电解铜整流直流电源及监控技术研究

论文摘要

针对目前电解行业中整流直流电源普遍存在的可靠性差、没有监视环节、不能够实时掌握系统运行状况及记录数据的缺点，本文提出了一种直接用工业控制机完成数字触发控制晶闸管、数字监视整流设备的监控系统，将其用于电解企业，以提高生产效率，生产和管理的自动化水平。本系统应用计算机技术将控制和监视融为一体，采用神经网络PID调节器在线实时闭环控制电解电流，同时设计了监视环节对整个整流直流电源的工作状况进行监视。 主电路采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，整流变压器为先进的五柱式变压器，将平衡电抗器融入了整流变压器内部，具有结构简单，体积小，噪音低，省材节能等优点，同时降低了安装和维护成本。采用单相电压作为同步电压信号，通过锁相环对同步电压3倍频后，作为触发脉冲的起始基准，由软件定时器延时完成触发脉冲的移相，有同步方法简单，触发准时的优点。 对交流信号采用三点法进行快速采样、计算有效值，降低了系统对信号采样速度、数据计算量的要求。 在软件方面，使用Visual C++与汇编语言混合编程技术解决系统要求良好的用户界面和必须对硬件进行操作的矛盾。通过Visual C++的多线程程序设计技术解决人机交互需要随时响应、数据处理计算时间长和中断响应必须实时响应三者之间的矛盾。 主要技术包括：多线程技术并行处理用户交互、晶闸管数字触发、PID参数的自整定等任务；五柱式变压器；快速交流采样；锁相同步；高精度定时器；复合数字滤波。 实际运行表明，该系统精度高、可靠性好，满足了生产需要，提高了生产效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电解简介
• 1.2 电解行业整流监控系统的现状
• 1.3 本项目研究内容
• 第2章 电解铜整流装置的研究
• 2.1 整流主电路的选择
• 2.2 平衡电抗器融入整流变压器
• 2.3 整流主电路保护技术
• 2.3.1 过电流保护
• 2.3.2 过电压保护
• 2.4 同步技术研究
• 2.4.1 同步的基本方法
• 2.4.2 锁相环同步技术研究
• 2.5 数字移相触发装置研究
• 2.5.1 数字移相原理
• 2.5.2 隔离驱动电路
• 第3章 电解监控装置的研究
• 3.1 信号的采样
• 3.1.1 交流信号的快速采样
• 3.1.2 直流信号的采样
• 3.2 采样信号的数字滤波
• 3.2.1 数字滤波常用方法
• 3.2.2 复合数字滤波器的研究
• 3.3 高速数据采集卡
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 软件整体组成
• 4.2 程序设计语言
• 4.3 多线程程序设计
• 4.3.1 线程及其基本概念
• 4.3.2 采用多线程编程的优点
• 4.3.3 多线程之间的同步
• 4.3.4 多线程编程实现
• 4.4 软件定时器
• 4.4.1 计算机系统中常用的定时方法
• 4.4.2 本系统采用的定时方法
• 4.4.3 核心源代码
• 第5章 控制算法的研究
• 5.1 被控对象特性
• 5.1.1 负载突变的来源及危害
• 5.1.2 负载平稳变化的来源及危害
• 5.1.3 控制算法的选择
• 5.2 电解电流闭环控制的实现
• 5.2.1 经典 PID控制器与控制算法
• 5.2.2 神经网络 PID调节器
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）