電解法壓載水管理系統(tǒng)電解電源及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解法壓載水管理系統(tǒng)電解電源及其控制方法，屬于船舶壓載水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有電解法壓載水管理系統(tǒng)基本由活性物質(zhì)濃度檢測單元、電解電源、電解槽、控制單元組成。上述各個部分分別是不同的模塊，成本高，體積大。其工作流程為:活性物質(zhì)濃度檢測單元檢測壓載水管路活性物質(zhì)濃度，控制單元接收到活性物質(zhì)濃度檢測單元所檢測的活性物質(zhì)濃度信號，根據(jù)控制邏輯進(jìn)行運算從而控制電解電源的電流輸出，電流在電解槽內(nèi)對海水進(jìn)行電解，產(chǎn)生活性物質(zhì)進(jìn)入壓載水管路，從而改變壓載水管路中活性物質(zhì)的濃度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的每個控制循環(huán)都必須經(jīng)過控制單元的運算才能改變電解電源的輸出電流，響應(yīng)速度慢，并且在此控制過程中，沒有考慮到壓載水管路中的海水流量變化對活性物質(zhì)濃度的影響，因為壓載水管路中的海水流量并不是一個非常穩(wěn)定的值，也是在一定范圍內(nèi)波動，直接影響壓載水管路中活性物質(zhì)的濃度，導(dǎo)致現(xiàn)有電解法壓載水管理系統(tǒng)無法將壓載水管路中的活性物質(zhì)控制到很高的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種電解法壓載水管理系統(tǒng)電解電源，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的控制精度差、設(shè)備模塊多、體積大的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種電解法壓載水管理系統(tǒng)電解電源，其特征在于，包括功率回路和控制回路:
該功率回路包括依次連接的交流整流電路、交流濾波電路、移相全橋變換器、高頻變壓器和高頻輸出濾波電路；移相全橋變換器與軟開關(guān)電路電原理性連接；
該控制回路包括單片機(jī)、顯示及按鍵電路以及依次連接的壓載水管路海水流量信號隔離放大電路、模糊PID控制器、移相控制器、開關(guān)管驅(qū)動電路，開關(guān)管驅(qū)動電路的輸出端與移相全橋變換器電原理性連接；在壓載水管路海水流量信號隔離放大電路的輸入端連接壓載水管路海水流量信號，在該單片機(jī)的不同接口分別連接壓載水管路海水流量信號隔離放大電路的輸出端、模糊PID控制器的對應(yīng)輸入端、移相控制器的對應(yīng)輸入端、顯示及按鍵電路、活性物質(zhì)濃度信號和電壓反饋信號；在單片機(jī)和模糊PID控制器的一端均與電流反饋信號連接；
在運行過程中，活性物質(zhì)濃度信號作為直流輸出的粗調(diào)信號，將壓載水管路中的活性物質(zhì)濃度控制在給定的范圍，壓載水管路海水流量信號作為微調(diào)信號，通過模糊PID控制器和單片機(jī)，快速的對直流輸出進(jìn)行微調(diào)，提高壓載水管路中活性物質(zhì)濃度的控制精度。
[0006]在所述的單片機(jī)上連接有用于與上位機(jī)進(jìn)行通訊串口通訊端，單片機(jī)對壓載水管路海水流量進(jìn)行實時監(jiān)測，上位機(jī)通過MODBUS協(xié)議對該電解電源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。
[0007]所述的活性物質(zhì)濃度給定的范圍為5?15ppm，連續(xù)可調(diào)；活性物質(zhì)濃度誤差(± Ippm ;電流控制誤差彡1% ;電源效率彡90% ;半載紋波系數(shù)彡10%ο
[0008]一種所述的電解法壓載水管理系統(tǒng)電解電源的控制方法，其特征在于，所述的壓載水管路海水流量信號經(jīng)過壓載水管路海水流量信號隔離放大電路隔離放大后，分別輸出到單片機(jī)和模糊PID控制器；電流反饋信號分別輸出到單片機(jī)和模糊PID控制器；活性物質(zhì)濃度信號、壓載水管路海水流量信號和電流反饋信號進(jìn)入單片機(jī)后經(jīng)過單片機(jī)的運算處理，將運算結(jié)果給到模糊PID控制器，模糊PID控制器對電流反饋信號、單片機(jī)給定的運算結(jié)果、壓載水管路流量信號經(jīng)放大后的信號進(jìn)行處理，處理結(jié)果給移相控制器，移相控制器將信號輸出給開關(guān)管驅(qū)動電路，開關(guān)管驅(qū)動電路對功率回路中移相全橋變換器進(jìn)行控制，從而改變直流輸出的大小。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:在開關(guān)電源技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入海水流量信號作為電解法壓載水系統(tǒng)的控制信號，在實船安裝使用過程中，在壓載水管路海水流量大范圍波動的情況下，仍可以保持壓載水管路中的活性物質(zhì)濃度誤差< ±lppm，有效的提高了電解法壓載水管理系統(tǒng)對壓載水管路中活性物質(zhì)濃度的控制精度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)品體積和重量小，制備成本低，使用操作方便，節(jié)省能源。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的總體構(gòu)成框圖。
【具體實施方式】
[0011]參見圖1，本發(fā)明一種電解法壓載水管理系統(tǒng)電解電源，包括交流整流電路1，交流濾波電路2，全橋變換器3，高頻變壓器4，高頻輸出整流濾波電路5，軟開關(guān)電路6，壓載水管路海水流量信號隔離放大電路7，模糊PID控制器8，移相控制器9，開關(guān)管驅(qū)動電路10，單片機(jī)11，顯示及按鍵電路12，交流輸入電源21，直流輸出22，壓載水管路海水流量信號23，活性物質(zhì)濃度信號24，電壓反饋信號25，電流反饋信號26，串口通訊27。
[0012]本實施例的功率回路由交流整流電路1、交流濾波電路2、移相全橋變換器3、軟開關(guān)電路6、高頻變壓器4、高頻輸出濾波電路5電連通組合構(gòu)成；其交流整流電路I輸入端連接交流輸入電源21，其輸出端與交流濾波電路2輸入端連通，交流濾波電路2及軟開關(guān)電路6輸出端與移相全橋變換器3原理性電連通，移相全橋變換器3輸出端與高頻變壓器4輸入端連通，高頻變壓器4輸出端與高頻輸出整流濾波電路5輸入端連通，高頻輸出整流電路5輸出直流輸出22。
[0013]本實施例的控制回路由壓載水管路海水流量信號隔離放大電路7、模糊PID控制器8、移相控制器9、開關(guān)管驅(qū)動電路10、單片機(jī)11、顯示及按鍵電路12電連通組合構(gòu)成。壓載水管路海水流量信號23連接壓載水管路海水流量信號隔離放大電路7輸入端，壓載水管路海水流量信號隔離放大電路7輸出端分別連接單片機(jī)11和模糊PID控制器8，電流反饋信號26分別單片機(jī)11和模糊PID控制器8，顯示及按鍵電路12、活性物質(zhì)濃度信號24、電壓反饋信號25、串口通訊端27分別與連接單片機(jī)11的不同接口連接，單片機(jī)11對壓載水管路海水流量進(jìn)行實時監(jiān)測，其串口通訊端27與上位機(jī)進(jìn)行通訊，上位機(jī)通過MODBUS協(xié)議對本發(fā)明進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。
[0014]本實施例的信號處理及控制過程如下:壓載水管路海水流量信號23經(jīng)過壓載水管路海水流量信號隔離放大電路7隔離放大后，分別輸出到單片機(jī)11和模糊PID控制器8 ;電流反饋信號26分別輸出到單片機(jī)11和模糊PID控制器8 ;活性物質(zhì)濃度信號24、壓載水管路海水流量信號23和電流反饋信號26進(jìn)入單片機(jī)11后經(jīng)過單片機(jī)11的運算處理，將運算結(jié)果給到模糊PID控制器8，模糊PID控制器8對電流反饋信號26、單片機(jī)11給定的運算結(jié)果、壓載水管路流量信號23經(jīng)放大后的信號進(jìn)行處理，處理結(jié)果給移相控制器9，移相控制器9將信號輸出給開關(guān)管驅(qū)動電路10，開關(guān)管驅(qū)動電路10對功率回路中移相全橋變換器3進(jìn)行控制(常規(guī)開關(guān)電源技術(shù)中的移相全橋變換電路的控制原理)，從而改變直流輸出22的大小。
[0015]本發(fā)明該實施例上電啟動后，單片機(jī)控制系統(tǒng)11根據(jù)接收到的壓載水管路海水流量23的值以及顯示及按鍵電路12所給定的活性物質(zhì)濃度確定直流輸出22的初始值，在運行過程中，活性物質(zhì)濃度信號24作為直流輸出22的粗調(diào)信號，將壓載水管路中的活性物質(zhì)濃度控制在給定的范圍，壓載水管路海水流量信號23作為微調(diào)信號，通過模糊PID控制器8和單片機(jī)11，快速的對直流輸出22進(jìn)行微調(diào)，提高壓載水管路中活性物質(zhì)濃度的控制精度。
[0016]本發(fā)明的功率回路采用全橋開關(guān)結(jié)構(gòu)，控制方法為移相全橋變換器的模