Разработка принципиальной схемы системы управления объектом электропотребления
РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ
Разработка функциональной схемы системы управления объектом электропотребления
Сначала для функциональной схемы системы управления объектом электропотребления следует определить требования к разрабатываемой системе, исходя из выбранного метода управления. Например:
- высокое быстродействие элементов схемы, которое могло бы обеспечить стабильную работу объекта (двигателя);
- наличие устройств, позволяющих контролировать напряжение, ток и температуру двигателя, и визуально наблюдать за этими параметрами;
- простота и низкая стоимость элементов схемы;
- наличие устройств автоматической регулировки скорости;
- наличие устройств защиты от заклинивания;
- наличие аналоговых защитных устройств (тепловое реле, предохранители и т.п.).
Исходя из требований, предлагается в функциональную схему управления объектом электропотребления внести следующие блоки:
- блок питания;
- блок аналоговых защит;
- силовой блок;
- блок синхронизации с сетью;
- вычислительно-информационный блок;
- блок фазового управления (или ШИМ, ЧМ, ФИМ, ЧУ и т.д.).
контрольно-измерительный блок
Блок питания предназначен для обеспечения необходимым уровнемнапряжения электронных устройств. Это стандартный блок, имеющий малые габаритные размеры и необходимую мощность.
|
|
|
Блок аналоговых защит предназначен для обеспечения надежнойработы силовой части системы управления. Его основные функции это защита от короткого замыкания и перегрева в случае отказа в работе электронных устройств или выхода за допустимые пределы параметров электрической сети. В его состав входят предохранители и тепловое реле.
Силовой блок состоит из силовых тиристоров или симисторов,атакже устройств гальванической развязки . Этот блок предназначен для непосредственного формирования уровня напряжения, определяемого блоком фазового управления, на объекте управления.
Блок синхронизации с сетью предназначен для обеспечениясинхронной работы блоков фазового управления с сетью. В его состав должны входить устройство гальванической развязки, устройство формирования прямоугольных импульсов – информационных сигналов.
Вычислительно-информационный блок предназначен дляобработки и индикации информации, полученной от контрольно-измерительного блока, выработки сигналов управления. В его состав входят цифровое вычислительное устройство (микропроцессор, ОЗУ, ППЗУ, устройства ввода - вывода и т.д.) и устройство индикации (ЖКИ).
Блок фазового управления предназначен для реализации фазовогометода управления силовой частью системы управления в зависимости от управляющего воздействия на блок. В его состав должны входить устройство задержки импульсов в зависимости от уровня напряжения управляющего воздействия, а так же устройство формирования импульсов синхронно с сетью. Для двигателя управляющие сигналы формируются в соответствии с заданным пользователем значением.
|
|
|
Контрольно-измерительный блок предназначен для контролятаких параметров как температура и ток нагревателей, скорость вращения и ток двигателя, а так же передачу данной информации на вычислительно -информационный блок. В его состав входят датчики температуры, скорости вращения, напряжения и тока, вторичные преобразователи, а так же аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
Блок питания обеспечивает низковольтным напряжением необходимого номинала вычислительно-информационный блок и контрольно-измерительный блок.
Блок аналоговых защит располагается между силовой сетью и силовым блоком, обеспечивая защиту полупроводникового преобразователя и управляемого устройства для случаев, когда вычислительно-информационный блок или контрольно-измерительный блок вышли из строя.
|
|
|
Силовой блок обеспечивает преобразование маломощных и низковольтных сигналов управления от вычислительно-информационного блока в изменение формы, амплитуды и частоты питающего напряжения, чем оказывает прямое воздействие на объект управления.
Блок синхронизации с сетью обеспечивает вычислительно-информационный блок информацией о моменте перехода синусоидального напряжения через ноль. От этого момента откладывается фазовый угол α.
Вычислительно-информационный блок осуществляет управление всей системой. Собирает и обрабатывает в соответствии с записанной программой информацию о значении напряжения, тока, температуры и скорости вращения двигателя, о переходе синусоиды напряжения через ноль и.т.д. На основе собранной информации вырабатывает управляющие сигналы, поступающие на силовой блок.
Блок фазового управления предназначен для формирования заданного фазового угла α относительно момента перехода синусоидального напряжения через ноль. Этот угол задается пользователем путем ввода данных через устройства ввода/вывода (матричная клавиатура или кнопки управления, подключенные к одному из портов микроконтроллера). Поэтому блок фазового управления неразрывно связан с вычислительно-информационным блоком и фактически поглощается им.
|
|
|
В состав контрольно-измерительный блока входят датчики тока, напряжения, температуры, и скорости вращения. Сигналы от этих датчиков поступают на вычислительно-информационный блок. Причем практически всегда эти сигналы преобразуются вторичными преобразователями в электрические сигналы приемлемые для вычислительно-информационного блока.
Реализовать систему управления объектом электропотребления без использования дешевых современных микропроцессорных устройств практически невозможно. Современные микропроцессорные устройства позволяют на одном микроконтроллере частично реализовать блок фазового управления (встроенный аналоговый компаратор и соответствующие выводы портов микроконтроллера подключены к элементам оптической развязки напрямую), контрольно-измерительный блок (встроенный АЦП ) и вычислительно-информационный блок. Причем следует заметить, что к последнему блоку частично относится так же и устройство индикации, поскольку в этом блоке формируются соответствующие сигналы для ЖКИ.
В этом случае функциональная схема управления системой управления объектом электропотребления будет выглядеть, как показано на рис.1.1.
Рис. 1.1. Функциональная схема управления объектом электропотребления
Разработка принципиальной схемы системы управления объектом электропотребления
Учитывая тот факт , что придется использовать микропроцессорное устройство необходимо произвести анализ современных микропроцессорных устройств (МПУ), а именно микроконтроллеров, способных реализовать поставленную задачу.
Определим параметры микроконтроллера исходя из функциональной схемы:
- программируемая память Flash не менее 2 кбайт;
- высокое быстродействие;
- наличие прерываний от внешних источников;
- наличие встроенного аналого-цифрового преобразователя с тремя каналами для оцифровки;
- не менее двух портов ввода вывода;
- наличие аналогового компаратора:
- низкая стоимость.
В табл. 3.1 приведены основные параметры наиболее часто используемых микроконтроллеров различных производителей. Для анализа были выбраны следующие микроконтроллеры:
- АТТту2313 (производительфирма Atmel);
- ATMega16 (производительфирма Atmel);
- ATMega103 (ATMega603) (производительфирма Atmel);
- PIC16C926 (производительфирма Microchip);
- РIС18С452 (производительфирма Microchip).
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 148; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!