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使用LabVIEW和NI Single-Board RIO开发太阳能供电的牛奶冷藏体系
发布者:铝箔包装  发布时间:2012-9-6 22:19:45  阅读:571次 【字体:

"我们意识到我们需求描绘一套嵌入式控制系统以工作各种凌乱算法,还为奶农供应一个简略的操作界面。因而,我们抉择选用NI Single-Board RIO平台和LabVIEW实时模块作为我们的开发系统。" – Sorin Grama, Promethean Power Systems, USA

应战: 为印度无法包管电力安稳供应的乡村区域开发牛奶冷藏系统。

处置方案: 始末对热能的改换和存储,并在冷冻牛奶时开释能量的办法,连系运用太阳能和可用的电网电力驱动一套冷藏系统。

为了处置印度缺少运送新鲜食物的冷链设备问题,Promethean Power Systems公司比来开发了一套冷藏系统,成功处置了印度奶业的面临的一系列稀奇应战。印度的牛奶供应来历松散于宽广乡村中的无数个小农场。如今的牛奶收集进程十分低效,首要依赖于每日两次的热牛奶收集使命,其结果是过高运送本钱和一再的牛奶蜕变—炽热季节会高达30%。假若牛奶企业可以在村庄收集中心对原奶进行速冷处置,那么运送本钱可以减少一半,并能避免牛奶蜕变问题,还可以给奶农带来更多的收入。市场上已经有专用的牛奶冷藏设备出售了,可是乡村区域电力供应不安稳,假若选用该方案就需求运用柴油发电机为这些设备供电,毫无疑问这增加了出资和工作本钱,不是一种好的处置方案。


依据这些查询,我们初步描绘一套更适合偏远村庄区域的牛奶冷藏系统。由于我们掌握了抢先的太阳能设备的专业知识与技术,而且关于例如像印度这些阳光充足的区域,太阳能广泛被认为是一种可行而且经济的动力,所以我们依据太阳能进行了系统描绘。可是,由于牛奶冷却系统格外重要,必须全年全天候工作,因而我们将太阳能和可用的电网电力连系起来成为一个更完美的系统,即便在长时间乌云蔽日的气候或许电网间断的情况下也能正常工作(图1)。

系统描绘的一个要害部分就是处理两套电源(太阳能和电网)与负载配电的控制系统。负载普通为一个冷水箱,它运用一个制冷压缩机将电力动力转化为制冷功并将热能储存起来。然后这部分冷水在早晨和晚间收集牛奶时用于冷却牛奶。另外,还有一套小的电池负载系统用于包管控制系统和制冷泵在没有太阳能和电网电力时正常工作。

我们意识到需求描绘一套嵌入式控制系统以工作各种凌乱算法,还为奶农供应一个简略的操作界面。因而,我们抉择选用NI Single-Board RIO平台和LabVIEW实时模块作为我们的开发系统。


在简略操作界面(图2)的后边是一套凌乱的系统,它连系LabVIEW软件和NI硬件来控制牛奶冷藏系统的工作,并为后续工程分析和改善描绘收集贵重的数据。系统的输入包含温度、电流和流量传感器,输出为数字控制信号,大部分输出是始末对可重装备I/O(RIO)平台内置FPGA硬件编程生成的。

控制软件包含多个异常的且独立的并行工作的比例-积分-微分(PID)控制循环以控制系统温度保持在系统的要害温度点。另外,嵌入式软件为后续分析收集和存储了数据。这套系统的一个特征是协作简略的文本通讯协议及专用的Twitter账号(图3),运用手机通讯--普通偏远区域只需这种通讯办法--发布工作的概要数据。


系统一个重要的方面是动态负载平衡算法。该算法调度系统以太阳能独立供电、电网独立供电或许太阳能与电网联合供电的办法工作(如图4)。动态负载平衡始末运用FPGA平台自行编程、运用PWM信号控制流向制冷压缩机的电力得以完结。


系统由于参与的电池,因而变得更加凌乱。电池在系统中扮演了负载和电源的两层人物。对准这一特性描绘了一套控制算法,用于判定何时电池需求充电、何时电池作为系统的电源。电池控制始末仔细的描绘可以包管电池组一向高效地充电。

结论

运用LabVIEW实时模块和NI Single-Board RIO平台,我们描绘并树立现场实验原型系统,这套系统工作着凌乱的控制算法并收集贵重的工程数据,还系统具有操作便当、易于纠错的特征。系统如今工作于印度南部偏远区域,每天进行牛奶冷却使命。跟着我们向批量生产和商业化方向不断推进,从这个原型上收集的数据将用于后续的系统改善和简化描绘中。

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