作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補(bǔ)償?shù)葓龊系玫綄?shí)際工程應(yīng)用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對(duì)運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對(duì)控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對(duì)VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對(duì)該模塊級(jí)聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對(duì)該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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世界環(huán)境的日益惡化和傳統(tǒng)能源的日漸枯竭，促使了對(duì)新能源的開發(fā)和發(fā)展。具有可持續(xù)發(fā)展的太陽能資源受到了各國的重視，各國相繼出臺(tái)的新能源法對(duì)太陽能發(fā)展起到推波助瀾的作用。其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電具有深遠(yuǎn)的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，僅在過去五年，光伏并網(wǎng)電站安裝總量已達(dá)到數(shù)千兆瓦。而連接光伏陣列和電網(wǎng)的光伏并網(wǎng)逆變器便是整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵。 本文根據(jù)逆變器結(jié)構(gòu)以及光伏發(fā)電陣列特點(diǎn)，提出了基于DC-DC和DC-AC兩級(jí)并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)。基于DC-DC和DC-AC電路的相對(duì)獨(dú)立性，分別對(duì)DC-DC和DC-AC進(jìn)行詳盡分析，并提出了新的控制策略。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，采用了Boost電路對(duì)太陽能陣列輸出電壓進(jìn)行調(diào)制，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。針對(duì)固定電壓法和擾動(dòng)法跟蹤最大功率點(diǎn)的缺點(diǎn)，提出三點(diǎn)最小二乘最大功率點(diǎn)跟蹤的新算法，實(shí)驗(yàn)證明了該算法能夠準(zhǔn)確而迅速的跟蹤系統(tǒng)最大功率點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)的利用率，穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出電壓。在DC-AC轉(zhuǎn)換器中，采用輸出電流控制，根據(jù)正弦脈沖寬度調(diào)制的缺點(diǎn)，提出空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法對(duì)逆變器進(jìn)行控制，從而提高直流側(cè)電壓的利用率，減少諧波。基于SVPWM的控制原理，建立系統(tǒng)模型，結(jié)果表明輸出電流與電網(wǎng)電壓保持同相位，從而證明了該控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基礎(chǔ)上，對(duì)2kW的三相并網(wǎng)逆變器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，包括主電路DC-DC和DC-AC，驅(qū)動(dòng)電路以及電壓電流檢測電路，過零檢測電路等，為類似結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)逆變器提供了設(shè)計(jì)參考。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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由于日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題以及風(fēng)能利用的成本低廉和技術(shù)成熟等原因，風(fēng)力發(fā)電成為電力系統(tǒng)中相對(duì)增長最快的新能源發(fā)電技術(shù)，發(fā)展風(fēng)電成為改善電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為重要的措施。近幾年，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量和風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模都日益擴(kuò)大，但風(fēng)力的隨機(jī)性和間歇性會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。因此對(duì)于含有風(fēng)電場的電力系統(tǒng)，需要建立正確的風(fēng)電場數(shù)學(xué)模型和進(jìn)行風(fēng)電場的短期風(fēng)速預(yù)測。 首先，運(yùn)用時(shí)間序列和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的預(yù)測方法，對(duì)風(fēng)電場的風(fēng)速序列進(jìn)行短期預(yù)測。該方法用時(shí)間序列模型來選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別運(yùn)用了BP和GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)使用時(shí)間序列結(jié)合GRNN網(wǎng)絡(luò)預(yù)測效果比較令人滿意，其對(duì)風(fēng)電場和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行具有重要的意義。 其次，建立了風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的數(shù)學(xué)模型。風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型主要包括風(fēng)力機(jī)模型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模型和異步發(fā)電機(jī)模型，仿真分析了風(fēng)電機(jī)組對(duì)于風(fēng)速的響應(yīng)。在風(fēng)電場模型研究中，考慮了尾流效應(yīng)因素，風(fēng)電場中各臺(tái)風(fēng)機(jī)位置處的風(fēng)速并不相同，因此研究了風(fēng)能分布的Jensen模型和Lissaman模型，并進(jìn)行了案例計(jì)算分析，結(jié)果表明了風(fēng)能分布模型在大規(guī)模風(fēng)電場模型分析中的重要性。本文還提出了風(fēng)電場等值模型的建立，降低了仿真研究的復(fù)雜性，使得分析大規(guī)模風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行成為可能。 最后，實(shí)現(xiàn)了包含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，采用牛頓—拉夫遜法極坐標(biāo)形式的方法，為研究風(fēng)電場穩(wěn)定性運(yùn)行提供了前提條件。同時(shí)提出了基于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的風(fēng)電場穿透功率極限計(jì)算方法，并揭示了頻率波動(dòng)對(duì)風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行的影響。
標(biāo)簽： 風(fēng)電場 電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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隨著市場經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會(huì)健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本文以實(shí)際項(xiàng)目為背景，詳細(xì)地分析了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源的研制過程。論文的主要工作如下： 首先，概述了光伏發(fā)電的意義以及我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景；介紹了本課題的來源及其主要研究的內(nèi)容；分析了三相逆變器的數(shù)學(xué)模型；總結(jié)了三相逆變器的各種抗三相不平衡的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從中選擇了三相四橋臂作為逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)；對(duì)四橋臂的各種抗三相不平衡控制策略進(jìn)行了比較，具體分析了二維空間矢量法的原理，考慮到實(shí)際的軟硬件條件的限制，對(duì)該方法提出了進(jìn)一步簡化應(yīng)用的方案。 接著，根據(jù)項(xiàng)目指標(biāo)，研制了30kVA三相光伏逆變電源樣機(jī)的主電路；采用了獨(dú)立運(yùn)行時(shí)為LC結(jié)構(gòu)，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為LCL結(jié)構(gòu)的濾波模式，并總結(jié)了濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)的步驟，給出了濾波器的相關(guān)參數(shù)；獨(dú)立地設(shè)計(jì)和研制了以TMS320F2812芯片為核心的主控板，以及液晶顯示、保護(hù)、采樣、鎖相等控制電路，并總結(jié)了印制電路板設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)。 隨后，介紹了DSP的編程環(huán)境：詳細(xì)地分析了顯示鍵盤程序、七段式的電壓空間矢量PWM程序以及相關(guān)的主程序和中斷程序并給出了流程圖；總結(jié)了編程注意事項(xiàng)；構(gòu)思了光伏逆變電源并網(wǎng)運(yùn)行的整個(gè)過程；具體地說明了鎖相環(huán)和捕獲單元的應(yīng)用方法；概述了孤島效應(yīng)的產(chǎn)生與防治。 最后，設(shè)計(jì)了獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的MATLAB仿真試驗(yàn)，在閉環(huán)中采用了最大誤差控制法，取得了良好的仿真效果，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源樣機(jī)的安裝，順利完成了獨(dú)立運(yùn)行的調(diào)試，并給出了實(shí)驗(yàn)波形。
標(biāo)簽： 三相 光伏并網(wǎng) 逆變電源
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保概念的普及，大容量鋰離子電池在大功率場合的應(yīng)用前景也越來越廣闊，比如電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、混合動(dòng)力汽車、太陽能發(fā)電系統(tǒng)等新能源以及航空航天領(lǐng)域。 但是鋰離子電池組串聯(lián)使用時(shí)容量不均衡的問題大大限制其廣泛應(yīng)用，加入均衡電路是有效的解決方法。尤其是對(duì)于大容量的鋰電池組，價(jià)格昂貴，更是需要有效可靠的均衡電路與均衡策略。可以說，要實(shí)現(xiàn)大容量鋰離子電池在大功率場合的廣泛應(yīng)用，電池單體的有效均衡是目前的技術(shù)瓶頸之一。因此深入研究鋰離子電池組均衡電路的關(guān)鍵問題很有意義。 本文主要研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1．總結(jié)和比較了現(xiàn)在均衡電路的研究現(xiàn)狀，包括均衡拓?fù)浜涂刂撇呗浴?2．結(jié)合均衡電路的需要，對(duì)鋰電池的特性做了詳細(xì)的測試和深入的研究，得出了對(duì)均衡有指導(dǎo)意義的結(jié)論。 3．介紹了本課題所采用的鋰離子電池組均衡電路的工作原理和設(shè)計(jì)流程，并給出了具體電路和參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果。 4．基于鋰離子電池的特性，提出了新穎的過均衡加滯環(huán)控制的方案。最后，給出了實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果，驗(yàn)證了方案的可行性。 5．基于本文的研究工作對(duì)串聯(lián)鋰離子電池的均衡做了一些總結(jié)和展望。
標(biāo)簽： 串聯(lián) 鋰離子電池組 均衡電路
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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目前，能源危機(jī)與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注，被各個(gè)國家提上紀(jì)事日程。在眾多的新能源中，風(fēng)能以它可再生、清潔、無污染等特點(diǎn)受到人們的青睞。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上也從獨(dú)立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對(duì)風(fēng)電場風(fēng)速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點(diǎn)，所以變速恒頻必然會(huì)取代恒速恒頻。實(shí)現(xiàn)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于不需要齒輪箱，因而改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，減小維護(hù)，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象。 本文針對(duì)永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對(duì)變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，完成了對(duì)風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的電隨著風(fēng)速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實(shí)現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)和變換器的數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上提出了對(duì)整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對(duì)逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎(chǔ)上對(duì)逆變器進(jìn)行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計(jì)。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對(duì)采樣信號(hào)處理電路板、PWM信號(hào)處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
標(biāo)簽： 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 變速恒頻
上傳時(shí)間： 2013-06-17
上傳用戶：youlongjian0
隨著能源消耗的不斷增長和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，世界各國都在積極尋找一種可持續(xù)發(fā)展且無污染的新能源。太陽能作為一種高效無污染的新能源，尤其受到人類的重視。近年來，許多國家都非常重視發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)已成為太陽能光伏應(yīng)用的主流。本文對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)其控制方法進(jìn)行了研究。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩大核心部分是太陽能電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。首先，本文對(duì)太陽能電池的工作原理及工作特性進(jìn)行介紹，詳細(xì)分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學(xué)模型。其次，本文對(duì)幾種傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制算法進(jìn)行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點(diǎn)。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用逐步逼近法實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點(diǎn)跟蹤速度。再次，基于光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)，研究了光伏并網(wǎng)逆變器的常用控制方法，參考國內(nèi)外資料，選擇重復(fù)-PI控制作為光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略。最后，基于TMS320LF2407高速數(shù)字信號(hào)處理器，設(shè)計(jì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的硬件參數(shù)和軟件流程圖，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)和仿真波形進(jìn)行分析。
標(biāo)簽： DSP 光伏并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計(jì)劃項(xiàng)目"MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了概述，介紹了我國和世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個(gè)發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機(jī)加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護(hù)，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對(duì)風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機(jī)技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細(xì)的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點(diǎn)分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對(duì)1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計(jì)算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計(jì)算斬波和逆變部分開關(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時(shí)電流法對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對(duì)其控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制板上的信號(hào)采集、運(yùn)算、故障檢測、電路驅(qū)動(dòng)等功能。并進(jìn)行了小功率試驗(yàn)，得到了較好的電壓電流波形，并對(duì)波形進(jìn)行了詳細(xì)分析，驗(yàn)證了本文采用方法的正確性。
標(biāo)簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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作為新能源與汽車工業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物，燃料電池汽車已經(jīng)逐漸成為了汽車家族的后起之秀。隨著電子控制單元與車載設(shè)備的不斷增多，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的儀表盤已經(jīng)不能滿足以燃料電池為動(dòng)力的汽車儀表復(fù)雜信息顯示的要求。本文以燃料電池汽車為研究背景，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于嵌入式技術(shù)的儀表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料電池汽車整車運(yùn)行狀態(tài)以及模塊數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、存儲(chǔ)與圖形化顯示。 本文介紹了燃料電池汽車儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，對(duì)儀表系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，確定了系統(tǒng)整體框架與模塊劃分，提出了基于ARM微處理器、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及圖形用戶界面的儀表系統(tǒng)解決方案。該方案采用高性能的S3C44BOX作為底層核心處理器，以RTOS和GUI為中間層構(gòu)建軟件系統(tǒng)平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上以實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件設(shè)計(jì)方法進(jìn)行儀表系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)。 在上述方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了儀表系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)、通信總線、人機(jī)交互界面等接口電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)要求，在雙面板上實(shí)現(xiàn)了基于ARM的燃料電池汽車儀表系統(tǒng)的PCB布線。編寫了系統(tǒng)初始化代碼，完成了對(duì)硬件平臺(tái)的調(diào)試工作。 根據(jù)儀表系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，完成了兩者在儀表系統(tǒng)硬件平臺(tái)上的移植。針對(duì)μC/GUI環(huán)境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。μ按照實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件的開發(fā)流程，設(shè)計(jì)了儀表系統(tǒng)應(yīng)用程序，包括CAN總線監(jiān)聽任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)、用戶界面任務(wù)以及歷史數(shù)據(jù)記錄任務(wù)等，劃分了各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，確定了任務(wù)之間的通信同步機(jī)制，描述了各個(gè)任務(wù)的主要功能和實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)論述了基于μC/GUI的用戶界面任務(wù)設(shè)計(jì)的思路與過程，最后介紹了在硬件平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)集成、軟硬件聯(lián)合調(diào)試以及系統(tǒng)測試的流程。
標(biāo)簽： ARM 燃料電池 汽車儀表 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行交流的重要窗口，也是汽車高新技術(shù)的重要部分。傳統(tǒng)汽車儀表多使用指針型顯示器件為主，如步進(jìn)電機(jī)、十字線圈，輔以液晶顯示，顯示的信息量相對(duì)較少，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一方面隨著汽車電子化程度的不斷提高，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研制開發(fā)新一代汽車儀表產(chǎn)品；另一方面，由于能源和環(huán)保問題，汽車也將從內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)展到包括純電動(dòng)汽車(BEF)、混合電動(dòng)汽車(HEV)以及燃料電池汽車(FCV)的新能源汽車時(shí)代，因此結(jié)合新能源汽車信息量多、電子化程度高的特點(diǎn)，開發(fā)新一代汽車智能儀表具有重要的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。 本文正是在這樣的背景下，以同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院自主研發(fā)的ROVER燃料電池轎車為研究對(duì)象，進(jìn)行了汽車智能儀表的一些功能研究與開發(fā)。所做的主要工作有： (1)根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能確定所需的硬件資源，選擇合適的嵌入式硬件系統(tǒng)。 (2)嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和二次開發(fā)。在選擇操作系統(tǒng)時(shí)要考慮到系統(tǒng)的硬件可移植性、實(shí)時(shí)性、對(duì)內(nèi)存的需求以及提供哪些開發(fā)工具等。 (3)應(yīng)用軟件的開發(fā)。主要是儀表界面設(shè)計(jì)，包括數(shù)字圖形顯示，動(dòng)畫顯示，數(shù)據(jù)庫開發(fā)等。 (4)基于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊下的GPRS無線通訊實(shí)驗(yàn)。包括客戶端和服務(wù)器端系統(tǒng)配置，動(dòng)態(tài)域名解析等。 該儀表已應(yīng)用于ROVER燃料電池轎車，實(shí)踐表明，在嵌入式平臺(tái)上顯示車載信息，同傳統(tǒng)儀表相比具有較大的優(yōu)勢(shì)。可滿足小型化、輕量化的要求；造型美觀，可動(dòng)畫顯示、可讀性、可視性強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)一表多用。從軟件方面來講，引入了操作系統(tǒng)的概念，增強(qiáng)了代碼的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性以及靈活性；信息顯示自由度高，顯示界面人性化，可定制；即使更換硬件平臺(tái)，也只需對(duì)操作系統(tǒng)和底層驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行少量的移植工作，而無需修改與硬件無關(guān)的應(yīng)用代碼。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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