【文章內(nèi)容簡介】 件必須在零電壓或零電流期間，盡快完成換流過程。 最理想的軟開 通過程 :電壓先下降到零后，電流再緩慢上升到通態(tài)值，所以開通損耗近似為零。另外，因器件開通前電壓己下降到零，器件結(jié)電容上的電壓亦為零，故解決了容性開問題，這意味著二極管己經(jīng)截止，其反向恢復過程結(jié)束，因此二極管反向恢復問題亦不復存在。最理想的軟關(guān)斷過程 :電流先下降到零，電壓再緩慢上升到斷態(tài)值，所以關(guān)斷損耗近似為零。由于器件關(guān)斷前電流已下降到零，即線路電感中電流亦為零，所以感性關(guān)斷問題得以解決，由此可知軟開關(guān)技術(shù)的提出使高效率、高頻開關(guān)變換器的實現(xiàn)有了可能。 現(xiàn)場總線技術(shù) 現(xiàn)場總線以數(shù)字信號取代模擬信號，在 C3 技術(shù)即計算機(Computer)、控制 (Control)、通信 (C ommunieation)的基礎(chǔ)上，大量現(xiàn)場檢測與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場設(shè)備，一大批數(shù)字化、智能化的高新技術(shù)產(chǎn)品應運而生，自動化儀表與控制系統(tǒng)以嶄新的面貌呈現(xiàn)在廣大用戶面前。一般認為“現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是用于工業(yè)控制的計算機系統(tǒng)的工業(yè)總線?！彼脖环Q為現(xiàn)場淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 10 底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò) (INF RAN ET)。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) (F cS )的結(jié)構(gòu)與特點 隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn) 和成熟，促使了控制系統(tǒng)由集散控制系統(tǒng) (DCS )向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) (FCS )的過渡。在一般的 FCS 系統(tǒng)中，遵循一定現(xiàn)場總線 協(xié) 議的現(xiàn)場儀表可以組成控制回路，使控制站的部分控制功能下移分散到各個現(xiàn)場儀表中。從而減輕了控制站負擔，使得控制站可以專職于執(zhí)行復雜的高層次的控制算法。對于簡單的控制應用，甚至可以把控制站取消，在控制站的位置代之以起連接現(xiàn)場總線作用的網(wǎng)橋和集線器，操作站直接與現(xiàn)場儀表相連，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。由于結(jié)構(gòu)上的改變，它具有比 DCS 更好的性價比?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)具有開放性的通信協(xié)議系統(tǒng)，系統(tǒng)的開放性決定 了它具有互操作性和互用性。它還具有設(shè)計簡單，易于重構(gòu)，較強的抗干擾能力等特點。 當前流行的幾類現(xiàn)場總線 當前，各種形式的現(xiàn)場總線協(xié)議并存于控制領(lǐng)域。在樓宇自控領(lǐng)域，局部操作網(wǎng)絡(luò) Lon works(Local Operating Network)和控制局域網(wǎng)絡(luò) C AN (C ontroller Area Network)具有一定的優(yōu)勢 。在過程自動化領(lǐng)域，主要有過渡型的 HART 協(xié)議、得到廣泛支持的基金會現(xiàn)場總線 FF (F oundation F ieldbus)協(xié)議以及同樣較有競爭力的過程現(xiàn)場總線 P ROF IBUS (Process F ie ld Bus)協(xié)議。 FF 是過程自動化領(lǐng)域中較有前途的一種現(xiàn)場總線，得到許多自動化儀表設(shè)備廠商的支持 。在一段時期內(nèi)，會出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線共存、同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連通訊的局面。但是，發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的標準規(guī)范，真正形成開放式互連系統(tǒng)，是大勢所趨。 基金會現(xiàn)場總線 FF 基金會現(xiàn)場總線 FF 是在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的一種技術(shù)。它分為 Hl 和高速 HZ 兩種通信速率。H1 的傳輸速率為 bP s，通信距離可達 ，可支持總線供電和本質(zhì)安全防暴 環(huán)境。 H2 的傳輸速率可為 1Mbps 和 兩種，通信距離為 750m 和 500m。物理傳輸介質(zhì)可為雙絞線、光纜和無線，其傳輸信號采用曼切斯特編碼。基金會現(xiàn)場總線以 150/051開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層為淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 11 FF 通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。用戶層主要針對自動化測控應用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。 FF 總線包括 FF 通信協(xié)議、150 模型中的 27 層通信協(xié)議的通棧、用于描述設(shè)備特性及操作接口的 DDL 設(shè)備描述語言、設(shè)備描述字典， 用于實現(xiàn)測量、控制、工程量轉(zhuǎn)換的應用功能塊，實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)管理功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)以及構(gòu)筑集成自動化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。 CAN 總線 控制局域網(wǎng) (C ANCON TRO LLERA R 五 AN ETWO RK )總線最早是由德國 Boshc 公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。其總線規(guī)范己被 150 國際標準組織制定為國際標準，并且廣泛應用于離散控制領(lǐng)域。它也是基于 051 模型，但進行了優(yōu)化，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層，提高了實時性。其節(jié)點有優(yōu)先級設(shè)定，支持點對點、一點對多點、 廣播模式通信。各節(jié)點可隨時發(fā)送消息。傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率與總線長度有關(guān)。 CAN 總線采用短消息報文， 每一幀有效字節(jié)數(shù)為 8 個 ， 當節(jié)點出錯時，可自動關(guān)閉，抗干擾能力強，可靠性高。 Lonworks 總線 Lon Works 技術(shù)是美國 EC HELON 公司開發(fā)，并與 Motorola 和東芝公司共同倡導的現(xiàn)場總線技術(shù)。它采用了 051 參考模型全部的七層協(xié)議結(jié)構(gòu)。 Lon Works 技術(shù)的核心是具備通信和控制功能的Neuron 芯片。 Neuron 芯片實現(xiàn)完整的 Lon works 的 Lon Talk 通信協(xié)議。其上 集成有三個 8 位 CP U。 個 CP U 完成 051 模型第一和第二層的功能，稱為介質(zhì)訪問處理器。一個 CP U 是應用處理器，運行操作系統(tǒng)與用戶代碼。還有一個 CP U 為網(wǎng)絡(luò)處理器，作為前兩者的中介，它進行網(wǎng)絡(luò)變量尋址、更新、路徑選擇、網(wǎng)絡(luò)通信管理等。由神經(jīng)芯片構(gòu)成的節(jié)點之間可以進行對等通信。 Lon works 支持多種物理介質(zhì)并支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式靈活，其 IS 一 78本安物理通道使得它可以應用于危險區(qū)域。 LnoW6rkS 應用范圍主要包括樓宇自動化、工業(yè)控制等，在組建分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方面有較優(yōu)越的性能。 淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 12 PROFIBUS 總線 POFIBUS 是符合德國國家標準 D 則 19245 和歐洲標準EN 50179 的現(xiàn)場總線，包括 P ROF IBUS 一 DP、 P RO FIBUS 一 F MS、PRO F IBUS 一 AP 三部分。它也只采用了 051 模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層。 P ROF IBUS 支持主從方式、純主方式、多主多從通信方式。主站對總線具有控制權(quán)，主站間通過傳遞令牌來傳遞對總線的控制權(quán)。取得控制權(quán)的主站，可向從站發(fā)送、獲取信息。PRO F IBUS DP 用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動化領(lǐng)域。 F MS 型適用于紡織、 樓宇自動化可編程控制器、低壓開關(guān)等。而 PA 型則是用于過程自動化的總線類型。 選用 CAN 總線的理由 在獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成小型發(fā)電站，需要對各個子系統(tǒng)的控制器進行集中控制時，控制數(shù)據(jù)需要用現(xiàn)場總線進行集中處理，或利用現(xiàn)場總線對子系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控。這些都需要有一個強健的，分布式的，實時的現(xiàn)場總線支持。 C AN 網(wǎng)具有很多適合于分布式實時控制系統(tǒng)應用的特點 : (1)真正的多主從工作系統(tǒng)，任何一個節(jié)點在任何時刻都可主動向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，而不分主從，通訊方式靈活。使突變量信息和保護信息能夠及時上送。利用這一特 點也可方便地構(gòu)成多機備分系統(tǒng) 。 (2)C AN BUS 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點實際可達 110 個，對于中小型發(fā)電站己經(jīng)足夠了。理論上可達 20xx 個 ?？煞殖刹煌瑑?yōu)先級，可以滿足不同的實時要求 。 (3)采用 C RC 循環(huán)冗余碼校驗和其他校驗措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低 。 (4)傳輸過程中采用短幀結(jié)構(gòu)，減少了受干擾的幾率，比較適合發(fā)電站中的強電磁干擾環(huán)境 。 (5)傳輸速度快，最高達 1Mb/s(通信距離為 40m)，傳輸距離長，最長達 10km。傳輸介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜、光纖 。 (6)采用非破壞性仲裁技術(shù)，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)信息 時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了總線沖突裁決時間 。即使淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 13 網(wǎng)絡(luò)負荷很重也不會導致網(wǎng)絡(luò)癱瘓 。 (7)C AN 節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響 。 (8)C AN 總線接口卡上的收發(fā)器與主機采用光電隔離電路，以提高抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性 。 (9)C AN 總線自問世以來，由于具有眾多獨特的優(yōu)點，得到廣泛的應用，而且受到眾多的半導體廠商的支持。 基于 C AN 總線的電力控制系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。由圖可以看出，其 布線簡單，結(jié)構(gòu)清晰，能在電力系統(tǒng)中能實現(xiàn)真正的分散控制。 圖 7 CAN 總線的電力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 模糊控制概述 模糊 邏輯 控 制 (F uzzy Logic Control) 簡稱 模 糊控 制 (F uzzy control)，是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制技術(shù)。 1965 年，美國的 創(chuàng)立了模糊集合論 。1973 年他給出了模糊邏輯控制的定義和相關(guān)的定理。 1974 年，英國的 首先用模糊控制語句組成模糊控制器，并把它應用于鍋爐和蒸汽機的控制，在實驗 室獲得成功。這一開拓性的工作標志著模糊控制論的誕生。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊推理為基礎(chǔ)的一類計算機數(shù)字控制方法。通常它以被控對象輸出變量的偏差 e 及偏差變化率作為它的輸入變量，而把被控量定為模糊控制器的輸出變量，反映輸入輸出語言變量與語言控制規(guī)則的模糊定量關(guān)系及其算法結(jié)構(gòu)。在實現(xiàn)過程中，計算機先把采集到的控制信息經(jīng)語言控制規(guī)則進行模糊推理和模糊決策，求得控制量的模糊集，再經(jīng)模糊判決得出輸出控制的精確量，作用于被控對象，使被控過程達到預淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 14 期的控制效果。 模糊控制技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢 控制技術(shù) 廣泛應用于工業(yè)控制及其它領(lǐng)域，是現(xiàn)代高新技術(shù)的重要手段之一。近幾十年來，控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了經(jīng)典控制與現(xiàn)代控制技術(shù)階段。在經(jīng)典控制中，應用最成功的莫過于比例積分微分 (P ID)控制。采用這種控制方式的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可不需要被控對象的模型參數(shù)，直接根據(jù)偏差進行調(diào)節(jié)，但當對象比較復雜時，便難以取得滿意的控制效果?，F(xiàn)代控制理論為控制復雜系統(tǒng)，提供了新的思路。采用該理論進行控制時，需要提供準確的模型結(jié)構(gòu)。而這些模型方程中有眾多的參數(shù)需要估計，而求解這些參數(shù)時又往往缺少足夠的信息特征和信息量，這又限制了 現(xiàn)代控制理論的有效應用。 模糊控制基于隸屬度函數(shù)和模糊合成法則等思想上，巧妙地綜合了人們的直覺經(jīng)驗，實現(xiàn)了在經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論不太奏效場合的自動化控制，模糊控制 實現(xiàn)的是對系統(tǒng)的定性描述。它在本質(zhì)上是非線性的，可以實現(xiàn)靜態(tài)非線性傳遞函數(shù)， 即對無法建立數(shù)學模型的對象或是干擾十分嚴重的系統(tǒng)進行控制。由于模糊控制技術(shù)具有不依賴被控對象的精確數(shù)學模型，設(shè)計簡單，便于