
Witam serdecznie szanownych Kolegów!
Za namową mojego serdecznego kolegi chciałbym przedstawić projekt, który był wykonany w ramach pracy magisterskiej. Tematem pracy był „Projekt i wykonanie układu sterowania przekształtnikiem AC/DC (prostownik sieciowy) wraz z częścią pomiarową”. Układ przeznaczony jest do zasilania przekształtnika silnikowego, którym może być falownik zasilający silnik indukcyjny bądź przetwornica DC/DC do silnika prądu stałego. Do najważniejszych cech przekształtnika AC/DC należą:
- pobór prądu o kształcie zbliżonym do sinusoidalnego i jednostkowym współczynniku mocy,
- dwukierunkowy przepływ energii,
- regulacja napięcia w obwodzie pośredniczącym.
Jednostkowy współczynnik mocy świadczy o tym, że pobierana jest z sieci zasilającej tylko i wyłącznie moc czynna, czyli prądy są w fazie z odpowiednimi napięciami. Taka sytuacja jest najkorzystniejsza z punktu widzenia sieci zasilającej, ponieważ moc bierna powoduje zwiększenie wartości prądu, a tym samym strat przesyłowych oraz konieczność przewymiarowywania urządzeń elektroenergetycznych.
Część mikroprocesorowa została wykonana w o oparciu o mikrokontroler sygnałowy dsPIC30f6010A. W mikrokontrolerze została zaimplementowana metoda prądowego sterowania przekształtnikiem. Z racji tego, że w algorytmie przeliczane wartości są wartościami zmiennoprzecinkowymi, a mikrokontroler jest stałoprzecinkowy, czas jego wykonywania znacznie przewyższa możliwy dopuszczalny. W związku z czym zastosowano jedną z metod reprezentacji liczb zmiennoprzecinkowych na mikrokontrolerze stałoprzecinkowym, jaką jest skalowanie wartości zmiennych, ten zabieg pozwolił na realizację algorytmu w zaskakująco krótkim czasie około 20us wraz z wystawieniem wybranych sygnałów na przetworniki C/A. Schemat ideowy części sterującej pokazano poniżej:

Do najważniejszych elementów części sterującej można zaliczyć:
- mikrokontroler dsPIC30f6010A,
- czujniki pomiaru prądu ACS712,
- czujnik pomiaru napięcia HCPL7800,
- układ synchronizacji z siecią,
- przetworniki cyfrowo-analogowe MPC4922,
- wyświetlacz LCD wraz z przyciskami.
Część silnoprądowa składała się z następujących elementów:
- Dwupoziomowy inteligentny moduł mocy (IPM) PM25RSB120 o topologii mostkowej czyli 6 tranzystorów i 6 diod,
- Dławiki sieciowe o indukcyjności 20mH,
- Dwa kondensatory filtrujące połączone szeregowo o łącznej pojemności 1100uF,
- Dwa kondensatory zabezpieczające przed przepięciami połączone szeregowo łącznej pojemności 1000uF,
- Rezystory ograniczające prąd ładowania w fazie włączania urządzenia,
- Rezystory rozładowujące kondensatory po wyłączeniu urządzenia.
- Zespół styczników i łączników z bezpiecznikiem,
- Blok zasilający część procesorową i pomiarową.
Wyniki badań laboratoryjnych:

Przebieg niebieski przedstawia napięcie w obwodzie pośredniczącym Udc, czyli napięcie wyjściowe przekształtnika, przebieg brązowy jest to napięcie fazowe sieci zasilającej, przebieg czerwony jest to prąd fazowy sieci, a zielony jest to moc czynna. Badany przekształtnik został obciążony falownikiem silnikowym, co umożliwiło zarejestrowanie stanów dynamicznych, takich jak oddawanie energii do sieci zasilającej podczas nawrotu silnika.

Kolejny zrzut przedstawia skokową zmianę obciążenia. Przebieg napięcia przedstawia napięcie w obwodzie pośredniczącym Udc, przebieg zielony napięcie fazowe sieci zasilającej. Przebieg brązowy skuteczną wartość prądu zadanego, a przebieg czerwony prąd rzeczywisty.
Cool? Ranking DIY