Quais são as características da retificação de potência de frequência variável trifásica?
As fontes de alimentação de frequência variável são especialmente projetadas e fabricadas para equipamentos de importação e exportação e correspondem aos sistemas de fornecimento de energia europeus e americanos. Eles podem ser usados como fonte de energia para aparelhos elétricos importados de 60 Hz e linhas de produção, e também podem ser usados como teste para linhas de produção de produtos elétricos exportados.
Quais são as características da retificação de potência de frequência variável trifásica?
A entrada do sistema de energia trifásico é uma rede CA trifásica de três fios de 380 V/50 Hz e a saída é uma rede trifásica de quatro fios 0-500 V, CA de 60 Hz, que pode ser dividida em duas partes: o circuito principal de conversão de energia e o circuito de controle. Para melhorar a adaptabilidade da saída trifásica à carga desequilibrada, o circuito principal e o circuito de controle da fonte de alimentação trifásica são projetados de acordo com três conjuntos de fontes de alimentação monofásicas independentes. O circuito principal adota estrutura AC-DC, incluindo retificador, filtro DC, inversor, filtro AC e transformador. Entre eles, a parte AC-DC é uma ponte retificadora, que é iniciada lentamente por um contator AC e um capacitor eletrolítico, e é filtrada para obter uma corrente estável. A retificação tem as seguintes características:
1. Quando o retificador é iniciado parcialmente, um contator CA é usado para fornecer uma partida "suave" e reduzir o impacto na rede.
A parte do inversor DC-AC adota uma estrutura de ponte completa monofásica. Os sistemas trifásicos possuem três conjuntos de inversores monofásicos idênticos que compartilham o barramento CC que forma o núcleo da fonte de alimentação. Os inversores usam IGBTs como elementos de comutação. Usando uma frequência de comutação IGBT mais alta, o inversor é controlado pela modulação por largura de pulso senoidal (SPWM) e a corrente contínua estável é convertida em uma saída de corrente alternada modulada por largura de pulso. A frequência fundamental da corrente alternada é a potência de saída desejada. A saída da onda de modulação por largura de pulso do inversor é filtrada pelo circuito de filtro de saída LC e a corrente de onda senoidal CA é emitida. As saídas dos três circuitos inversores monofásicos diferem entre si em 120 graus elétricos. Eles são eletricamente independentes um do outro no lado primário do transformador e conectados em uma configuração em estrela no lado secundário do transformador para produzir a energia CA trifásica necessária.
Para melhorar a compatibilidade eletromagnética, conecte filtros de ruído à entrada e saída da fonte de alimentação.
O circuito de controle é composto de monitoramento central inteligente, tensão monofásica e controle de forma de onda, controle do inversor IGBT, detecção de saída, detecção e proteção de falhas, interface de exibição de operação, fonte de alimentação de controle e outras partes para completar o controle da frequência de saída, tensão e forma de onda. Controle do sistema de fornecimento de energia, diagnóstico e proteção de falhas do sistema, operação e status e outras funções. Entre eles, o controle de tensão e forma de onda da saída monofásica usa três controles monofásicos independentes, de modo que cada fase da fonte de alimentação trifásica pode ser usada independentemente como fonte de alimentação monofásica e é aplicável a qualquer -alimentação de fase. Carga final. Isso melhora a adaptabilidade de carga da unidade de fonte de alimentação.
2. Corrente de acionamento IGBT e circuito de proteção
Os circuitos de controle e proteção dos IGBTs são projetados para pontes inversoras monofásicas. O circuito de controle e proteção consiste em uma placa de circuito impresso equipada com uma ponte inversora monofásica e um resfriador para formar um módulo unidade inversora monofásica. O circuito de controle usa o módulo de controle integrado M57962 da Mitsubishi Corporation of Japan como núcleo. M57962 é um circuito de controle dedicado para módulos IGBT que podem controlar componentes de até 400A/1200V. O circuito possui um rápido isolamento de optoacoplador interno, adequado para operação de comutação de alta frequência em torno de 20 kHz, e possui uma função interna de proteção contra sobrecorrente. O circuito de controle usa mais 15 V / -10 V fonte de alimentação dupla para melhorar a capacidade de supressão de interferência.
O estágio frontal do circuito de acionamento é um circuito de processamento de sinal PWM. Depois que o sinal PWM de canal único enviado pelo circuito de controle é moldado e invertido por um comparador de tensão, dois sinais mutuamente diferentes de 180 graus são usados como sinais de controle para os braços da ponte superior e inferior. O sinal passa pelo circuito da zona morta e sua borda de subida é atrasada em 3-4μs para garantir que as zonas mortas do braço superior da ponte e do braço inferior da ponte não sejam inferiores a 3μs e, em seguida, são enviadas para o circuito de controle.
Esta proteção de sobrecorrente da fonte de alimentação usa um esquema de proteção de sobrecorrente duplo que combina proteção online com proteção centralizada para tubos e braços de ponte. A proteção online com tubo é completada pelo circuito interno de proteção M57962. O circuito de proteção central usa o sensor de corrente HL com velocidade de resposta extremamente rápida para detectar a corrente do circuito intermediário. Se o circuito exceder o limite definido, o circuito de proteção bloqueia os sinais de controle de todos os IGBTs da ponte reversa. Os protetores contra surtos usam um barramento CC em paralelo com um capacitor não indutivo para absorver picos de tensão durante a comutação. Para o pico de tensão gerado pela grande corrente durante o processo de proteção de sobrecorrente, encurtar a linha DC para reduzir a indutância distribuída, reduzir adequadamente o limite de proteção e aumentar a capacidade de absorção pode resolver esse problema. Além disso, a placa do driver está equipada com dois dispositivos de proteção para evitar o superaquecimento da fonte de alimentação e proteção contra subtensão do circuito intermediário.
3. Circuito de controle
A fonte de alimentação usa três fases e é independente do controle de saída e do sistema de monitoramento central. Consiste em três conjuntos de circuitos de controle monofásicos e um conjunto de circuitos de monitoramento central. O circuito de controle monofásico completa o controle de frequência, tensão e forma de onda. O circuito central de monitoramento completa a configuração da tensão e frequência de saída, cada unidade funcional do sistema de alimentação, painel de controle e controle lógico de E/S, detecção e exibição de erros. A tensão é definida como uma quantidade analógica e a frequência é definida como um sinal estroboscópico de endereço de dezenas. Sinais de configuração, sinais lógicos de controle e proteção e fonte de alimentação de controle formam o barramento de sinal do sistema. Três conjuntos de circuitos de controle monofásicos, circuito de monitoramento centralizado e circuito de fonte de alimentação são integrados em um.
1) Circuito de controle trifásico
O controle de forma de onda visa uma saída de tensão monofásica e usa um esquema de controle de dois loops com um loop de corrente interno. No sistema de forma de onda de tensão composto por dois loops de controle, o loop de corrente é o loop interno, o objeto controlado desse loop é a corrente Ic do capacitor do filtro, o loop de controle da forma de onda de tensão está fora do loop de corrente e esse loop afeta o valor instantâneo da tensão de saída. O controle é realizado de modo que a tensão de saída e a corrente do capacitor do filtro sejam detectadas e moldadas pelo circuito de detecção e, em seguida, enviadas diretamente para o loop de forma de onda em comparação com a onda senoidal padrão e o loop de forma de onda, e o pulso de controle PWM é gerado após o ajuste de loop duplo.
A geração de onda senoidal padrão usa um método típico de tabela de consulta para endereçamento e consulta de tabela. Os dados de onda senoidal padrão são armazenados na EPROM, e a EPROM é controlada de acordo com a sequência de frequência de saída, e a saída digital senoidal da EPROM é convertida em um sinal analógico por um conversor D/A. . A quantidade analógica tem polaridade positiva e é deslocada para baixo simetricamente pelo circuito do amplificador operacional. Depois que o capacitor é bloqueado, um sinal padrão senoidal é emitido.
O controle de tensão é realizado pela configuração Billy com controle de malha fechada. O sinal de tensão de saída CA enviado pelo circuito de detecção torna-se uma variável de feedback CC ajustável após o ajuste de amplitude, troca de valor absoluto e circuito de filtro ativo. Comparado com o sinal de feedback, o desvio é enviado para o controlador proporcional e, após ser amplificado pelo controlador, é enviado para a amplitude da onda senoidal padrão, de modo que o valor médio da tensão de saída permaneça constante e a saída seja estável.
O controle de frequência é um controle por meio de uma configuração de onda senoidal padrão. A capacidade de armazenamento de um ciclo dos dados senoidais padrão é de 1024 bytes, a frequência da onda senoidal padrão corresponde à frequência nominal de saída a 60 Hz e a frequência do sinal estroboscópico do endereço EPROM deve ser 409,6 kHz. O oscilador de cristal é usado para dividir a frequência para obter o sinal, de modo que a frequência de saída seja precisa e estável, e o desempenho seja bem garantido. O circuito de modulação de frequência dedicado pode ser definido para uma faixa de frequência de 45-60Hz. Nos três grupos de circuitos de controle monofásicos, os dados senoidais padrão armazenados na EPROM diferem de i em 120 graus elétricos.
2) Circuito de monitoramento central
O circuito consiste em um microcontrolador 80C196 de 16-bit como núcleo. Ele usa a interface de conversão A/D de 8-canal na CPU para completar a detecção de quantidade analógica, usa a CPU externa e as interrupções PIO para completar a detecção de erro e lógica de operação, e o painel de controle para indicar o controle. A proteção contra sobretensão de entrada e saída e a proteção contra sobrecarga de saída são implementadas no software.
O circuito de detecção consiste em três partes: detecção de tensão de saída, detecção de corrente de saída e detecção de corrente do capacitor de filtro. Para melhorar a velocidade de controle da bucha e garantir a qualidade da energia, o elemento sensor conectado à bucha usa o sensor de balanço magnético HL e todos os sinais de detecção são isolados eletricamente do circuito de controle principal.
