一种提取麝香酮的直流电源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种提取麝香酮的直流电源系统及其控制方法，包括采集单元、直流电解电源和监控单元，直流电解电源为电解槽的电解反应提供能源，采集电解反应的温度和直流电解电源的输出电流和电压；监控单元根据采集到的温度、电压和电流，判断电解反应的进程，确定直流电解电源的输出正负极换向的时间并自动换向输出，调节直流电解电源的输出电压和电流，以维持电解反应的持续进行。本发明专利技术不需现场工作人员再时刻观察反应液温度进行人工操作，大大解放了劳动力，同时降低了电解反应的周期，提高了反应物产量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提取麝香酮的直流电源系统及其控制方法。
技术介绍
在国家药典中，麝香酮作为中成药的基本配药，在治疗冠心病心绞痛、血管性头痛、坐骨神经痛等方面具有良好疗效。由于天然麝香十分珍贵，为保护野生动物，麝香酮已能人工合成，其药理作用与天然麝香酮相似。我国能够实现规模化生产合成麝香酮的企业不多，人工合成麝香酮的第一步就是配料进行电解反应，反应的过程控制决定了生成物的品质，也最终影响了麝香酮的产量。影响电解反应的主要因素有反应过程中的温度，电极两端的电压和电流。整个反应过程中要求电解液温度尽量保持恒定，在不同的反应时期还要求不同的电解电压和电流。反应后期，由于电解质的减少以及电极附着物的增加，导致电解反应难以维持。这时要求电极的极性互换，电极附着物自动脱落，电解电流增加，反应持续进行。通过反应后期频繁的切换电极极性，可充分电解反应物，提高电解生成物的产量。由于需求量不大，且功能要求复杂，与电解反应配套的直流电解电源很少有人涉及。早期的配套直流电源设计简单，功能单一，无温度采样，需要现场工作人员不断地观察电解槽内的温度计温度，再手动调节直流电源的输出电压和电流，才能确保电解反应的顺利进行。即便这样，由于不能实时的跟踪调节，导致反应液的温度波动较大，反应后期电极换向不及时，电解生成物产量低，同时延长了整个反应周期，消耗了大量的人力物力。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种提取麝香酮的直流电源系统及其控制方法，本专利技术可以实时跟踪电解反应所需控制参数的变化，依据电解反应进程要求自动调节直流电解电源的输出及换向，维持电解液的温度恒定，解决现有配套直流电源智能化程度低，电解反应不充分，耗时耗力等技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提取麝香酮的直流电源系统，包括采集单元、直流电解电源和监控单元，直流电解电源为电解槽的电解反应提供能源，其中：所述采集单元包括温度采集模块和电压、电流采集模块，所述温度采集模块采集电解槽内电解反应的温度，所述电压、电流采集模块采集直流电解电源的输出电流和电压；所述监控单元根据采集到的温度、电压和电流，判断电解反应的进程，确定直流电解电源的输出正负极换向的时间并自动换向输出，调节直流电解电源的输出电压和电流，以维持电解反应的持续进行。所述电压、电流采集模块同步采集直流电解电源的输出电压和输出电流，同步采集信息是判断电解反应进程的关键数据，不同时刻的同步信息进行对比，能够反映出电解反应的速度和电解液的状态，同时为研究提取麝香酮所需配方的电解反应提供了实时、准确的实验数据。所述直流电解电源，包括整流模块、逆变整流模块和输出换向组件，其中，所述整流模块将交流电转换为直流电，所述逆变整流模块，将直流电转换为电解反应所需的可变直流电压和电流，同时提供输出电压和输出电流的采集点，所述输出换向组件连接逆变整流模块，实现输出直流换向。所述监控单元包括显示模块，显示电解液反应温度，电源输出电压、电流以及电源输出极性方向、电源运行状态和电源控制方式。所述监控单元包括控制模块，具有电源自动和手动控制两种切换模式。自动模式下自动控制直流电源输出，维持电解液的反应温度，并判断换向时刻自动换向输出；手动模式下需人为调节直流电源输出以及输出换向，主要用于电解室内现场实验人员主动干预电解反应进程，进行配方更换等研究实验，同时紧急状况下可手动停机。所述控制模块，在手动控制状态下可调节直流电解电源的输出电压和电流，以及控制直流电源的启停和输出换向。所述控制模块对直流电解电源进行遥信、遥调和遥控。一种提取麝香酮的直流电源系统的控制方法，包括以下步骤：(1)获取电解液温度和直流电解电源的输出电压、电流；(2)根据电解液的温度、变化率和直流电解电源的输出电压、电流的有效值，判断电解反应进程状况；(3)采用模糊控制加PID的控制策略调节逆变整流模块的PWM脉宽占空比，调节电解电源输出电压或电流，将反应液温度维持在设定值，反应后期，当直流电解电源满额输出仍不能满足电解液温度恒定的要求时，判断是否满足换向时间要求，若满足则进行电源输出换向操作。所述步骤(2)中，反应初期，电解液温度较低，但电解反应剧烈，由于反应为放热反应，温度上升率很高，输出电压和电流值接近额定值，约10分钟当电解液温度接近设定值时，控制直流电源的输出，使其稳定在设定值；反应中期，电解液温度保持恒定，输出电压为额定值的50％左右，输出电流为额定值的70％左右，持续时间接近8小时；反应后期，输出电压接近额定值，但输出电流仅为额定值的10％，即电压满额输出仍难以控制温度在设定值，当满足换向条件后直流电源换向输出，电极附着物自动脱落，电解电流增加，反应继续进行，温度回升，通过频繁切换输出电极极性维持反应持续进行，约2小时后经PH试纸测定，判定电解反应结束。所述步骤(3)中，将电解液的实际温度值和温度设定值做差，得到偏差，若偏差在设定阈值范围内，采用PID控制逆变整流模块的PWM脉宽占空比，否则采用模糊控制PWM脉宽占空比，形成电解液温度的闭环控制。这种做法既可在升温阶段获得快速、超调小的模糊控制的优点，又可在恒温阶段获得PID控制消除稳态误差的优点。在抑制和消除干扰方面，模糊控制和PID控制在各自的控制区域内都能充分发挥各自的优势。所述步骤(3)中，构建模糊控制表，根据温度的偏差和温度偏差变化量，结合模糊控制表查询出PWM脉宽占空比的控制量。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术可以实时跟踪电解反应所需控制参数的变化，通过采用模糊控制加PID的控制策略，自动维持反应液的温度恒定，并在电解反应后期自动判断换向的时间进行换向；(2)反应后期，由于电解质的减少以及电极附着物的增加，导致电解反应难以维持。这时要求电极的极性互换，电极附着物自动脱落，电解电流增加，反应持续进行，通过反应后期频繁地切换电极极性，可充分电解反应物，提高电解生成物的产量。(3)智能化程度高，不需现场工作人员再时刻观察反应液温度进行人工操作，大大解放了劳动力，同时降低了电解反应的周期，提高了反应物产量；(4)本专利技术具有良好的人机界面和上位机通信，增强了现场和监控室人员进行数据统计与监控的能力，为改良麝香酮生产工艺提供了充分的原始数据。附图说明图1是本专利技术实施例的一种提取麝香酮的直流电源系统的示意图；图2是本专利技术实施例的直流电解电源的示意图；图3是本专利技术实施例的直流电解电源的人机界面图；图4是本专利技术实施例的监控装置的人机界面图；图5是本专利技术实施例的一种提取麝香酮的直流电源控制方法的流程图。图6是本专利技术实施例的电解液温度自动控制方法的流程图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本实施例提供一种提取麝香酮的直流电源系统，可以包括：采集装置，用于采集电解槽内电解反应的温度，直流电解电源的输出电压和电流。作为一种具体实现方式，采集装置可以具体包括：温度采集单元，用于采集电解槽内电解反应的温度t；直流电解电源输出采集单元，用于采集电解电源的输出电压Udc和输出电流Idc，电压信号和电流信号均同步采集。直流电解电源，安装在配电室，用于根据采集到的温度、电压和电流，自动判断电解槽内电解反应的进程，确定电源输出电压和电流值，必要时为维持电解反应持续进行，判定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取麝香酮的直流电源系统，其特征是：包括采集单元、直流电解电源和监控单元，直流电解电源为电解槽的电解反应提供能源，其中：所述采集单元包括温度采集模块和电压、电流采集模块，所述温度采集模块采集电解槽内电解反应的温度，所述电压、电流采集模块采集直流电解电源的输出电流和电压；所述监控单元根据采集到的温度、电压和电流，判断电解反应的进程，确定直流电解电源的输出正负极换向的时间并自动换向输出，调节直流电解电源的输出电压和电流，以维持电解反应的持续进行。

【技术特征摘要】
1.一种提取麝香酮的直流电源系统，其特征是：包括采集单元、直流电解电源和监控单元，直流电解电源为电解槽的电解反应提供能源，其中：所述采集单元包括温度采集模块和电压、电流采集模块，所述温度采集模块采集电解槽内电解反应的温度，所述电压、电流采集模块采集直流电解电源的输出电流和电压；所述监控单元根据采集到的温度、电压和电流，判断电解反应的进程，确定直流电解电源的输出正负极换向的时间并自动换向输出，调节直流电解电源的输出电压和电流，以维持电解反应的持续进行。2.如权利要求1所述的一种提取麝香酮的直流电源系统，其特征是：所述电压、电流采集模块同步采集直流电解电源的输出电压和输出电流。3.如权利要求1所述的一种提取麝香酮的直流电源系统，其特征是：所述直流电解电源，包括整流模块、逆变整流模块和输出换向组件，其中，所述整流模块将交流电转换为直流电，所述逆变整流模块，将直流电转换为电解反应所需的可变直流电压和电流，同时提供输出电压和输出电流的采集点，所述输出换向组件连接逆变整流模块，实现输出直流换向。4.如权利要求1所述的一种提取麝香酮的直流电源系统，其特征是：所述监控单元包括显示模块，显示电解液反应温度，电源输出电压、电流以及电源输出极性方向、电源运行状态和电源控制方式。5.如权利要求1所述的一种提取麝香酮的直流电源系统，其特征是：所述监控单元包括控制模块，具有电源自动和手动控制两种切换模式。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟晓莉，迟恩先，
申请(专利权)人：迟晓莉，迟恩先，
类型：发明
国别省市：山东;37