Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
SCORPIO / DIPLOM / ECONOM / DIPLOM! / DIPLOM~2.DOC
Скачиваний:
43
Добавлен:
16.04.2013
Размер:
1.1 Mб
Скачать

1.8.2. Плата тиристорного управления

Плата тиристорного управления предназначена для бесконтактного управления магнитными пускателями, которые в свою очередь подключают к электрической сети конденсаторы. Используемые в схеме оптронные тиристоры обеспечивают гальваническую развязку платы контроллера от цепей питания катушек пускателей. Мощные тиристоры в оконечном каскаде платы могут работать на любые пускатели с напряжением ~220 или ~380 В. Принципиальная электрическая схема и схема расположения элементов платы тиристорного управления представлены на рисунках 1.8.2.1 и 1.8.2.2.

Рисунок 1.8.2.1. Принципиальная электрическая схема платы тиристорного управления.

Рисунок 1.8.2.2. Схема расположения элементов на плате тиристорного управления.

1.8.3. Блок питания

Рассмотрены два варианта блока питания для контроллера компенсатора.

Первый вариант традиционный. Блок питания устройства управления вырабатывает необходимое для работы устройства напряжение +5V. Блок питания трансформаторный. Выпрямитель +5V выполнен на диодах по мостовой схеме. Стабилизатор напряжения 5V выполнен на микросхемном стабилизаторе К142ЕН5А с внешним регулирующим транзистором. Канал +5V обеспечивает ток 2А без перегрева элементов. Принципиальная электрическая схема данного блока питания представлена на рисунке 1.8.3.1.

В

Рисунок 1.8.3.1. Принципиальная электрическая схема блока питания.

торой вариант – блок питания фирмыComputer Products NFS50 обеспечивающий выходные напряжения +5V, +12V и -12V при токе 2А.

1.8.4. Подключение контроллера – компенсатора

Схема межплатных соединений и подключение контроллера – компенсатора к электрической сети предприятия приведены на рисунках 1.8.4.1. и 1.8.4.2.

Рисунок 1.4.4.1. Схема межплатных соединений контроллера – компенсатора.

Рисунок 14.4.2. Схема подключения контроллера-компенсатора к электрической сети.

1.9. Алгоритмы контроля и управления

1.9.1. Измерение тока, напряжения и угла

В настоящем описании принято обозначение длины импульса напряжения через А и длины импульса тока через В. Разность во времени между приходом импульсов тока и напряжения обозначена через С.

При угле  = 0 синусоида линейного напряжения UAB опережает амплитуду тока IA на угол 30 (рисунок 1.9.1.1.)

И

Рисунок 1.9.1.1. Диаграмма тока и напряжения в электрической сети при угле  = 0.

змеряемые импульсы должны иметь вид, приведённый выше. Однако рассмотрим все возможные и невозможные комбинации измеряемых сигналов А и В и определим, какой сигнал С получится на выходе измерительной схемы.

Проанализируем ситуации:

Ситуация 1: вполне реальная; при индуктивной нагрузке и незначительном токе (рисунок 1.9.1.2.)

Рисунок 1.9.1.2. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 1.

Ситуация 2: предполагает значительную индуктивную нагрузку  > 60, чего в промышленных сетях не бывает (рисунок 1.9.1.3.)

Рисунок 1.9.1.3. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 2.

Ситуация 3: предполагает значительную емкостную нагрузку  > 30 в емкостном квадранте, чего не бывает (рисунок 1.9.1.4.)

С

Рисунок 1.9.1.4. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 3.

итуация 4: ток упал ниже величины при которой его стоит регулировать – реальная ситуация (рисунок 1.9.1.5.)

Рисунок 1.9.1.5. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 4.

Ситуация 5: ток есть, а напряжение отсутствует. Это ошибка измерения или неисправность (рисунок 1.9.1.6.)

Рисунок 1.9.1.6. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 5.

Ситуация 6: ещё худший вариант ситуации 3 – невозможен (рисунок 1.9.1.7.)

Рисунок 1.9.1.7. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 6.

Рисунок 1.9.1.8. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 7.

Ситуация 7: вполне реальная ситуация, возможна при большом токе (рисунок 1.9.1.8.)

Таким образом контроллер должен обрабатывать ситуации 1, 4, 7.

Ситуация 4 не требует вычисления угла для регулирования, да и он в общем - то невозможен. Ток настолько мал, что регулировать ничего не надо.

Посмотрим как можно вычислить угол  в ситуации 1 и 7.

Определим формулу, по которой контроллер будет вычислять угол .

Чтобы определить формулу для расчёта угла  введём систему координат и за начало отсчёта примем начало положительной полуволны UAB.

Если не учитывать гистерезис триггера Шмитта, то для ситуации 1 (рисунок 1.9.1.9.)

где tu max – время пикового значения UAB ;

tI max – время пикового значения IAB ;

30 – смещение между контролируемыми линейным напряжением и

фазовым током.

Сучётом того, что в относительной системе координат

Где:  А – время нарастания синусоиды напряжения от нуля до порога выключения (или то же самое – время снижения синусоиды напряжения от порога выключения до нуля);

В – время нарастания синусоиды тока от нуля до порога выключения (или то же самое – время снижения синусоиды тока от порога выключения до нуля);

Получаем:

Для ситуации 7 (рисунок 1.9.1.10.) :

Рисунок 1.9.1.10. Диаграмма тока и напряжения для ситуации 7 без учёта гистерезиса триггера Шмитта.

Рассмотрим влияние гистерезиса триггера Шмитта (порог отпускания 0.9 В) в ситуации 1 (рисунок 1.9.1.11.)

Г

Рисунок 1.9.1.11. Диаграмма тока и напряжения для ситуации 1 с учётом гистерезиса триггера Шмитта.

де: А – время нарастания синусоиды напряжения от нуля до порога выключения;

В – время нарастания синусоиды тока от нуля до порога выключения;

f(A) – время гистерезиса по синусоиде напряжения, зависит от величины напряжения (длительности сигнала А);

f(B) – время гистерезиса по синусоиде тока, зависит от величины тока (длительности сигнала В).

Если учитывать влияние гистерезиса триггера Шмитта, то в рассмотренной нами формуле (3) значенияtUmax и tImax будут высчитываться по формулам:

Из рисунка видно, что:

Отсюда получаем:

Для ситуации 7 (рисунок 1.9.1.12.) получаем аналогичные выражения.

Рисунок 1.9.1.12. Диаграмма тока и напряжения для ситуации 7 с учётом гистерезиса триггера Шмитта.

Путём моделирования была выявлена зависимость f(A), учитывающая влияние гистерезиса при вычислении угла . Эта табличная функция была введена в ПО контроллера. Ниже она представлена в таблице 1.9.1.1.

Таблица 1.9.1.1.

Таблица для определения смещения измеряемых импульсов тока и напряжения по их длительности, вызванного гистерезисом триггера Шмитта

П/п

Величина сигнала А или В,

в дискретах

Значение функции

1

2

3

1

700

135

2

710

131

3

720

127

4

730

120

5

740

116

6

750

112

7

760

109

8

770

105

9

780

100

10

790

95

11

800

90

12

810

85

13

820

80

14

830

78

15

840

75

16

850

73

17

860

70

18

870

66

19

880

62

20

890

59

21

900

55

22

910

52

23

920

50

24

930

47

25

940

45

26

950

43

27

960

40

28

970

39

29

980

37

30

990

35

Продолжение табл. 1.9.1.1.

1

2

3

31

1000

34

32

1010

32

33

1020

30

34

1030

28

35

1040

27

36

1050

26

37

1060

25

38

1070

24

39

1080

22

40

1090

21

41

1100

20

42

1110

19

43

1120

18

44

1130

17

45

1140

16

46

1150

15

47

1160

14

48

1170

13

49

1180

12

50

1190

11

51

1200

10

52

1210

9

53

1220

8

54

1230

7

55

1240

6

56

1250

5

57

1260

5

58

1270

5

59

1280

5

60

1290

5

61

1300

5

Таким образом по трем импульсам А,В,С можно определить величины тока, напряжения и угол  между ними.

Вычисление величины напряжения по длительности сигнала A.

Входные цепи контроллера – настраиваются так чтобы действующему значению напряжения 380 В (амплитудное значениеUmax =  2 U) соответствует код 1287.

После чего напряжение сети можно вычислить, используя табличную функцию, полученную в результате моделирования (таблица 1.9.1.2.)

Таблица 1.9.1.2.

Таблица для вычисления напряжения сети по измеренному коду.

П/п

Действующее значение напряжения, В

Амплитудное значение напряжения, В

Измеренный код

1

350

495

1252

2

355

502

1258

3

360

509

1264

4

365

516

1270

5

370

523

1276

6

375

530

1282

7

380

537

1287

8

385

544

1293

9

390

552

1299

10

395

559

1305

11

400

566

1311

12

405

573

1317

13

410

580

1322

Соседние файлы в папке DIPLOM!