燃气发电机组转速智能化调控子系统的研制

摘要

能源是经济发展的重要推动力量，随着我国经济的飞速发展，对油、电等基础能源的需求急速增长，目前我国已成为能源进口大国；但另一方面我国义有储量丰富的煤层气(瓦斯气)和随着石油、钢铁、焦化、酿酒、养殖等产业的不断发展而伴生的大量可燃气体没有很好地利用。可燃废气变废为宝，最经济、最简便的方式就是发电，这就为以各种可燃气体为燃料的燃气发电机组的推广应用提供了广阔的市场。 目前我国国产的燃气发电机组的自动化水平较低，其测控仪表的数字化水平不高，因此迫切需要研制与燃气发电机组配套的智能化程度高的自动测控系统。 在此背景下我们受江苏启东宝驹动力机械厂和启东市天地宽自动化有限公司的委托，为启东宝驹动力机械厂生产的200～700千瓦燃气发电机组配套设计和研制一套新型燃气机组自动测控系统。 本人学位论文的工作是研究和设计燃气发电机组转速智能化调控子系统，完成对发电机转速的检测，并以发电机转速、含氧量、电网频率、功率等参数为参考，通过对燃气阀、空气阀、点火提前角的调节，实现对发电机组的转速及启动、运行、停机这三个工作状态的控制，通过CAN总线与发电机组测控系统的其他检测、监控模块实现数据的通信。 该系统根据空燃比和转速变化，实时准确控制气体发动机燃气和空气进气量，实现了各种热值下燃气与空气进气量自适应调节及发电机组转速的精确控制，提高了燃气发电机组的发电效率。实验结果表明，该系统具有较高的实用价值。

目录

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第一章绪论

1.1园内外能源发展现状与我国能源政策

1.2燃气发电技术的前景与意义

1.3燃气机组技术特点及自动化现状

1.4课题研究内容与目标

1.4.1燃气机组监控系统整体架构

1.4.2本课题的具体研究内容及工作

第二章系统总体方案设计

2.1系统总体功能需求分析

2.2系统总体设计方案

第三章系统硬件设计及实现

3.1概述

3.2处理器及其外围电路设计

3.2.1稳压电源电路

3.2.2系统时钟电路、复位及看门狗电路

3.2.3外部存储器扩展

3.2.4 JTAG接口电路

3.3转速检测电路设计

3.4尾气氧含量检测电路设计

3.5燃气进气阀驱动电路设计

3.5.1设计原理

3.5.2 IGBT及其驱动电路

3.6空气进气阀驱动电路设计

3.7点火提前角调节电路设计

3.8通讯接口电路设计

3.8.1现场CAN总线接口电路

3.8.2 RS-232接口电路

第四章系统软件设计

4.1系统软件总体设计

4.2系统启动流程及相关代码分析

4.2.1 LPC2292启动流程及BootBlock引导机制

4.2.2用户启动代码编写及分析

4.2.3系统工作模式选择

4.3驱动程序开发

4.3.1 SPI接口驱动程序

4.3.2 CAN控制器驱动程序

4.4转速检测程序设计

4.5燃气阀驱动及控制策略

4.6空气阀驱动及控制策略

4.7点火提前角驱动及控制策略

4.8系统服务程序设计

4.8.1启动服务程序

4.8.2关机服务程序

第五章系统CAN总线协议设计

5.1系统现场层通信方案的选择

5.2现场CAN总线规范

5.2.1 CAN总线系统的特点与应用

5.2.2 CAN总线数值表示与通讯距离

5.2.3 CAN总线分层结构模型

5.2.4 CAN 2.0报文规范

5.3现场层CAN总线通讯协议制定

5.3.1通讯协议的总体设计

5.3.2 PDO报文描述

5.3.3 SDO报文描述

5.3.4 EDO报文描述

5.3.5 NMT报文描述

第六章系统可靠性设计及开发调试

6.1抗干扰设计基本原理

6.2 PCB抗干扰设计

6.2.1电源完整性考虑

6.2.2电磁兼容性考虑

6.3看门狗及软件抗干扰设计

6.4转速调控子系统的开发调试

6.4.1系统开发调试环境

6.4.2调试及实验中所遇问题及其解决方式

结束语

致谢

参考文献

作者简介