船舶电力推进系统监控平台的研究与设计

摘要

近年来，随着电力电子技术、交流调速理论以及微机控制技术的快速发展。大功率交流电机的变频调速技术已日臻成熟，船舶电力推进技术也有了非常广阔的应用空间，成为目前船舶推进装置的主要发展方向。一个好的船舶电力推进系统离不开一个好的监控平台，实时性好的监控平台能实时监测推进系统的运行情况。由于电力推进与传统的柴油机动力推进在原理上有很大的差别，需要监控的对象性质也完全不同。传统的柴油机动力推进系统在进行监控时，产生的是低速、少量的数据流。而电力推进系统则恰恰相反，监控的是变频器和电动机相关的快速变化的电参量，产生的是高速、大量的数据流。为了能实时监测和控制这些参数，结合作者参与一种基于DSP与PCI架构的船舶电力推进系统监控平台的研制经历，本文主要包括以下内容：
　　 介绍了船舶电力推进的相关知识，给出了当前国内外在该领域的研究现状，分析了船舶电力推进系统监控平台的设计需求，设计了整个监控平台的总体方案，最后则给出了每个单元模块的设计方案。
　　 搭建了整个监控平台的硬件电路，主要包括PCI接口控制器电路、TMS320C6713最小系统电路、HPI接口电路、CPLD扩展电路、电流转速检测电路、RS485总线电路、CAN总线电路、以太网接口电路。
　　 在Altera公司的QUARTUSII开发平台下，采用硬件描述语言(verilog)编写了CPID握手程序，并在modeslim下进行了仿真实验，该程序主要用于PCI9054和TMS320C6713的逻辑握手。采用C和汇编语言混合编程的方式编写了TMS320C6713部分程序，对系统进行初始化配置，同时也实现了系统上电时从外部FLASH进行自举启动。
　　 最后，则给出了该监控平台硬件板卡驱动的安装过程和应用程序的运行结果。