Главная | Обратная связь

Разработка системы управления силового инвертора

 

Под системой управления и защиты преобразовательного устройства понимают совокупность узлов и элементов, обеспечивающих формирование управляющих сигналов с заданными параметрами и по заданному алгоритму управления состоянием силовых ключей преобразовательного устройства, а также производящих автоматические переключения силовых цепей при возникновении аварийных режимов.

Система управления вентильным преобразователем в общем случае должна выполнять следующие функции:

- включение преобразователя и вывод его на заданный режим;

- стабилизацию заданного режима;

- регулирование режима в соответствии с заданием;

- выключение преобразователя;

- защиту преобразователя (аварийное выключение);

- контроль работы преобразователя и при необходимости диагностику неисправностей.

Все эти функции система управления реализует простым способом – изменением моментов включения и выключения вентилей. Так как после отпирания транзистора цепь управления не влияет на его состояния и транзистор запирается только тогда, когда ток базы становится меньше тока удержания, для управления транзистором достаточны короткие импульсы. Поэтому в настоящее время импульсный способ управления ввиду простоты и экономичности нашел наиболее широкое распространение.

Системы управления автономными инверторами должны обязательно содержать в себе:

1. задающий генератор (ЗГ), обеспечивающий либо фиксированную, стабильную частоту выходного напряжения, либо регулируемую в заданном диапазоне;

2. распределитель импульсов (РИ), подающий в определенные моменты времени сигналы на подачу импульсов управления;

3. формирователь импульсов управления (ФИУ), подающий импульсы на управляющие электроды силовых транзисторов определенной амплитуды, частоты и продолжительности во времени в соответствии с паспортными данными тиристоров и алгоритмом их работы.

На основании вышеприведенного можно составить структурную схему системы управления (рис.10).

 

Рисунок 10 — Структурная схема системы управления инвертором

 

 

Здесь задающий генератор представляет собой управляемый генератор импульсов, входная частота которого изменяется под действием управляющего сигнала U_У и в 2 раза превышает требуемую частоту выходного инвертора. Импульсы с задающего генератора поступают на распределитель импульсов, который распределяет импульсы по двум каналам, в результате чего их частота в каждом канале снижается в 2 раза и становится равной выходной частоте инвертора. Кроме того, РИ обеспечивает сдвиг по фазе импульсов в каналах на угол .

Импульсы с каждого канала распределителя запускают формирователи импульсов, которые управляют силовыми транзисторами. В связи с тем, что при запуске инвертора должны быть одновременно открыты два транзистора, система управления выполнена так, что каждый из формирователей импульсов управления управляет одновременно двумя транзисторами (VD1 – VD3; VD2 – VD4),реализуя, таким образом, управление узкими управляющими импульсами (рис.11).

 

 

Рисунок 11 — Диаграмма работы распределителя импульсов

 

Большое внимание при разработке СУ уделяют во­просам надежности, так как количество элементов СУ значительно превышает количество элементов силовой части. Поэтому надежность преобразователя в основ­ном определяется надежностью его СУ. Особые требования к узлам СУ предъявляют по по­мехоустойчивости, поскольку они обычно работают в не­посредственной близости с силовыми цепями схемы.

 

Блок защиты

Защиту основных узлов СГЭП от перегрузки по току нагрузки на уровне 1,2Iномвыполняет схема защиты снятием управления с ключей инвертора. Для этого в выходную цепь силового канала установлен датчик тока нагрузки, который может быть выполнен на основе токовых шунтов, трансформаторов тока или других элементов. В данном случае используем трансформатор тока, так как он обеспечивает гальваническую развязку силовой цепи переменного тока высокого напряжения с низковольтной цепью схемы управления. Схема блока защиты приведена на рис. 12.

 

Рисунок 12 — Блок защиты

 

Схема работает следующим образом. При нажатии кнопки S1на вход 5микросхемы DD1поступает сигнал логического нуля и на его выходе 6формируется сигнал логической единицы, разрешающий подачу сигналов управления на управляющие входы силового инвертора. Если ток нагрузки не превышает допустимых пределов 1,2I_НОМ, то напряжение на входе 3компаратора DA1меньше, чем на неинвертирующем входе 2, а на выходе 7

компаратора DA1поддерживается сигнал логической единицы.

При увеличении тока нагрузки выше 1,2I_НОМна выходе 6компаратора появляется логический нуль и RS-триггер, реализованный на элементах 2И-НЕмикросхемы DD1, формирует на выходе сигнал логического нуля, прекращающего подачу импульсов управления на управляющие входы силового инвертора. Повторный запуск осуществляется путем нажатия кнопки S1после устранения причины, вызвавшей увеличение тока нагрузки. Расчет трансформатора, выполняющего роль датчика тока, производится

по известным методикам.

Ток, потребляемый схемой защиты от источника питания собственных нужд по цепям + 5 В и + 15 В, не превышает 10 мА.

 

 

Заключение

 

В данной работе был спроектирован электронный трансформатор. Был произведен выбор силовой части, ее обоснование, расчет и выбор компонентов, была разработана структурная схема управления и защиты инвертора. Спроектированный инвертор полностью удовлетворяет представленным в техническом задании требованиям.