基于Freescale单片机的斯特林太阳能发电机主控制器开发

【摘要】：在传统化石能源日益枯竭、环境污染日益严重的大背景下,太阳能作为一种清洁、无污染的可再生新兴能源,越来越受到大家的重视。其中太阳能光热发电将成为未来发展的一个重要方向。 基于飞思卡尔单片机的斯特林太阳能发电机的主控制器是整个碟式斯特林发电系统的核心部分。主要功能有：数据采集、实时通信和自动控制等。 本文主要介绍了主控制器的研发。首先介绍了光热发电的三种模式,并重点介绍了碟式斯特林太阳能光热发电的工作原理和自身特点,然后介绍了主控制器总的设计思路和整体运行结构。在此基础上,从软件和硬件两个方面对主控制器各个部分的研发工作做了详细的分析。包括各模块内部功能电路的设计与实现、各模块的软件开发、自动控制程序的编写等等。 最后完成了主控制器的各功能的实验室测试,并在西安电站完成了现场调试。现场调试数据表明,本课题设计的斯特林太阳能发电机主控制器能够满足现场发电机组的发电要求。 【关键词】：太阳能光热发电 斯特林发动机 自动控制 主控制器 单片机
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-12
• 插图清单12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 课题的背景和意义15-17
• 1.1.1 世界能源现状15-16
• 1.1.2 太阳能发电的特点16-17
• 1.2 太阳能热发电技术17-22
• 1.2.1 太阳光发电技术概况17-18
• 1.2.2 太阳能光热发电简介18
• 1.2.3 太阳能热发电的三种主要方式18-22
• 1.3 碟式斯特林太阳能发电系统22-25
• 1.3.1 斯特林发动机简介22
• 1.3.2 碟式斯特林太阳能发电技术22-24
• 1.3.3 碟式斯特林太阳能发电技术发展现状24-25
• 1.4 本课题的主要研究内容25
• 1.5 本课题研究意义25-26
• 1.6 本章小结26-27
• 第二章 主控制器的总体设计27-37
• 2.1 主控制器整体介绍27-28
• 2.2 主控制器整体结构设计思路28-35
• 2.2.1 控制平台的选择28-31
• 2.2.2 主控制器的整体结构设计31-33
• 2.2.3 斯特林发电机运行参数的测量33-34
• 2.2.4 通讯接口与实现34-35
• 2.2.5 电磁阀的控制35
• 2.2.6 自动控制的工作流程35
• 2.3 设计总结35
• 2.4 本章小结35-37
• 第三章 主控制器的硬件设计37-47
• 3.1 测量模块硬件设计37-41
• 3.1.1 基于K型热电偶的温度测量模块37-39
• 3.1.2 基于4-20mA传感器测量模块39-40
• 3.1.3 发动机转速测量模块40-41
• 3.1.4 电量参数测量模块41
• 3.2 基于电磁继电器的控制模块41-43
• 3.3 通讯模块43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 主控制器各模块软件的开发47-56
• 4.1 软件开发环境47
• 4.2 主控软件的开发47-55
• 4.2.1 主程序48
• 4.2.2 测量模块程序48-50
• 4.2.3 通讯模块程序50-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 自动控制程序56-71
• 5.1 工作参数设置56-57
• 5.2 系统报警57-59
• 5.3 主控软件编程思路59
• 5.4 各个子流程的详细介绍59-70
• 5.4.1 主控制流程60-62
• 5.4.2 增压子流程62-64
• 5.4.3 启动和基本功率发电子流程64-66
• 5.4.5 功率调节子流程66-69
• 5.4.6 降温停机子流程69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 实验和结论71-79
• 6.1 基于热电偶模块测试模块的实验71-73
• 6.2 基于4-20mA传感器的测量模块73-74
• 6.3 各种通讯方式的测试74
• 6.4 自动控制软件的测试74-78
• 6.5 本章小结78-79
• 第七章 全文总结79-80
• 参考文献80-82
• 附录1 自动控制程序代码82-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作88

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