5. Разработка подсистемы защит

Защита от превышения максимальной мощности на нагрузке и короткого замыкания нагрузки

От превышения максимальной мощности нагрузку защищает схема аналогового перемножения выходных напряжения и тока.

При значении произведения величин, пропорциональных току и напряжению выше установленного резистивным делителем R₄R₅ на выходе компаратора DA3.1 формируется нулевое напряжение. Оно подаётся на вход INT0 микроконтроллера, при этом выполнение основной программы останавливается и с транзисторов снимаются управляющие импульсы. На выходе преобразователя напряжение становится равно нулю и не изменится, пока не будет нажата клавиша «Сброс».

Мгновенная мощность на нагрузке не должна превышать значения :

Выбран измерительный трансформатор тока AC1005

Рис.7. Внешний вид трансформатора тока.

Параметры трансформатора тока:

Входной ток ................................5А номин., 60А макс.;

Коэффициент трансформации...1000:1;

Рассчитаем напряжение на резисторе R₂, соответствующее минимальному ( ) и максимальному ( ) току нагрузки.

Примем .

Это напряжение является входным для перемножителя (Вход Y).

Входное напряжение перемножителя по входу контроля напряжения (вход Х):

Выбран аналоговый перемножитель AD734 (сайт производителя www.analog.com)

Рис.8. Схема подключения перемножителя.

Выходное напряжение определяется по формуле:

Выходное напряжение перемножителя, соответствующее максимальной мощности нагрузки:

Выбран компаратор MAX972

Рис.9. Внутренняя структура компаратора.

Параметры компаратора:

Количество каналов.................2

Напряжение питания...............2,5...11 В

Время задержки........................20 нс

Выбран источник опорного напряжения REF195 со след. параметрами:

Напряжение питания.................5,1...15 В

Выходное напряжение...............5 В

Максимальный выходной ток....30 мА

Рассчитаем номиналы резисторов в цепи контроля от КЗ и превышения максимальной мощности преобразователя:

Пусть ток делителя напряжения равен 1 мА, тогда:

Номиналы резисторов

Стандартные значения .

Стандартные значения .

6. Алгоритм работы системы управления.

1. Запуск стабилизатора с напряжением задания U_З = 380 В в режиме . Угол управления .

2. Опрос АЦП, получение действующего значения выходного напряжения .

3. Рассчитать сигнал рассогласования

4. Рассчитать выходное значение регулятора X_У с учётом действующего значения напряжения и напряжения задания.

5. Опросить клавиатуру раз в период.

6. Обновить показания индикатора.

7. В подпрограмме обработки прерывания по переполнению РСА таймера перезагрузить старший байт таймера числом FF; в конце полупериода загрузить в модули новое значение X_У .

8. В подпрограмме обработки прерывания от входов контроля превышения максимального тока (INT0 и INТ1) снять управляющие импульсы с ключей, опрашивать клавиатуру, пока не будет нажата клавиша «Сброс».

Рис.10. Блок-схема основного цикла.

Рис.11. Подпрограмма обработки прерывания от таймера PCA.

Рис.12. Подпрограмма обработки прерываний от входов INT0, INT1.

Рис.13. Блок-схема индикации.

Рис.14. Блок-схема опроса клавиатуры.