикроконтроллераалгоритм функционирования управляющих программ при осуществлениицифрового интегрирования следует построить таким образом, чтобы общеевремя интегрирования было разбито на отрезки времени ∆tИ (шагивременного интегрирования), в течение которых будут определятьсязначения приращения количества электричества ∆Qi.Текущее значение Q(i)будет определяться уравнением:nQ(i)   Qii 1,(6.1)где n – количество временных интервалов времени ∆tИ.При этом определение ∆Qi может осуществляться как методомквантования, так и методом дискретизации по времени.

При использовании230метода квантования текущее интегральное значение входного сигнала u(t)заменяется суммой элементарных, равных по величине площадок (квантов).∆Qi =const. При использовании метода дискретизации полное времяинтегрирования разбивается на равные отрезки времени ∆tИ=const, в течениекоторых значение ∆Qi определяется уравнением:kQ i   s  u m t,m 1,(6.2)где t – шаг дискретизации; um – дискретное значение сигнала наопределенном интервале времени tm; k=∆tИ /∆t – число выборок наинтервале ∆tИ; s- коэффициент преобразования датчика.В этом случае значение Q(i) определяется методом алгебраическогосуммирования, то есть ∆Qi может входить в (5.1) как с положительным, так ис отрицательным знаком.Решение задачи контроля количества электричества при протеканиитока в электрохимических устройствах с использованиеминтегральногозначения сигнала датчика тока по вольт-секундной площади, который посравнению с дискретным способом обработки сигнала позволяет исключитьпотери информации при нестационарных режимах, а также повыситьпомехоустойчивость измерительной системы.На рис.

45 изображена блок-схема квантования вольт-секунднойплощади с использованием микроконтроллерногоуправления системойимпульсного интегрирования сигнала.Квантование по вольт-секундной площади заключается в заменетекущего интегрального значения входного сигнала uд(t) суммой дискретныхзначений элементарных вольт-секундных квантов, преобразованных впоследовательность счетных импульсов, которые при суммировании несутинформацию об интегральной величине входного параметра.Алгоритм управляющей программы микроконтроллера обеспечивает:- непрерывное получение дискретных значений выходного напряженияинтегратора uвыхi;231- сравнение текущего значения uвыхi с пороговыми значениями Uпор,задающими величину кванта q0(в такте заряда интегрирующей емкостиUпор=5В, в такте разряда Uпор=0В);n- суммирование числа квантов вольт-секундной площадиqi 10придостижении uвых(t) пороговых значений;- управление контактами аналогового ключа путем выработкиуправляющего сигнала низкого и высокого уровня на интервалах времени,требуемыхдляпопеременногозарядаиразрядаинтегрирующегоконденсатора до пороговых уровней напряжения;n- вывод текущего значенияQ (i )   q0на устройство индикации 11;i 1- контроль текущего времени интегрирования;n- режим дозирования при достиженииqi 10заданного значения Q.232Рис.45.Блок-схемамикроконтроллернойсистемыаналогово-цифрового импульсного интегрирования текущего аналогового сигналадатчика: 1 - датчик тока; 2 - сумматор; 3 - инвертор; 4 - аналоговыйдвухканальный ключ; 5 - импульсный интегратор; 6 - блок переключениясигнала; 7 - микроконтроллер; 8 - аналогово-цифровой преобразователь; 9 алгоритм обработки дискретного значения выходного сигнала интегратораuвых(t);10-счетчикчислаквантовq0=∆Qi=const;11-интерфейсмикроконтроллера; 12- жидкокристаллический индикатор.Аккумуляторная батарея, включенная параллельно генераторнойустановке, работает в режиме циклирования и является источником энергиидля потребителей бортовой сети объекта в условиях, когда напряжение,вырабатываемое генератором, ниже номинального.

В момент времени, когдачастота вращения ротора генератора достигает частоты вращения началаотдачи n1, происходит заряд аккумуляторной батареи и генераторкомпенсирует электроэнергию, отданную в периоде разряда.На основе анализа режимов работы химических источников тока(ХИТ), установленного на объекте, становятся очевидными некоторыеособенности.Во-первых,возникаюттрихарактерныхрежимаработыХИТ(кратковременный разряд большими токами при электростартерном пуске,233режим заряда, режим разряда на потребители бортовой сети транспортногообъекта);во-вторых, величина тока разряда в режиме электростартерного пускаизменяется в широком диапазоне, при этом форма кривой имеет случайныйхарактер и зависит от условий пуска двигателя;в-третьих, после запуска ДВС при выходе его на эксплуатационныеобороты направление тока ХИТ постоянно изменяется;в-четвертых, возникают длительные отрезки времени работы ХИТ нахолостом ходу, связанные с остановками и стоянками транспортногообъекта.В этих условиях важно оперативно получать информацию о балансеколичества электричества, поступившего в ХИТ при заряде и отданным им врежиме разряда.

В работе осуществлены моделирование переходныхпроцессов при пуске и экспериментальные исследования, проведенных сцелью оценки экстремальных пусковых токов и выбора соответствующеготипа датчика тока.ДлямоделированиявпрограммеMatLab-Simulinkнеобходимополучить математическое описание исследуемых процессов.

В настоящеевремя в системах электрического пуска двигателей внутреннего сгоранияшироко применяются стартеры с использованием двигателей постоянноготока с возбуждением от постоянных магнитов. При этом условии общаясистема уравнений, описывающая процессы в системе ХИТ-стартер-ДВСнагрузка, будет иметь вид:Еа  LяJdi я Ri я  eЯ ;dtd mст  М сdt;e я  СвФ0 ;mст  С м i яФ0,(6.3)234где Еа – ЭДС, возникающая в результате химических процессов ваккумуляторе; iя – ток якоря при пуске ДВС; Lя – эквивалентнаяиндуктивность цепи обмотки якоря; R=Ri+Rя- активное сопротивление,включающее в себя сопротивление обмотки якоря Rя и внутреннеесопротивления аккумулятора Ri; eя – противо-ЭДС якорной цепи; ω- частотавращения электродвигателя; Ф0 =const – магнитный поток; J – приведенныймомент инерции вращающихся частей ДВС к валу электродвигателя;mстарт – электромагнитный момент стартера; Мс – статический моментсопротивления; Ce, Cм – конструктивные постоянные двигателя постоянноготока.Исходяизсистемыуравнений(6.3)используябиблиотекупрограммного комплекса MatLab-Simulink, получена схема моделированияпереходного процесса в системе «ХИТ-стартер-ДВС», показанная на рис.46.Исходными данными для решения системы уравнений (3) в MatLab-Simulinkявляются: Lя, J, См, Сe, Rя, Ri, Ф0, Мс, Еа, которые определяются наосновании паспортных и экспериментальных данных.

Пуск двигателя можетосуществляться в различных условиях, которые будут оказывать влияние назначения параметров, входящих в структурную схему моделирования. Так, вусловиях низких температур будет повышаться внутреннее сопротивлениеХИТ Ri , а по мере разряда ХИТ также будет снижаться ЭДС Еа.235Рис. 46. Моделирование переходного процесса в системе «ХИТстартер-ДВС».Моделирование переходного процесса было осуществлено на примерепуска ДВС со стартерным двигателем компании NipponDenso (модель56041436 AC).В результате моделирования получены временные зависимости токаякоря iя(t) (рис.47 а); электромагнитного момента стартераmст(t) (рис. 45,46); угловой скорости электродвигателя ω(t) (рис.47 в) при пуске ДВС приразличных условиях.

Кривые с индексом 1 соответствуют условиям пуска,при которых значения внутреннего сопротивления ХИТ и ЭДС составляютRi=0,006 Ом, Еа=12,6 Ом. Кривые с индексом 2 соответствуют условиям, прикоторых Еа=12,0; Ri=0,006 Ом; а с индексом 3 - условиям при которыхRi=0,02 Ом, Еа=12,6 Ом.236Форма кривой тока, полученная в реальных условиях разряда ХИТ припуске ДВС (рис. 48 б), незначительно отличается от графиков iя(t) (рис.48 а),полученных в результате моделирования. Экспериментальные данные ирасчетные данные, полученные в результате моделирования,имеютзначения одного порядка, что говорит о приемлемом выборе исходныхданных для выполнения моделирования.Рис. 47. Результаты моделирования.237Рис.48.

Кривые тока, полученные расчетным (а) и экспериментальным(б) путем.Исследование переходного процесса при разряде ХИТ в режиме пускапоказываетнеобходимостьвведениявсистемудополнительногоизмерительного канала, в связи с многократным превышением тока впусковом режиме по сравнению с его значениями в режимах заряда-разряда.238Электротехнический комплекс контроля электроэнергии СЭС схимическими аккумуляторными накопителями и штатными генераторамиэлектрической энергии (рис.49) включает в себя следующие основные блоки:- микроконтроллер, в состав периферии которого входят аналоговоцифровой преобразователь и таймер;- Дх - датчик тока, контролирующий ток разряда в стартерном режиме;- Д2 - датчик тока, контролирующий ток в режиме заряда ХИТ иразряда на потребители бортовой сети;- Г - генератор;- М - стартер;- Р - обгонную муфту стартера;- Б - потребители бортовой сети;- БПОС - блок предварительной подготовки сигнала;- ЖКИ - жидкокристаллический индикатор;- К1- реле стартера;- К2 - реле-регулятор генератора.239Рис.

49. Структурная схема электротехнического комплекса: u1(t) выходной сигнал датчика Холла Дх, u2(t) - сигнал датчика Д2, iз(t) - токзаряда, iр(t) - ток разряда, 1,2,3,4 - входы АЦП устройства, 5 - измерительнаячасть комплекса.240При использовании в качестве Д2 датчика тока резистивного типа, еговыходной сигнал u2(t) в зависимости от режима работы ХИТ будет иметькак прямую, так и обратную полярности по отношению к опорномунапряжениюАЦП.ДляобеспечениявозможностиобработкиАЦПвыходного сигнала датчика тока u2(t) в обоих режимах необходимо провестиего предварительную подготовку.В предлагаемой системе для предварительной подготовки выходногосигнала датчика тока Д2используется специальный блок (БПОС),представленный на рис. 50.

Характеристики

Список файлов диссертации