Управляемый микроконтроллером выпрямитель

Логическую часть системы управления выполняет микроконтроллер MPU1. Данные в микроконтроллер об уровне регулируемого напряжения и способе его регулирования вводятся с помощью кнопок “Mode+” , “Mode-“ , “Value+” , “Value-“. Контроль вводимых значений и режима работы выпрямителя осуществляется по данным , выводимым на 4-х 7-сегментный индикатор HL1.

Момент подачи управляющих импульсов на тиристоры фазы “A” определяется путём введения задержки от момента поступления синхронизирующего сигнала на входе микроконтроллера RE0, соответствующей заданным данным и пересчитанной по формуле регулировочной характеристики. Управляющие импульсы тиристорами фаз “B” и ”C” формируются путём задержки на 120 и 240 градусов соответственно, т. е. на 6,6 мс и 13,3мс.

В режиме стабилизации напряжения путём сравнения текущего с заданным начальная задержка автоматически варьируется для компенсации рассогласования. Так для повышения регулируемого напряжения первоначальная задержка уменьшается.

Управление выпрямителем и контроль

С помощью кнопок “Mode” последовательным перебором выбирается один из следующих режимов общения с системой

1. Индикация реального на данный момент напряжения;

2. Индикация реального на данный момент угла отпирания тиристоров;

3. Индикация выбранного режима стабилизации напряжения (по постоянному углу отпирания или по сравнению текущего напряжения с заданным);

При нажатии кнопки “Mode+” режимы меняются в порядке (2 → 3 → 1 → 2).

При нажатии кнопки “Mode-” режимы меняются в порядке (2 → 1 → 3 → 2).

Изменение режима подтверждается выводом на дисплей в течении одной секунды названием режима (НАПР, УНО, СБЗ).

Переход из режимов индикации в режим установки значений производится одновременным удержанием кнопок “Mode+” и “Mode-“ более секунды. Выбор подтверждается выводом последнего установленного значения и миганием старшего разряда, изменение значения которого становится доступно. Последующий переход к установки значений младших разрядов и выходу из режима установки производится так же одновременным нажатием кнопок “Mode+” и “Mode-.

В режиме установок нажатие кнопки “Mode+” приводит к увеличению значения мигающего разряда (0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 → 8 → 9 → 9 → 9 ),.

нажатие кнопки “Mode-” приводит к уменьшению значения мигающего разряда ( 9 → 8 → 7 → 6 → 5 → 4 → 3 → 2 → 1 → 0 → 0 → 0),

Изменения вступают в силу в момент выхода из режима установки

Расчёт параметров силового трансформатора

1. Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора определим по формуле

U2 = Kн * Ku * Kα * Kr * Udн ,

где Udн – максимальное значение среднего напряжения нагрузки;

Kн – коэффициент схемы, определяющий связь между выпрямленным напряжением и фазным напряжением на вторичной стороне трансформатора;

Ku - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения в сети;

Kα – коэффициент запаса, учитывающий ограничение угла открывания вентилей при максимальном управляющем сигнале;

Kr – коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, вентилях и в результате коммутации токов

U2 = (3,14/3*√6) * 1,2 * 1,1 * 1,05 * 250 = 148 В.

U3 = (1/√2) * 1,1 * 1,05 * 10 = 8 В.

2. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

I2 = Ki * KT2 * Id ,

I3 = 2 * √ * 2 * U3 / R3,

где Ki – коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной;

KT2 – коэффициент схемы, определяющий соотношение между выпрямленным током и переменным током вторичной обмотки трансформатора;

Id – среднее значение тока нагрузки, в расчётах берётся наибольшее значение тока нагрузки (при α = αмин), т.е. Id = Idн.

I2 = 1,1 * √(2/3)* 75 = 67 А.

I3 = 2√2 * 300 mA = 850 mА.

3. Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора

I = Ki * Kt1 * Id / Kтр ,

где Kt1 - коэффициент схемы, определяющий соотношение между выпрямленным током и переменным током первичной обмотки трансформатора;

Kтр – коэффициент трансформации трансформатора ;

Kтр = U1 / U2;

U2 – фазное напряжение первичной обмотки трансформатора.

I = 1,1 * √(2/3) * 75 / 1,5 = 44,6 А.

4. Расчётная типовая мощность трансформатора

SТР = KT * Ud * Id ,

где KT – коэффициент схемы.

SТР = 1,05 * 250 * 75 = 19687,5 вт.

Выбор вентилей

1. Среднее значение тока вентиля

Iв = K тв * Id

где KTB - коэффициент схемы.

Iв = 1/3 * 75 = 25 А.

2. Классификационное значение предельного тока вентиля при заданном типе охладителя, указываемое в каталогах, определяется по формуле

In0 = Kэт * Iв

где Кэт - коэффициент запаса по току, выбираемый исходя из надежности работы вентиля и с учетом пусковых токов.

In0 = 1,25 * 25 = 31,25 А.

3. Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю, определяется по формуле

UВМ = U2 * KНВ ,

где КНВ - коэффициент схемы ;

UВМ = 148 * √6 = 363 В.

Повторяющееся напряжение, определяющее класс вентиля, выбирается с запасом :

UП ≥ UВМ / Kзн ,

где Кзн - коэффициент запаса по напряжению.

UП ≥ 363/ 0,8 = 453 В

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

· Тип прибора – ТО132-40-6

· Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии – 40 А.

· Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии: наибольшее мгновенное значение напряжения в закрытом состоянии, прикладываемое к тиристору, включая только повторяющиеся переходные напряжения – 600 В.

· Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии: наибольший ток в открытом состоянии, протекание которого вызывает превышение максимально допустимой температуры перехода, но воздействие которого за время службы тиристора предполагается редким, с ограниченным числом повторений – 750 А.

· Отпирающий постоянный ток управления: наименьший постоянный ток управления, необходимый для включения тиристора – 150 мА.

· Отпирающее импульсное напряжение управления – 2,5 В.

· пороговое напряжение (напряжение отсечки) - 1,15 В.

· динамическое (дифференциальное) сопротивление прямой вольтамперной характеристики вентиля в открытом состоянии - 6 Ом.

· общее установившееся тепловое сопротивление - 0,3 °С/Вт

Расчет температуры нагрева вентиля

1 Температура полупроводниковой структуры Тр„п зависит от мощности потерь , образующихся в полупроводниковой структуре.

В нормальных режимах работы на частотах не более 200Гц потери в основном обусловлены протеканием прямого тока прибора. Эти потери составляют 95+98 % от полных потерь в приборе и определяются выражением

1	2	3	4