Разработка структурной схемы системы управления и защиты.
Структурная схема системы управления нагрузочным устройством для аккумуляторной батареи составляется по материалам, изложенным на рис.3.1.
Рис.3.1.
ДТ- датчик тока разряда;
СУ- согласующее устройство;
ИОН- источник опорного напряжения;
-суммирующий
усилитель;
УР- усилитель разностного сигнала;
ГПН- генератор пилообразного напряжения;
К- аналоговый компаратор напряжений;
&- логический элемент ‘и’;
УМ- усилитель мощности;
Уровень напряжения, пропорциональный величине тока нагрузки, снимается с датчика тока (ДТ) и поступает на согласующее устройство (СУ), которое сопрягает ДТ с остальной частью устройства управления. В качестве датчика тока обычно используется резистивный датчик (шунт), на котором при номинальном значении тока нагрузки выделяется напряжение 75 мВ.
Необходимый уровень тока нагрузки задаётся источником опорного напряжения (ИОН). В качестве ИОН обычно используется источник высокостабильного напряжения с выходным потенциометрическим делителем напряжения.
Суммирующий усилитель ( ) вычитает из опорного напряжения выходное напряжение согласующего устройства, которое по своей сути является напряжением обратной связи. Разностный сигнал усиливается с помощью усилителя рассогласования (УР), коэффициент усиления которого k ур и определяет статическую точность стабилизации тока разряда.
Генератор пилообразного напряжения (ГПН) вырабатывает пилообразные импульсы частоты преобразования напряжения, которые сравниваются с помощью аналогового компаратора напряжений (К) с выходным напряжением УР. При условии Uур(t)>UГПН(t) на выходе компаратора устанавливается уровень логической единицы. Таким образом, на выходе получаются импульсы одинаковой амплитуды, но разной длительности.
При возрастании входного напряжения, ток нагрузки сначала также увеличивается скачком. При этом увеличивается выходное напряжение СУ и уменьшится выходное напряжение УР, что приведёт к уменьшению относительной длительности управляющих импульсов. Это снизит ток нагрузки до уровня заданного значения.
При снижении входного напряжения все выше указанные величины изменяются в обратную сторону. Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь. Временные диаграммы, характеризующие процесс получения широтно-модулированных импульсов, изображены на рис.3.2.
Рис.3.2.
Эти импульсы поступают на один из входов логического элемента ‘и’ , на другой вход которого подаётся сигнал аналогового компаратора напряжений, сравнивающего опорное напряжение с выходным напряжением делителя напряжения АБ. Если напряжение АБ понизится ниже допустимого уровня, то компаратор выдаст сигнал логического нуля и импульсы UШМ через элемент ‘И’ не пройдут. Кроме того, для индикации разряда АБ должен быть предусмотрен соответствующий светодиод.
После элемента ‘И’ широтно-модулированные импульсы поступают на усилитель мощности (УМ), преобразующий выходные импульсы логического элемента в импульсы достаточные для управления силовым транзисторным ключом.
При возникновении кроткого замыкания, ток нагрузки увеличивается скачком. При этом увеличивается выходное напряжение СУ и уменьшится выходное напряжение УР, что приведёт к уменьшению относительной длительности управляющих импульсов до нулевого значения. Что в свою очередь приведет к закрытию транзисторного ключа.