直流区域配电系统PCM-1模块控制器设计

发布时间：2017-03-29 14:10

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【摘要】：PCM-1模块(Power Converter Module)是船舶综合电力系统中直流区域配电系统的重要组成设备,它的主要功能是将输入直流电变换成更低的直流电给区域内的负载或逆变器供电。控制器是PCM-1模块的核心,它的性能直接决定了模块的供电品质、工作可靠性和供电连续性,进而影响整个直流区域配电系统的性能。本文结合直流区域配电系统总体技术要求和PCM-1模块总体技术方案,开展PCM-1模块控制器设计研究。本文首先论述了直流区域配电系统和电力电子装置控制器的研究现状,介绍了PCM-1模块在直流区域配电系统中的所处位置、功能、组成和结构,并且介绍了为实现模块和系统功能,控制器应具备的功能、组成等主要技术要求。其次,根据技术要求开展了控制器的顶层设计,明确了控制器的软硬件架构、组成、配置、外部接口、任务分工和相互之间的接口关系。再次进行了各层级控制器软硬件设计,其中设计了模块控制器软件的运行规则,包括数据和运行参数安装、启动顺序、初始化、PFM状态机切换、数据流等,给出了详细的运行流程框图;本文设计了HMI的功能,并根据其功能设计了各显示界面,规定了各界面显示的内容、数据源以及界面之间的切换关系；同时设计了PLC模块的功能和软硬件组成,给出了详细的模拟量、数字量输入输出接口；设计了SSCM控制器功能和软硬件组成,给出了控制软件流程图和运行规则；最后,对模块控制器的系统功能—功率通量管理器进行了设计,包括电源和负载匹配算法设计、制定卸载和负载恢复规则和冷却水管理规则、故障监测隔离和重构算法设计等,制定了内外部数据通讯的信息格式。
【关键词】：PCM-1模块 模块控制器 控制软件 功率通量管理器
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.14;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.1.1 传统配电系统11-12
• 1.1.2 区域配电系统12-13
• 1.2 直流区域配电系统13-15
• 1.3 国内外研究现状15-16
• 1.3.1 国外船舶直流区域配电系统发展概述15
• 1.3.2 国内船舶直流区域配电系统研究现状15-16
• 1.4 论文主要工作16-17
• 第2章 功率变换模块PCM-117-28
• 2.1 PCM-1主要功能和组成18-19
• 2.2 转换开关柜19-20
• 2.3 控制柜20-24
• 2.3.1 工控机21-22
• 2.3.2 可编程逻辑控制器(PLC)22-24
• 2.3.3 监控管理电源24
• 2.4 SSCM功率柜24-26
• 2.5 输入特性26-27
• 2.5.1 输入电气接口特性26
• 2.5.2 传输母线26-27
• 2.6 输出特性27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 控制器软硬件架构设计28-46
• 3.1 接口28-29
• 3.2 PCM-1控制软件29-32
• 3.2.1 功率通量管理器(PFM)30-31
• 3.2.2 网络接口31
• 3.2.3 CAN接口31
• 3.2.4 数据库31-32
• 3.2.5 PC看门狗定时器32
• 3.3 PCM-1软件运行32-42
• 3.3.1 安装数据32-33
• 3.3.2 启动顺序33
• 3.3.3 初始化33-35
• 3.3.4 PFM状态35
• 3.3.5 数据流35-36
• 3.3.6 人机界面(HMI)36-40
• 3.3.7 可编程逻辑控制器(PLC)40-42
• 3.4 SSCM软件42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 PCM-1控制器软件功能具体实现46-63
• 4.1 模块监控功能46-48
• 4.2 功率通量管理器48-56
• 4.2.1 电源和负载匹配49-50
• 4.2.2 卸载功能50-53
• 4.2.3 冷却水管理53-55
• 4.2.4 故障监测、隔离和重构55-56
• 4.3 外部接口功能56-57
• 4.4 人机界面(HMI)57
• 4.5 海军局域网连接接口57-58
• 4.6 软件功性能测试58-62
• 4.6.1 空载建压58-59
• 4.6.2 突加突卸负载59-61
• 4.6.3 短路61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

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