Nara-auto.ru

Автосервис NARA
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Система avr для контроля и регулировки нагрузки двигателя

Система avr для контроля и регулировки нагрузки двигателя

28.10.2012 10:43 | Автор: Корыстов Сергей | | |

Многообразие материалов на эту тему практически не оставляет шансов на оригинальность, но кое-что можно представить, дабы сократить время на поиск нужных решений и обозначить «подводные камни». И прежде всего представить практическое, без академичности, которая векторными диаграммами управления и матрицами отпугивает многих, а привлекает только тех, кому нужен реферат потолще.

Необходимо отметить, что выбор индуктивной нагрузки, коей является двигатель, вовсе не отвергает данное решение для управления освещением или нагревательными элементами. Двигатель, достаточно капризный элемент и не всякий подходит для данной схемы. И более того, режим плавного управления мощностью двигателя не всегда удается осуществить. Это зависит от многих факторов: мощность двигателя, инерционность нагрузки на валу, реактивные и активные параметры обмоток. Для надёжного решения всех этих проблем предназначены частотные инверторы. Тем не менее, данная схема значительно проще по сложности, чем частотное управление и иногда обеспечивает приемлемые результаты.

Вот совокупность всех аспектов проблемы управления:

  • Прежде всего, слово «микроконтроллер» в заглавии статьи, говорит о том, что управлять нагрузкой необходимо не потенциометром, (таких решений предостаточно), а именно микроконтроллером.
  • Обязательное наличие гальванической развязки.
  • Плавное управление мощностью, а не старт-стопное.
  • Контроль перехода через ноль (Zero-Cross).
  • Некоторые особенности выбора сглаживающего фильтра RC snubber.
  • Программная реализация событий управления на примере Atmega16A.
  • Обзор аналогичных решений в Интернете.

Схема 1. Узел управления нагрузкой.

Схема 2. Датчик перехода через ноль (Zero-Cross).

Цепи:

  • VCC – 5 вольт, питание низковольтной части узла, полученное стабилизатором напряжения;
  • GND – общая точка низковольтной части;
  • DRV – выход микроконтроллера, для управления нагрузкой (PC6 для Atmega16A);
  • ZERO — вход TTL-сигнала (PD2/INT0 для Atmega16A) от события перехода через ноль сети 220;
  • L,N — фаза и нейтраль сети 220;

Элементы:

  • MOC3052 — оптотриак (симистор), обеспечивающий гальваническую развязку;
  • BT136 — триак (симистор), обеспечивающий управление мощной нагрузкой;
  • BC847 – транзистор, управляющий MOC3052;
  • R1,R2 – делитель, запирающий транзистор по умолчанию.
  • RS,CS — сглаживающий фильтр RC snubber, необходимый только для индуктивной нагрузки.
  • PC814 — оптрон датчика Zero-Cross;
  • RZ0,RZ1 — токозадающие резисторы, двухваттные;
  • SN74HC14D – триггер Шмидта, для повышения помехоустойчивости;
  • М — двигатель, схема включения типа «звезда»;
  • CF — фазосдвигающий конденсатор.

Диаграмма фазового управления.

Оптрон PC814 обладает той особенностью, что содержит два внутренних светодиода, и реагирует на разнополярное напряжение при токе 10 мА. Поэтому характер импульсов сигнала ZERO именно такой, как показано на диаграмме. На токозадающих сопротивлениях RZ0 и RZ1 падает практически всё напряжение питающей сети, поэтому на их ваттности не надо экономить. Вместо двух последовательных сопротивлений можно использовать одно, соответствующего типа.

Сигнал ZERO попадает на микроконтроллер PD2/INT0 и вызывает аппаратное прерывание ниспадающим фронтом. Как будет показано далее, программа обработки прерывания запускает счетчик, время работы которого и будет определять фазовую задержку включения симистора относительно события перехода через ноль. Сигнал DRV формируется этой задержкой. На диаграмме показано, что передний фронт сигнала DRV смещается так, что энергетика на нагрузке уменьшается синхронно, через каждые 10 миллисекунд. Этого можно достичь только программным способом.

Если задача управления нагрузкой простая (включить/выключить) , то датчик Zero-Cross можно и не применять. Однако его использование уменьшает помехи при коммутации сильноточной нагрузки, да и режим, в котором пребывает силовой симистор более щадящий и он меньше нагревается. Используя данный подход в полном объеме, можно строить достаточно сложные воздействия на двигатель.

В представленной схемотехнике имеется один не большой «подводный камушек», о который можно споткнуться. При инициализации микроконтроллера может пройти достаточное время, это связано с конкретной задачей, когда его выходные сигналы находятся в третьем состоянии. В течении этого времени необходимо запереть транзистор BC847. Иначе возможен скачек напряжения, который пройдет на нагрузку.

Сглаживающий фильтр RC-snubber.

Необходимо иметь в виду, что при отключении и включении симистора из-за реактивного сопротивления обмоток может возникать короткий бросок и даже затухающие колебания на нагрузке. Для предотвращения этих бросков служит фильтр RS, CS. В литературе по триакам приводятся номиналы этих элементов: RS = 39 Ом, CS = 0.01 мкФ. При этом для мощности RS нет рекомендаций. Мой практический опыт говорит о том, что сопротивление RS горит так, что выгорает весь узел с симистором. При этом оборудование испытывалось, собственные колебания подавлены, работа стабильная, но иногда у заказчика происходит пробой узла. Причины этих возгораний носят случайный характер и систематизации не поддаются. Можно только предположить, что причиной может быть не сам узел симистор – двигатель, а наводимая на него через питающую сеть импульсная помеха от другого оборудования.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора дааз москвич 412

И так, для подавления собственных колебаний представленные номиналы вполне оправданы, и вообще-то не критичны. RS должно быть того же порядка, что и активное сопротивления двух обмоток (схема «звезда»). Собственные колебания могут быть от 1 до 10кГц. На этой частоте реактивное сопротивление CS от 16кОм до 1.6кОм, поэтому всё напряжение приложено к CS. Гораздо хуже, когда возникает внешняя импульсная помеха, её параметры не известны.

Поэтому мои рекомендации таковы:

RS эквивалентно активному сопротивлению обмоток, а мощность не менее двух ватт. CS большего номинала чем 0.01 мкФ, с напряжением 400V и более.

Вот здесь есть интересные материалы на эту тему:

Программная реализация управления.

Пример программы реализован в проекте AVR-studio Ver 4.18 build 716.

  • Частота процессора 8 МГц внутренняя без кварца.
  • Регистр счетчика TCCR2 настроен на внутреннее прерывание с периодом 20 мкс.
  • Программа обработки этого прерывания SIGNAL(SIG_OUTPUT_COMPARE2) вызывает процедуру drv_act().
  • Процедура drv_act() в зависимости от флага drv_faza0 запускает счетчик задержки относительно момента перехода через ноль.
  • Процедура обработки прерывания SIGNAL (SIG_INTERRUPT0) от датчика Zero-Cross управляет флагом drv_faza0.
  • Весь период полуволны в 10 мс разбивается на 500 значений задержки.
  • В массиве pwm_array[] заранее формируется набор задержек. Перебор индекса массива происходит в программе обработки прерывания SIGNAL (SIG_INTERRUPT0).

Более подробно см. проект.

Ниже будет описано, что можно получить, манипулируя полуволнами, но автор, работая над реальным проектом управления двигателем, не ограничился статическими значениями задержек. Для более стабильного результата была реализована следящая система поддержания заданных оборотов двигателя на основе тахометра. Программно это поддержано в процедуре NormalCtrl(), но описания этой части не входит в рамки данной статьи.

Управление двигателем с помощью манипуляций полуволнами.

  • Двигатель: асинхронный , 3 фазы, 250 Ватт, 220 В, 2730 об/мин, тип АИР56В2N3.
  • Фазосдвигающий конденсатор CF = 10мкФ х 400 В.
  • Активное сопротивление каждой обмотки Ra = 39 Ом.
  • RS = 46 Ом, CS = 0.22 мкФ.
  • Двигатель не нагружен, холостой ход.
  • Напряжения снимались через резистивный делитель относительно нейтрали N.

На диаграммах 1,2,3 зелёный график – напряжение на нагрузке (LOAD), жёлтый график – точка между сопротивлением RZ1 и PC814, она показывает реальные моменты перехода через ноль.

При определённой задержке фазы включения симистора, близкой к той, что показана на диаграмме 1, наблюдалась устойчивая работа двигателя на оборотах в два раза меньше максимальных. Однако незначительное уменьшение этой задержки, приводило к тому, что двигатель, постепенно разгоняясь, выходил на полные обороты и симистор открывался полностью, игнорируя управляющее воздействие.

Управление двигателем, старт
Диаграмма 1. Начало вращения, постепенный набор оборотов.

Управление двигателем, разгон
Диаграмма 2. Обороты, близкие к максимальным, вырождение участков закрытого симистора.

Обороты, близкие к максимальным, вырождение участков закрытого симистора
Диаграмма 2. Обороты максимальные, симистор открыт.

Можно предположить, что срыв работы симистора, как управляющего элемента, объясняется динамическим изменением реактивной составляющей сопротивления обмоток двигателя, в результате чего симистор переходит в открытое состояние. К этим сложностям добавляется то обстоятельство, что неустойчивость симистора так же зависит и от момента на валу двигателя. Если удалось подобрать фазы задержек на холостых оборотах, то при нагрузке для устойчивой работы эти параметры будут совершенно иными.

Однако же заставить работать двигатель на оборотах, кратных максимальным можно. Получить достаточно плавную регулировку, правда, не получится. Самое же проблематичное это получить вращение двигателя при оборотах в диапазоне 0.75MAX < RPM < MAX. В этом диапазоне скоростей как раз и происходит чаще всего срыв симистора.

Устойчивая работа на оборотах RPM < 0.5MAX. Выделение полуволн
Диаграмма 4. Устойчивая работа на оборотах RPM < 0.5MAX. Выделение полуволн.

Управление симистором. Дальнейшее уменьшение оборотов
Диаграмма 5. Дальнейшее уменьшение оборотов.

Управление симистором. Устойчивая работа, выделение целых волн.
Диаграмма 6. Устойчивая работа, выделение целых волн.

Как видно на диаграммах 4,5,6 работа двигателя была устойчивой при скорости вращения меньше половины максимальной. Необходимо отметить, что момент на валу так же был не малый, остановить вал рукой было сложно. Проблемой такого управления была повышенная низкочастотная вибрация, и нагрев двигателя. На диаграмме 6 угроза потери управления уже наметилась характерной модуляцией участков закрытого симистора.

АВР для генератора

Среди альтернативных источников энергии широкое распространение получили различные виды генераторов электрического тока. При внезапном отключение электроэнергии возникает необходимость в быстром запуске резервного источника, чтобы предотвратить нарушение жизнеобеспечения объекта. Ручной запуск достаточно сложен и требует специальный знаний. Поэтому в подобных ситуациях функция запуска выполняется автоматически. Система АВР для генератора позволяет в считанные секунды включить агрегат и возобновить подачу питания. В рабочем процессе участвуют два магнитных пускателя и реле, контролирующее наличие напряжения в щите и систему автозапуска в самом генераторе.

Читайте так же:
Регулировка ремня вариатора сафари на мотобуксировщик

АВР для генератора: что это такое

АВР – расшифровывается как автоматическое включение (ввод) резерва. Под резервом подразумевается какой-либо генератор, вырабатывающий электрический ток, в случае прекращения энергоснабжения объекта. Основной функцией АВР является своевременное переключение нагрузки между двумя источниками. Некоторые АВР настраиваются вручную, однако большинство устройств управляются автоматически, по сигналу о потере напряжения, в том числе и АВР для бензогенератора.

АВР для генератора

Одним из важнейших показателей, необходимых для автоматического управления служит напряжение, которое контролирует первичная обмотка. Сам переключатель обеспечивает изоляцию резервного генератора от переменного тока, поступающего из общей электрической сети. В этот период генератор находится во включенном состоянии и обеспечивает подачу временного питания потребителям.

Работа автоматического ввода резерва осуществляется следующим образом:

  • При отключении электричества через АВР генератору поступает команда о начале работы.
  • После поступления на устройство сигнала о готовности генератора, АВР осуществляет его соединение с домашней электрической сетью.
  • При возобновлении подачи электроэнергии в частный дом, АВР получает соответствующий сигнал и отключает резервное устройство.
  • Одновременно автоматически переключается проводка между генератором и домашней сетью.

В случае необходимости можно выполнить настройку переключений с целью обеспечения питания только наиболее важных электрических цепей и участков. В качестве приоритетных назначаются системы отопления помещений, охлаждения оборудования и другие дополнительные схемы. Более сложные распределения применяются для крупных систем резервных установок, образующих мягкую нагрузку, плавно переходящую из синхронизированного генератора туда и обратно. Как правило эти установки применяются для того, чтобы сократить величину пиковых нагрузок.

Подключение АВР

Перед тем как выполнять подключение, необходимо правильно разместить все детали в электрическом щите. Они устанавливаются таким образом, чтобы не было пересечений проводников, обеспечивался свободный доступ к контактам и клеммам. После этого выполняется подключение силовой части АВР и контроллеров в соответствии с принципиальной электрической схемой.

Коммутация силовой части и контроллеров осуществляется с помощью контакторов. После всех подключений выполняется непосредственное соединение АВР с генератором. Правильность и качество подключений и соединений проводников и других элементов проверяется с помощью мультиметра.

При использовании обычного режима, когда подача напряжения производится от обычной ЛЭП, в системе АВР срабатывает автоматика для генератора и происходит включение первого магнитного пускателя, подающего напряжение к щиту частного дома. С наступлением аварийного режима, при котором напряжение в сети отсутствует, при помощи реле выполняется отключение магнитного пускателя № 1 и подача сигнала генератору на производство автозапуска. После начала работы генератора в щите АВР наступает срабатывание второго магнитного пускателя, через который напряжение начинает поступать на распределительный щит домашней электрической сети.

Работа в таком режиме будет продолжаться до появления основной подачи электричества или до окончания горючего в самом генераторе. Когда основное напряжение включается в сеть, генератор и магнитный пускатель № 2 выключаются, а магнитный пускатель № 1, наоборот, включается, и вся система переходит на обычный режим работы.

Установка щита автоматического ввода резерва выполняется после электросчетчика. Таким образом, во время работы генератора учет потребленной электроэнергии не производится. Кроме того, щит АВР для генератора устанавливается до основного щита домашней сети. В результате, он оказывается установленным между счетчиком электроэнергии и распределительным щитом.

Если суммарная мощность потребителей, имеющихся в доме, превышает возможности генератора или сам агрегат недостаточно мощный, на его линию подключаются только те приборы и оборудование, которые действительно необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности объекта до того момента, пока не будет включено основное электропитание.

Как самому изготовить АВР

Устройства, оборудованные автозапуском отличаются высокой стоимостью, поэтому рекомендуется собрать АВР для генератора своими руками, используя те же элементы, что и в заводских моделях.

Основной и наиболее дорогостоящей частью автомата является универсальный контроллер. В качестве силовой части используются контакторы, выполняющие непосредственное переключение с общей сети на локальную сеть генератора. Для размещения всех деталей понадобится щит или шкаф, наиболее подходящий по размерам для данного устройства. В качестве блока питания схема АВР для генератора рекомендует использовать специальный центр управления на 1-3А, а в переключателе должны быть три уровня рабочих режимов. Следует заранее приготовить электрические инструменты, кабель и соединители.

Для обеспечения качественной сборки avr для генератора необходимо соблюдать определенные рекомендации и порядок действий. При самостоятельном выборе контроллера нужно обращать внимание на наличие инверсной воздушной заслонки. Данный элемент очень полезен для генератора, оборудованного механической заслонкой. Выбирая контакторы, следует ориентироваться на их пропускную способность. При отсутствии в приборе электромеханической защиты, ее нужно приобрести отдельно.

Читайте так же:
Синхронизация времени час летнее время

Для того чтобы собрать АВР своими руками, схема предусматривает автоматическое контролирующее устройство, которое должно иметь нормальное постоянное напряжение. Выполнение этого условия возложено на блок питания. Обычно используется аккумулятор повышенной мощности, поскольку при значительных нагрузках он очень быстро разряжается. С помощью этого блока питания происходит регулировка выходящего напряжения. Все детали рекомендуется приобретать только в проверенных специализированных торговых точках, отдавая преимущество продукции наиболее известных производителей.

Сборка начинается с установки внутри электрического щита всех деталей и элементов. Монтаж осуществляется таким образом, чтобы не было пересечений проводников между собой, а контакты и клеммы были доступны. Для сборки используется схема подключения АВР к генератору. После этого подключаются контроллеры и силовая часть.

Следует обратить серьезное внимание на недопущение параллельного включения генератора с городской электрической сетью. В этом случае агрегат может быть серьезно поврежден, вплоть до полного выхода из строя. Для того чтобы избежать подобных негативных последствий, рекомендуется воспользоваться специальными щитами, обеспечивающими автоматическое или ручное переключение на автоматический ввод резерва. Это могут быть различные виды сильноточных коммутаторов нагрузки или автоматических регуляторов напряжения генератора.

При подключении нужно учитывать наличие двух кабелей, входящих в щит АВР. Один из них относится к основной сети, а другой – к резервной. При различных алгоритмах работы происходит их поочередное переключение. На выходе к потребителям протягивается единственный силовой кабель.

Система avr для контроля и регулировки нагрузки двигателя

AVR АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ ОТ 1,5 МВТ ДО 6 МВТ
ДЛЯ БЕСЩЁТОЧНЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ И ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ

Микропроцессорный автоматический регулятор возбуждения серии AVR, производства Группы компаний «Энергия», предназначен для питания автоматически регулируемым током обмоток возбуждения бесщеточных возбудителей турбо и гидрогенераторов мощностью от 1,5 до 6 МВт во всех эксплуатационных режимах. Регулятор выполняет все функции управления, защит и сигнализации о состоянии системы возбуждения.

AVR Автоматический регулятор возбуждения. Группа компаний "Энергия"

Внешний вид автоматического регулятора возбуждения,
навесного исполнения для ГТУ малой мощности

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ AVR

Значение

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ AVR

Применение

Регуляторы AVR могут также использоваться для комплектации систем возбуждения генераторов других серий и типов, а также при реконструкции электромашинных, высокочастотных и бесщёточных систем возбуждения генераторов, имеющих в своём составе аппаратуру управления и регулирования, выполненную на базе панелей ЭПА, регуляторов РВА-62, станций управления ШДЭ-76, устройств АРВ-Р и др

Состав

В состав бесщёточной системы возбуждения входят:

  • Бесщёточный возбудитель, устанавливаемый на валу генератора;
  • Регулятор и преобразовательный трансформатор, подключаемый на зажимы статора генератора.

Регулятор представляет собой конструктивно законченный блок, в состав которого входят:

  • Силовая секция;
  • Секция управления.

По условиям эксплуатации блок регулятора может размещаться в отдельном шкафу или в одной из панелей щита управления генератора.

Обеспечивает

  1. Работы генераторов в режимах:
    • Начальное возбуждение;
    • Холостой ход;
    • Включение в сеть методами точной, синхронизации и самосинхронизации;
    • Работу на сеть или автономную нагрузку.
  2. Местное или дистанционное изменение уставки напряжения со скоростью 0,5% в секунду в диапазоне от 80% до 110%, относительно номинального напряжения генератора;
  3. Поддержание напряжения генератора, задаваемого уставкой с точностью не хуже 1% относительно установленной статической характеристики;
  4. Независимость напряжения на выводах генератора в режиме холостого хода при изменении частоты от 47 Гц до 52 Гц;
  5. Форсировку тока возбуждения до предельных значений по кратности при возмущениях, вызвавших снижение напряжения на выводах генератора на 10% ÷ 20% и более;
  6. Автоматическое ограничение тока возбуждения при достижении двухкратного значения тока ротора генератора;
  7. Ограничение тока возбуждения возбудителя по времязависимой характеристике в соответствии с данными по перегрузке генератора;
  8. Гашение поля (развозбуждение) генератора путем гашения поля бесщеточного возбудителя;
  9. Программное начальное возбуждение;
  10. Устойчивое регулирование тока возбуждения генератора при резкопеременных нагрузках, вплоть до отдельных набросов нагрузки, вызванных одновременным включением асинхронных двигателей с общей мощностью до 30% номинальной мощности генератора;
  11. Ограничение минимального тока возбуждения до величины, не допускающей переход генератора в режим глубокого потребления реактивной мощности;
  12. Устойчивое распределение реактивной мощности без использования группового регулирования или поперечных уравнительных связей между несколькими, параллельно включенными на уровне генераторного напряжения, однотипными генераторами соизмеримой мощности;
  13. Разгрузку генератора по реактивной мощности и отключение его от сети.

Условия эксплуатации

Автоматический регулятор возбуждения AVR изготавливается в климатическом исполнении УХЛ, категория размещения 4 по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 со следующими воздействующими климатическими факторами:

  • Температура окружающей среды от +1 до +40 о С;
  • Высота над уровнем моря до 3000 м;
  • Относительная влажность не более 80% при температуре +25 о С;
  • Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли в концентрациях, снижающих уровень изоляции до недопустимых пределов;
  • Степень защиты – IP20; IP23 и IP 54 по ГОСТ 14254.
Читайте так же:
Как отрегулировать клапана ман f90

По условиям эксплуатации в части механических факторов автоматический регулятор возбуждения AVR имеет группу механического исполнения М39, при этом ускорение вибрации пола помещения не должна быть более 2,5 м/сек 2 при частотах в диапазоне от 0,5 Гц до 100 Гц, степень жесткости – 8.

Испытания

Автоматический регулятор возбуждения AVR прошел испытания на электродинамической модели ОАО «НИИПТ» (г. Санкт-Петербург) и имеет экспертное заключение о возможности применения на генераторах любой мощности.

Гарантия

Изготовитель гарантирует соответствие AVR требованиям действующей технической документации при соблюдении потребителем условий транспортирования, хранения и эксплуатации.

Гарантийный срок эксплуатации устанавливается 12 месяцев со дня ввода AVR в эксплуатацию, но не более 24 месяцев со дня отгрузки заказчику.

КОМПАНИЯ ВЫПОЛНЯЕТ

  • Шеф-монтаж, наладку и испытание систем возбуждения;
  • Гарантийное и послегарантийное обслуживание;
  • Модернизацию и ремонт систем возбуждения машин, находящихся в эксплуатации;
  • Обучение обслуживающего персонала;
  • Технические консультации по выбору оборудования систем возбуждения.

Специалисты компании «Энергия» ответят на все интересующие Вас вопросы о ситемах возбуждения, помогут в выборе необходимого автоматического регулятора возбуждения турбогенераторов и гидрогенераторов для Ваших технических задач, предоставят Вам квалифицированную консультацию.

Сопутствующие оборудование
Преобразовательные трансформаторы сухие. Группа компаний "Энергия"ШУВ-1К Автоматическая система возбуждением. Группа компаний "Энергия"ШУВ-2К Автоматическая система возбуждением. Группа компаний "Энергия"ШУВ-2К Автоматическая система возбуждением для РДЭС АЭС. Группа компаний "Энергия"

Группа компаний «Энергия» поставляет для промышленных объектов и объектов энергетики сухие трансформаторы 3/6/10/20 кВ от 20 кВА до 20 МВА, которые производятся группой компаний «Энергия» и были разработаны на производственных площадках в России с учетом многолетнего опыта изготовления и особенностей климатических условий эксплуатации на территорииРоссии. Данными трансформаторами группа компаний «Энергия» так же комплектует производимое ей оборудование:системы возбуждения и высоковольтных преобразователи частоты, т.о. имея полный цикл производства.

Трехфазный сухой преобразовательный трансформатор с открытыми обмотками, пропитанными эпоксидной смолой методом вакуум-давление ( VPI ) с последующей высокотемпературной сушкой изготавливается из фольги ( Al / Cu ) или провода.

Межфазный барьер и цилиндры – стекловолокно;

Проводник из электротехнической алюминиевой или медной ленты;

Межвитковая изоляция арамидная бумага NOMEX ® ;

Бандаж — стеклобандажная лента;

Специальная пропиточная эпоксидная смола с улучшенными диэлектрическими свойствами обеспечивает консолидацию обмоток и надежную защиту от воздействия окружающей среды;

Класс нагревостойкости обмоток Н/Н (180°С);

Охлаждение естественное воздушное. Применены вертикальные и горизонтальные каналы охлаждения;

Низкие шумы при эксплуатации;

Специально разработанная конструкция с использованием негорючих и огнестойких материалов, обеспечивающих отсутствие частичных разрядов;

Разборный стальной кожух, покрытый порошковой краской;

Температурные датчики Pt -100 и блок контроля температуры для обеспечения термоконтроля.

Эти преимущества обусловлены современной технологией производства применяемой при изготовлении трансформаторов.

При модернизации существующих РТП и КТП возможна замена без реконструкции помещений.

Микроконтроллерный регулятор мощности на Atmega16

На фото представлен действующий макет регулятора мощности, схема которого (с небольшими доработками) используется в реальной действующей установке. Цель публикации ознакомить коллег с практической реализацией принципов регулирования мощности в замкнутом контуре регулирования (т.е. регулирование с обратной связью по току, по напряжению, или скорости), с микроконтроллером Atmega16 в качестве регулятора. В нижней части фото расположен стандартный шунт 75ШСМ-10-0.5.

Микроконтроллер в данном случае представляет собой часть замкнутого контура регулирования. Его задача выдавать на регулируемый объект управляющее напряжение и контроль тока в нагрузке. На программное обеспечение возложена задача, передавать напряжение ЦАП, контролировать его при помощи АЦП, а также после несложной доработки программы — поддерживать величину выходного напряжения в заданных пределах.

Я постарался максимально упростить программу и сделать ее доступной для понимания даже начинающих радиолюбителей желающих познакомиться с AVR микроконтроллерами.

Содержание / Contents

Внимание! Если у Вас нет LCD дисплея, просто закомментируйте строки, относящиеся к дисплею, и схема будет работать. Контроль можно осуществлять и по приборам.

↑ Работа регулятора по принципиальной схеме

↑ Драйвер

Драйвер предназначен для согласования уровней сигналов МК и мощного полевого транзистора. В данной схеме драйвер включен как драйвер нижнего плеча. Драйвер представляет собой электронный ключ и собран из доступных деталей. Для безопасности работы и защиты схемы управления, силовая часть и схема управления разделены оптронной развязкой VU1. При инициализации МК на вход оптрона подается уровень 1. Оптрон открывается и шунтирует базы транзисторных ключей на землю. Так как транзисторы разной проводимости один транзистор будет открыт, а другой закрыт. При нуле на базах транзисторов открывается транзистор VT2 и замыкает затвор полевого транзистора на землю – транзистор закрыт. При поступлении на оптрон импульсов управления поочередно открывается то один, то другой транзистор, подавая на затвор мощного КМОП-транзистора или +15в или 0. Питание драйвера осуществляется простым параметрическим стабилизатором, собранным на VD2, VD3, R17, C4.

Читайте так же:
Как правильно отрегулировать клапана на днепре

Данная схема настраивалась на напряжении 30 Вольт , поэтому номиналы деталей драйвера даны конкретно для данного напряжения (хотя схема устойчиво работала и при 18 вольтах). Так как Вам, вероятно, предстоит работать с другими напряжениями вплоть до1000 Вольт , придется, пересчитать сопротивление и мощность балластного резистора R17, а также заменить диод VD2 на более высоковольтный. Так как у меня в схеме применен полевой транзистор 17N80C3: ток 17 Ампер , напряжения 800 Вольт я склонен считать, что данный драйвер будет работать с любым мощным полевым транзистором. Можно так же использовать уже готовый драйвер типа IR, которых на рынке радиодеталей достаточно широкий ассортимент. Данный драйвер может работать как драйвер нижнего плеча так и верхнего. Но лучшие результаты он показал при включении драйвером нижнего плеча.

Для получения высокой точности преобразования АЦП входной сигнал должен быть отфильтрован от помех. Для подавления помех в схеме применен ФНЧ собранный на ОУ DA1. Хорошие результаты показал и фильтр Чебышева четвертого порядка, но он несколько сложнее и поэтому выбор был сделан в пользу данного фильтра. Недостатком данного ФНЧ является его инерционность. При деталях указанных на схеме номиналах, фильтр подавляет помехи, начиная с частоты порядка 10-12 Hz. Отфильтрованный сигнал поступает на вход масштабирующего усилителя DA2. Для более качественной обработки входного сигнала в схему желательно ввести дополнительный каскад усиления с Кус.= 2, при этом пересчитать коэффициент усиления DA2 и уменьшить номинал резистора R10 до 1.2к. При помощи RP1 масштабирующего усилителя производится окончательная подгонка параметров измерительной системы АЦП.

↑ Наладка

Регулятор, собранный из исправных деталей и без ошибок в монтаже в наладке не нуждается, и вам остается только произвести калибровку регулятора, т.е. привести к равенству значения измеряемого тока и измерительной системы АЦП МК. К сожалению, я не могу дать конкретные рекомендации по калибровке схемы, так как не знаю, что Вы будете использовать в качестве датчика, поэтому ограничусь общими рекомендациями по настройке АЦП. АЦП в данной разработке 10 разрядное, т.е. представить его можно как 210 = 3FFh = 1023 дискрет (единиц).

Калибровку производим в следующей последовательности:

1. Включаем устройство и нажимаем на кнопку ПУСК. На 40 выводе ATmega16 замеряем напряжение и резистором RP2 балансируем (т.е. добиваемся нулевого напряжения входного сигнала) контролируя показания и по верхней шкале LCD дисплея и по прибору (ориентируемся по прибору). Получив 0 на выходе усилителя, переходим к следующему этапу.

2. Рассчитываем коэффициент усиления масштабирующего усилителя. Исходим из того, что стандартные шунты имеют выходное напряжение Umax. = 75mv, а АЦП входное напряжение Umax =5000mv – вычисляем коэффициент усиления масштабирующего усилителя, считая, что сопротивление резистора RP1 = 0. Коэффициент усиления рассчитываем по формуле Кус= Uвых /Uвх = 5000/75 ≈ 66.6. Резистор R12 выбираем произвольно равным 2к (3, 4, 5к – для нас это не суть важно) и рассчитываем сопротивление резистора R11 по формуле: R11= R12 (Кус-1) ≈ 130к, а окончательную настройку производим резистором RP1. При токе 10 Ампер на входе АЦП (40 ножка ATmega16) напряжение должно быть равно 5 Вольт .

3. Масштабируем шкалу измерений АЦП. Стандартные шунты, как правило, имеют выходное напряжение 75мВ. Настроив масштабирующий усилитель на выходное напряжение 5в, мы можем, меняя шунты измерять токи в широких пределах, не подстраивая входную часть схемы. Расчеты произведены для 10 амперного шунта. Так как у нас АЦП 10 разрядное, в десятичном виде = 1023. Коэффициент рассчитываем по формуле: К = Iшунта / 1023 = 10a / 1023 ≈ 0.009775. Полученный результат вставляем в строку 28 программы.

Аналогичным образом можно рассчитать значение коэффициента любого в том числе и самодельного шунта на любой ток .

↑ Файлы:

— Программа написана на языке С и откомпилирована CVAVR 1.25.9
— Описание работы регулятора по принципиальной схеме и принципиальная схема регулятора.
prilozhenie.7z 319.21 Kb ⇣ 376

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector