DSP在污水处理溶解氧控制方面的应用.pdf

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1、第卷第期电子设计工程年月雇污水处理溶所氧搜刎方面的应用李军生欧卫斌李为民宝鸡文理学院电气系陕西宝鸡摘要!针对连续循环曝气系统污水处理中溶解氧浓度控制存在的实时性差溶解氧浓度波动范围偏大运行费用较高等问题建立溶解氧环速度环和电流环组成三闭环的系统模式达到对溶解氧的稳定控制以作为主控芯片通过对风机施以的矢量变频调速控制以控制风机的鼓风量同时对溶解氧施以预估补偿控制消除对溶解氧控制的滞后提高系统的鲁棒性在不同阶段溶解氧参数稳定效果好出水水质指标明显提高系统具有良好的动态性能系统硬件电路简单经济性价比高有较高的实用价值关键词!连续循环曝气系统溶解氧预估器磁场定向控制矢量变频调速中图分

2、类号!!文献标识码!文章编号!"!!!!!!当前随着水资源的不断减少水质污染日益严重人类反应池存在纯滞后特征易使系统控制产生振荡致使生存受到严重威胁污水处理与再循环利用已成为解决该危反应池内溶解氧浓度忽高忽低严重影响了出水的质量机的有效手段之一目前国内外城市污水处理厂处理工艺采用型作为主控芯片充分利用它所大都采用一级处理和二级处理一级处理是采用物理方法具有的实时运算能力丰富电机控制外围电路和接口资源主要通过格栅拦截沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂对罗茨风机电机实行转子磁场定向矢量的变频控制使电机粒等物质二级处理则是采用生化方法主要通过微生物的能根据溶解氧的需要工作于不同的转

3、速确保溶解氧生命运动等手段来去除废水中的悬浮性溶解性有机物以及的浓度恒定同时在系统中引入预估控制从而保证出氮磷等营养盐连续循环曝气系统!水水质的要求工艺它是现阶段在污水处理工艺中一种污水处理中溶解氧的控制原理较先进的处理工艺是一种连续进水式曝气系统其生物处理核心是反应池除磷脱氮降解有机物及悬浮物污水处理中溶解氧的大小是由鼓风机的鼓风量的大等功能均在该池内完成它要求反应池分别工作于好氧缺小决定的而鼓风量的大小与风机叶片旋转的快慢有关这氧厌氧种不同的时段使污水在好氧缺氧的反复中完样就可以根据反应池中的溶解氧的需要控制风机的转速成去碳脱氮并在好氧厌氧的反复中完成除磷由于其通过建立溶

4、解氧环速度环和电流环组成三闭环的系统模曝气设备一般为罗茨风机和鼓风机这样也就使风机根据好式实现对溶解氧的恒定控制氧缺氧厌氧种不同时段溶解氧浓度的需要起起停停速度环和电流环作为内环主要用于对风机电机的转速造成风机频繁的起动停车致使设备运行费用高同时由于和电流进行控制以适应溶解氧环的需要风机电机一般收稿日期!#$$稿件编号!基金项目!宝鸡文理学院重点项目宝鸡文理学院项目作者简介李军生男陕西宝鸡人副教授研究方向电力电子及传动智能控制%"!电子设计工程"!"#采用三相交流异步电动机在此采用转子磁链定向的矢量变制转矩的电流分量电流分量给定信号与经过坐标变换的频控制其控制原理如图所示电机

5、实际电流分量比较通过电流调节器的运算其输出量经逆变换得到"#空间模块根据这个信号计算的占空比生成波驱动逆变器产生可变频率和幅值的三相正弦电流输入电机定子驱动电机以一定的转速运行对污水进行鼓风加氧调节溶解氧的大小从而达到控制反应池内溶解氧大小的目的控制出水水质"#$!系统的硬件电路与劝能该系统主要由主电路控制电路检测反馈与保护电图三相交流异步电动机控制结构框图路来组成其系统组成的原理框图如图所示主电路由整!流器逆变器电机组成采用三菱公司智能功率模块其内部有高速低损耗共只组成三相全只要保持与轴垂直电机的转矩方程为桥逆变电路并且内部集成有驱动电路过电压过电流过!!!热及欠电压等故障

6、保护电路当故障时发出信号通过式中为转子磁极对数!为转子磁场在定子上的耦合磁的外部中断封锁输出脉冲从链为定子电流矢量"在轴的分量通过控制来控而保护免受损坏为避免电机制动时产生过高的泵生电制转矩实现对电机转速的变频控制压设有能耗制动时的能量泄放控制溶解氧环作为外环主要完成对反应池内的溶解氧的大小进行无静差控制由于反应池属于大滞后惯性环节为提高系统的动态性能为此引入改进的预估控制环节其原理图如图所示图改进的预估控制器简化框图图中为主控制器的传递函数为辅助控制图系统的硬件电路框图器的传递函数为控制对象不含滞后环节的传递函数从图中可以看出它是在经典的预估器的基础上经控制电路主要由上位机

7、输入输出接口等效变换后获得的改进后的预估控制器可以等效为电路等组成采用高性能的静态技术主先通过预估器将原有的控制对象经控制器的反馈修频达时钟周期提高了系统实时控制的能正后再用控制器对等效对象进行控制由于等效对象中力片内!位的!位!位的增加了一个开环零点使得系统的截止频率增大从而可在!位一次可编成的存储器位转换器由控制器进行控制时得到较快的响应同时控制器可达个输出通道达个使控制系统的价格大大降低使等效对象的闭环极点分布在合适的位置从而得到更好的而且体积缩小可靠性提高控制性能根据转速环的等效传递函数和反应池