光伏發(fā)電在電動(dòng)閥門中的運(yùn)用初探

摘 要：為了保障在沙漠或者一些特殊環(huán)境下的電動(dòng)閥門，可以穩(wěn)定的提供電能，就可以基于光伏電池為主要的蓄電池，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的充電。在本文的分析中，基于蓄電池的電能為主要的供電方式，以此為電動(dòng)閥控制系統(tǒng)提供充足的電力，以此保障電動(dòng)閥門的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)閥門;直流電機(jī);PWM;雙閉環(huán)控制

引言：在當(dāng)下光伏電池的使用下，可以很好的當(dāng)電動(dòng)閥門在運(yùn)行中，可以為開啟提供所需要的電能，同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)方式下，也相應(yīng)地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性打下了良好的基礎(chǔ)，降低系統(tǒng)當(dāng)中的諧波和紋波成分，進(jìn)而可以對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的遙控效果，進(jìn)行高效率的數(shù)據(jù)采集和傳輸。

1 電動(dòng)閥門

對(duì)于電動(dòng)閥門而言，就是一種并不需要進(jìn)行連續(xù)供電的裝置，但是在實(shí)際的運(yùn)行中，可以發(fā)揮出較高控制精度的執(zhí)行結(jié)構(gòu)效果。在近些年的發(fā)展中，主要應(yīng)用到了石油、化工、水處理等諸多的領(lǐng)域當(dāng)中。因此，為了充分的電動(dòng)閥門在沙漠當(dāng)中，以及在一些野外的區(qū)域當(dāng)中存在著的供電難的問題，就需要明確出電動(dòng)閥門實(shí)際運(yùn)行中的特征，并結(jié)合起工作環(huán)境特征，進(jìn)行綜合性的分析。其中，使用光伏電池的方式，就可以很好的為蓄電池進(jìn)行充電，并利用DSP處理器的方式，對(duì)電動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)良好的控制。另外，這樣的控制方式下，也相應(yīng)的可以精確的對(duì)電動(dòng)閥門的開度進(jìn)行相應(yīng)的控制，保障管道當(dāng)中的氣體可以基于設(shè)計(jì)的流量進(jìn)行傳輸。

電動(dòng)閥門的使用中，由于并不是一種連續(xù)性的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此驅(qū)動(dòng)以及控制的過程中，一般情況下都在幾百瓦的程度上，因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，就可以采用小功率的光伏電池，以此向著蓄電池進(jìn)行充電處理。

2 直流電機(jī)PLL控制系統(tǒng)

在過去的模擬式的電機(jī)速度控制中，采用的都是將測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)做速度傳感器，以此使得測(cè)速發(fā)電的過程中，其輸出斜率往往會(huì)受到周圍環(huán)境的影響。因此，為了解決周圍環(huán)境帶來影響的問題，以此進(jìn)一步的提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及精確性，就需要在進(jìn)行光電編碼器的輸出數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)，當(dāng)做電機(jī)的角速度，并保障將設(shè)定的角度上，可以很好的保障滿足光電編碼器的實(shí)際輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，所產(chǎn)生的一定差值。在本文的設(shè)計(jì)中，所采用的DSP模式下的數(shù)字軟件，可以很好的利用軟件所起到的鎖相環(huán)的效果，對(duì)其PWM進(jìn)行脈沖的占空比調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

在形成的直流電機(jī)調(diào)速雙閉環(huán)系統(tǒng)中，主要利用光伏電池，對(duì)于系統(tǒng)當(dāng)中的蓄電池進(jìn)行充電處理，因此蓄電池就可以在系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)做重要的電動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提供充足的電源。而在使用的數(shù)字軟件鎖相環(huán)當(dāng)中，也使得在輸出信號(hào)的過程中，可以很好的將其形成輸入信號(hào)，因此就可以很好的形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在當(dāng)下數(shù)字軟件鎖相環(huán)的應(yīng)用中，由于有著較為廣泛的使用空間，因此使得有著較高的技術(shù)性優(yōu)勢(shì)。

在模擬鎖相環(huán)，也就是PLL，就是一種相位誤差反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，在進(jìn)行運(yùn)行的過程中，利用系統(tǒng)當(dāng)中的鑒相器，對(duì)其信號(hào)進(jìn)行處理以及運(yùn)算，以此可以得到誤差信號(hào)。

其次，在數(shù)字鎖相環(huán)的使用中，不僅僅可以發(fā)揮出數(shù)字電路的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以很好的對(duì)模擬鎖相環(huán)當(dāng)中的一些直流零點(diǎn)，在運(yùn)行中所出現(xiàn)的一些偏移、部件飽和等問題進(jìn)行針對(duì)性的處理。同時(shí)，還需要對(duì)初試進(jìn)行針對(duì)性的校準(zhǔn)。在當(dāng)下數(shù)字鎖相環(huán)的誤差控制中，是一種基于離散型的信號(hào)，并不是一種模擬信號(hào)，因此在進(jìn)行相應(yīng)的控制中，對(duì)其進(jìn)行的改變是一種離散的效果。

同時(shí)，在使用的DSP控制的光伏發(fā)電過程中，由于采用的是太陽能電池，以及蓄電池構(gòu)成，因此就使得在實(shí)際的運(yùn)行中，可以發(fā)揮出相應(yīng)的效果。

2.1 數(shù)字壓控振蕩器

在當(dāng)下系統(tǒng)所使用的DSP處理器使用中，所構(gòu)成了直流電機(jī)鎖相速度的體系，因此在實(shí)際的運(yùn)行中，主要是對(duì)直流電機(jī)的速度進(jìn)行檢測(cè)，使用的是數(shù)字式的光電編碼器，同時(shí)，在進(jìn)行激勵(lì)電壓的影響下，使得光電編碼器的輸出，會(huì)與脈沖序列形成一定的角度速成正比例關(guān)系。

因此，在進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下電機(jī)轉(zhuǎn)速的角位移，是一種電機(jī)距離電壓的函數(shù)表達(dá)方式，同時(shí)在電機(jī)與光電編碼器的組合之后，就可以形成一種二階系統(tǒng)。但是由于并不需要對(duì)DLF進(jìn)行考量，因此就使得控制系統(tǒng)形成一種三階系統(tǒng)。但是，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還需要讓DLF可以很好的具備著零點(diǎn)的功能，以此避免在較高的頻率是，使得閉環(huán)傳遞下的函數(shù)，使得相位出現(xiàn)超出180°的情況。這樣的情況出現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行中，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

2.2 DSOLL實(shí)現(xiàn)PWM比例積分控制

在采用的DSP處理器當(dāng)中，所構(gòu)成的DPD為主要的構(gòu)成部分。但是，當(dāng)下數(shù)字鑒相的種類較多，在過去的研究中，都是利用同步JK鑒定的方式進(jìn)行鑒相處理。對(duì)于這種方法而言，主要是結(jié)構(gòu)性比較簡(jiǎn)單，同時(shí)方法的邏輯性較強(qiáng)，可以很好的滿足一般性的操作需求。但是，在其內(nèi)部的邏輯功能當(dāng)中，僅僅在控制信號(hào)的期間保持著較為有效的輸入信號(hào)要求，因此在其反饋信號(hào)方面并不會(huì)發(fā)生一定的變化。因此，在輸入信號(hào)在特定的時(shí)間中，一旦出現(xiàn)可一定的干擾正脈沖，就會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)器所處的狀態(tài)中，需要對(duì)其輸入信息進(jìn)行直接的反應(yīng)。

而為了有效的維持阻塞D可以對(duì)其時(shí)鐘信號(hào)提供一定的持續(xù)性不變的情況，就需要在進(jìn)行鑒相的過程中，保障具有著較高的抗干擾能力。

所使用的PI控制，是一種鎖相環(huán)的DLF，因此相比較模擬環(huán)當(dāng)中的環(huán)路濾波器，可以很好的對(duì)噪聲以及高頻分量，起到充分的抑制性的作用。另外，對(duì)于控制環(huán)路相位矯正的速度以及精度方面，相比較鎖相環(huán)的動(dòng)靜態(tài)性，往往起到?jīng)Q定了的作用。當(dāng)下系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)計(jì)出的PI控制器，可以很好的取代傳統(tǒng)系統(tǒng)當(dāng)中使用的環(huán)路濾波，特別是在使用的過程中，保障對(duì)其DPD進(jìn)行了鑒相方面的誤差控制。

3 雙極性PWM直流可逆調(diào)速

在當(dāng)下基礎(chǔ)的調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中，基本上都是利用全橋式的變化電路，同時(shí)也相應(yīng)的利用直流電動(dòng)機(jī)、PWM驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行相應(yīng)的合理性組成。在當(dāng)下電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，其開關(guān)管會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)通的效果。而在反轉(zhuǎn)的過程中，其他的開關(guān)管會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)通的效果。在當(dāng)下電機(jī)的運(yùn)行中，是一種感性的負(fù)載效果，因此使得在開關(guān)管斷開的時(shí)候，就會(huì)使得電機(jī)當(dāng)中的電流沿著原本的方向流動(dòng)。

對(duì)于這種類型的光伏發(fā)電機(jī)的使用，可以穩(wěn)定的為電動(dòng)閥門提供電能，以此解決在一些特殊環(huán)境下供電無法得到保障的使用問題。在基于DSP軟件鎖相環(huán)技術(shù)的試用下，可有很好的讓電機(jī)速度實(shí)現(xiàn)良好的控制效果，主要呈現(xiàn)出實(shí)時(shí)性、可靠性以及穩(wěn)定性。這樣的操作方式，是傳統(tǒng)的模擬控制器無法實(shí)現(xiàn)的控制模式。并且，在進(jìn)行電動(dòng)閥門的運(yùn)行中，所使用的DSP可以很好的對(duì)電動(dòng)閥門的執(zhí)行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)良好的調(diào)速效果。本文所提出的設(shè)計(jì)方案，可有很好的解決一些傳統(tǒng)系統(tǒng)當(dāng)中所遇到的難點(diǎn)和問題，并且實(shí)現(xiàn)高效率的電動(dòng)閥門的合理化控制，同時(shí)也相應(yīng)的對(duì)出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行針對(duì)性的處理，進(jìn)而保障步進(jìn)電機(jī)以及阻性的負(fù)載過程中，有著良好的處理效果。

總結(jié)：綜上所述，在未來的發(fā)展中，為了有效的針對(duì)電動(dòng)閥門在一些特殊環(huán)境下的使用需求，本文提出了一個(gè)針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案，以此保障在沙漠等一些無法及時(shí)進(jìn)行電能供給的環(huán)境下，可以正常運(yùn)行的電動(dòng)閥門設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：

王育成，1990年12月，男，上海人，本科，助理工程師，電廠檢修與維護(hù)方向。