Схема системы управления силовым преобразователем

Реверсивный преобразователь содержит два комплекта вентилей. Второй комплект предназначен для того, чтобы изменять направление тока. Мгновенно обеспечить реверс невозможно.

Рисунок 5.2.8.1 - Структурная схема двухкомплектного реверсивного преобразователя (а) и диаграммы токов, напряжения на нагрузке и углов управления при реверсе (б)

В реверсивных управляемых выпрямителях используются два основных принципа управления комплектами выпрямителей: совместное и раздельное. Суть раздельного управления состоит в том, что импульсы управления подаются только на один из комплектов выпрямителей ВК1 или ВК2, который должен в данный момент проводить ток. На второй комплект импульсы не подаются – он «закрыт». Совместное управление предусматривает подачу импульсов управления от системы фазоимпульсного управления тиристорами (СИФУ) одновременно на тиристоры выпрямителей ВК1 и ВК2. При этом один из выпрямителей работает в выпрямительном режиме и проводит ток, а другой подготовлен для работы в инверторном режиме и ток не проводит.

В нашем преобразователе применяется раздельное управление вентильными комплектами.

Реверс осуществляется при подаче сигналов с микроконтроллера. Чтобы произвести реверс, необходимо вначале произвести рекуперативное торможение (t₁–t₂): импульсы управления α₁ снимаются, скорость вращения вала замедляется по инерции, а в момент t₂ подаются управляющие импульсы α₂. В результате второй комплект преобразователей работает в инверторном режиме, что переводит двигатель в генераторный режим. На участке t₂–t₃ в результате возникновения тормозного момента скорость вращения вала резко снижается до 0. В момент t₃ угол управления α₂ достигает граничного значения, а двигатель снова потребляет энергию из сети. С последующим снижением значения угла управления через второй преобразователь до минимального значения на интервале t₃–t₄ ток через нагрузку достигает номинального значения I_н. Таким образом, с переходом второго комплекта преобразователей в выпрямительный режим скорость вращения вала в обратном направлении возрастает до номинального значения.

 

Разработка блока питания

Для питания элементов схемы необходимо разработать хорошо отфильтрованный и стабилизированный источник питания.

Таблица 5.3.1 - Потребляемый ток всех элементов схемы

Микросхема	Количество	Напряжение питания,   В	Ток потребления, мА
STM32F103ZF	1	+3.3	150
MAX1270	1	+5	15
MAX7221	1	+5	100
ILA82C251D	1	+5	78
USB 2.0	1	+5	100
Суммарный ток			438

Суммарный ток, потребляемый элементами микроконтроллера от источников питания, составляет I_потр= 443 мА.

В качестве источников питания будут использоваться понижающие DC/DC – преобразователи с 24В (промышленная сеть постоянного тока) до 5В и 3.3В.

Рисунок 3.1 – Схема блока питания

 

Конденсаторы С8-С12 и С12-С16 служат для сглаживания входного и выходного напряжения. Выберем их значение 10мкФ.

Для питания микроконтроллера STM32F103ZF и MAX1702 с потребляемой мощностью P = 150*3.3 = 495 мВт используем DC/DC-преобразователь IF1203S-2W. Выходная мощность 2Вт, диапазон входных напряжений 22.8 – 25.2 В, выходное напряжение 3.3 В.

Для питания цифровой части схемы с потребляемой мощностью P = 278∙5 = 1390 мВт используем DC/DC-преобразователь B2412LS-W5. Выходная мощность 5Вт, диапазон входных напряжений 9 – 36 В, выходное напряжение 5 В.

Для питания АЦП с потребляемой мощностью P=15∙5=75 мВт используем DC/DC-преобразователь IE2405S-1W. Выходная мощность 1Вт, диапазон входных напряжений 22.8 – 25.2 В, выходное напряжение +5 В.

Вывод:

В данном разделе выпускной квалификационной работы была разработана микропроцессорная часть системы управления на базе микропроцессораSTM32F103ZF.

В состав устройства также вошли: клавиатура на 8  клавиш, 10-разрядный 5-канальный АЦП, схема индикации, содержащая 3 семисегментных, схема управления ключами трехфазного мостового несимметричного выпрямителя и 3 линии внешних прерываний. Полученная система управления способна обмениваться данными с другими внешними устройствами посредством связи по интерфейсу SDIO, а также предусмотрена cвязь с периферийными устройствами по USB.

Вывод

В данной главе была разработана архитектура принципиальной схемы микропроцессорной системы управления электроприводом шпинделя токарного станка. Для решения данной задачи, был выбран подходящий под условия 10-ти разрядный микроконтроллер, АЦП для сбора данных с датчиков, SD-карта памяти, индикаторы и клавиатура, и другие компоненты.