Część 2. Sterowanie fazowe

Podobne dokumenty
Część 2. Sterowanie fazowe

Scalony analogowy sterownik przekształtników impulsowych MCP1630

Scalony analogowy sterownik przekształtników impulsowych MCP1630

Dobór współczynnika modulacji częstotliwości

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Prostowniki. Prostownik jednopołówkowy

Badanie układów prostowniczych

Część 5. Dostarczanie energii do odbiorników prądu przemiennego. Falowniki napięcia Współpraca z siecią energetyczną

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

Spis treści 3. Spis treści

Zasilacz. Ze względu na sposób zmiany napięcia do wartości wymaganej przez zasilany układ najczęściej spotykane zasilacze można podzielić na:

AC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik

Kondensator wygładzający w zasilaczu sieciowym

PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe

Przetwornica SEPIC. Single-Ended Primary Inductance Converter z przełączanym jednym końcem cewki pierwotnej Zalety. Wady

Porównanie uzysku energetycznego z użyciem falownika centralnego i mikrofalowników

DANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika.

Liniowe układy scalone. Elementy miernictwa cyfrowego

PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe

BADANIA SYMULACYJNE PROSTOWNIKA PÓŁSTEROWANEGO

Regulatory mocy ACI. Dane techniczne

Laboratorium Podstaw Elektroniki i Energoelektroniki

Prostowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Stabilizatory impulsowe

(a) Układ prostownika mostkowego

Zasilacze: Prostowniki niesterowane, prostowniki sterowane

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

Przekształtniki energoelektroniczne o komutacji zewnętrznej (sieciowej) - podstawy

Programowanie mikrokontrolerów 2.0

UKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W

Systemy autonomiczne (Stand-Alone / Autonomous)

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Przekształtniki DC/DC

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

ĆWICZENIE 3 BADANIE UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH

Sprzężenie mikrokontrolera (nie tylko X51) ze światem zewnętrznym cd...

Podzespoły i układy scalone mocy część II

Właściwości przetwornicy zaporowej

Laboratorium Podstaw Energoelektroniki. Krzysztof Iwan Piotr Musznicki Jarosław Guziński Jarosław Łuszcz

Przekształtniki napięcia stałego na stałe

seria MCHQ150VxB SPECYFIKACJA ELEKTRYCZNA Zasilacz stałonapięciowy/stałoprądowy LED o mocy 150W z funkcją ściemniania (3 w 1) WYJŚCIE WEJŚCIE

Funkcje sterowania cyfrowego przekształtników (lista nie wyczerpująca)

Analiza ustalonego punktu pracy dla układu zamkniętego

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. Łączniki prądu przemiennego.

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Zasilacze: - prostowniki, - filtry tętnień, - powielacze napięcia. Rodzaje transformatorów sieciowych

Prostowniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Budowa układu.

Trójfazowy falownik napięcia z łagodnym przełączaniem tranzystorów odpornym na zakłócenia sterowania

Prostowniki małej mocy

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. (54) Tranzystorowy zasilacz łuku spawalniczego prądu stałego z przemianą częstotliwości

MODEL MCHQ185V12B MCHQ185V24B MCHQ185V36B

PL B1. UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE, Olsztyn, PL BUP 26/15. ANDRZEJ LANGE, Szczytno, PL

ĆWICZENIE 1 JEDNOFAZOWE OBWODY RLC U L U R U C. Informatyka w elektrotechnice

seria MCHQ80VxB SPECYFIKACJA ELEKTRYCZNA Zasilacz stałonapięciowy/stałoprądowy LED o mocy 80W z funkcją ściemniania (3 w 1) WYJŚCIE WEJŚCIE

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

Przerywacz napięcia stałego

Ćwiczenie 21 Temat: Komparatory ze wzmacniaczem operacyjnym. Przerzutnik Schmitta i komparator okienkowy Cel ćwiczenia

"Rozwój szkolnictwa zawodowego w Gdyni - budowa, przebudowa i rozbudowa infrastruktury szkół zawodowych oraz wyposażenie" Opis przedmiotu zamówienia

Liniowe układy scalone

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

PRZETWORNICA PAIM-240, PAIM-240R

PLAN PREZENTACJI. 2 z 30

Przykładowe zadanie egzaminacyjne dla kwalifikacji E.20 w zawodzie technik elektronik

Zaznacz właściwą odpowiedź (właściwych odpowiedzi może być więcej niż jedna)

Siłownik liniowy. Zastosowanie: automatyka przemysłowa, maszyny i urządzenia przemysłowe

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

PRZEKSZTAŁTNIKI IMPULSOWE zadania zaliczeniowe

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Demonstracja: konwerter prąd napięcie

9. ŁĄCZNIKI STATYCZNE PRĄDU PRZEMIENNEGO

Ć w i c z e n i e 1 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

Proste układy wykonawcze

IMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

ĆWICZENIE ZASILACZE. L a b o r a t o r i u m Elektroniki 2. Zakład EMiP I M i I B

Poprawa jakości energii i niezawodności. zasilania

Import i dystrybucja: SOLID LINK Sp. z o.o., ul. Nyska 56 B/6, Wrocław,

Ujemne sprzężenie zwrotne, WO przypomnienie

II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Odbiorniki nieliniowe problemy, zagrożenia

Stabilizatory liniowe (ciągłe)

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Badanie przerzutników astabilnych i monostabilnych

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

(54) (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1 C23F 13/04 C23F 13/22 H02M 7/155

Ćwiczenie 24 Temat: Obwód prądu stałego RL i RC stany nieustalone. Cel ćwiczenia

Transkrypt:

Część 2 Sterowanie fazowe

Sterownik fazowy prądu przemiennego (AC phase controller) Prąd w obwodzie triak wyłączony: i = 0 triak załączony: i = ui / RL Zmiana kąta opóźnienia załączania θz powoduje zmianę wartości skutecznej więc także mocy czynnej odbiornika Po / Po(max) I / Imax 2

Sterowanie obciążenia indukcyjnego Zakres sterowania ograniczony przez kąt fazowy odbiornika Powolne narastanie prądu może wymagać wydłużenia lub zwielokrotnienia impulsów prądu bramki w celu przekroczenia prądu zatrzasku tyrystora 3

Sterownik grupowy prądu przemiennego (AC on-of controller) Zastosowania odbiorniki o długiej nieelektrycznej stałej czasowej (grzejnictwo) gdy moc ma być dostarczana długimi impulsami (stroboskop) Liniowa charakterystyka sterowania Małe stromości napięcia i prądu większe bezpieczeństwo tyrystora, mniejszy poziom generowanych zaburzeń elektromagnetycznych w.cz. Powstają podharmoniczne prądu niekorzystne dla elementów magnetycznych z powodu podmagnesowania rdzeni skutkującego nasyceniem I / Imax Po / Po(max) 4

Sterownik prądu przemiennego sterowany cyfrowo w pętli otwartej (poziom 2) V CC=U Z,D1 U F,D2 I G= V CC U GK U CE R7 TRC1 Q4016LH3: I GT =20 ma (I, II, III) I B V CC U BE R8 IGP2(max) =±25 ma 5

Ogólna idea sterowania Odbiornikiem jest element grzejny Sterowanie grupowe z załączaniem w zerze mniejsze zaburzenia, gdyż niewielka stromość prądowa Ujemne impulsy wyzwalające triaka wynika z topologii rezystancyjny o dużej stałej czasowej korzystne ćwiartki II i III (MT+G, MT G ) Pętla otwarta stałe zasilanie (±5%) i obciążenie 6

Układ i algorytm sterowania POT1 nastawa mocy wyjściowej Po wykryciu zera przez GP3, na GP2 wystawiana jest 1 przez 2 ms, o ile triak ma być w danym półokresie sieci załączony 7

Detekcja przejścia przez zero UZ,D1 UF,D2=4,5 V VZX GP3 UOUT+UF,D1 VL VL + 0 V UF,D2 8

Pomiar rezystancji potencjometru: idea (VL+) GP1 jako wyjście ustawienie 1 na cały półokres C6 ładuje się przez R13 do 3V (VCC VZD4)/R13 > IZD4 (VL ) GP1 jako wejście C6 rozładowuje się przez POT1 i R12 pomiar czasu rozładowania tdis za pomocą czasomierza 0 i wewnętrznego komparatora 0,6 V dobór stałej czasowej: tdis(max) < T/2 VC6 D4 eliminuje wpływ tętnienia VCC 9

Pomiar rezystancji potencjometru: program 10

Filtracja zaburzeń filtr zaburzeń w.cz. filtr przepięciowy filtr dolnoprzepustowy rozdzielone masy obwodu mocy (sieci) i sterowania (mikrokontrolera) fitry dolnoprzepustowe fc 1 khz (kondensatory ceramiczne) 11

Zasilacz beztransformatorowy rezystancyjny Do kondensatora musi dopłynąć tyle ładunku, ile jest z niego odbierane I IN V HW,RMS V HW,RMS R1 V PEAK V Z 2 IOUT = 2 V RMS V Z 2 Skrajne wartości prądu: minimalna istotna ze względu na zasilany układ VRMS = 220 V (min) VZ = 5,1 V (max) R1 = 6,8 kω 1,1 = 7,48 kω (max ±10%) IIN = 20,5 ma (min) maksymalna istotna ze względu na moce strat VRMS = 240 V (max) VZ = 5,0 V (min) R1 = 6,8 kω 0,9 = 6,12 kω (min ±10%) IIN = 27,3 ma (max) Wymagane moce znamionowe maksymalne moce strat: ( ) ( P R1 V RMS R1 2 R 1 = ) 240 2 6,12 k=9,4 W 6,12 k V RMS 240 P D1 V Z =5,1 =0,20 W R1 6,12 k P D2 V F I IN=0,7 27,3 m=0,019 W 12

Zasilacz beztransformatorowy pojemnościowy R1 ogranicza tylko przetężenie po załączeniu zasilania (można zastosować termistor NTC) 2 V RMS I PEAK = R1 C2 ogranicza tętnienie napięcia wyjściowego T V OUT C 2 I OUT Stan ustalony IIN V HW,RMS X C1 +R 1 V HW,RMS 2 I OUT ; X C1 = V PEAK V Z 2 = 1 2 π f C1 2 V RMS V Z 2 Skrajne wartości prądu ograniczone głównie przez C1: minimalna VRMS = 220 V (min) VZ = 5,1 V (max) f = 49,5 Hz (min) C1 = 0,62 µf 0,8 = 0,496 µf (min ±20%) XC1 = 6,48 kω R1 = 680 Ω 1,1 = 748 Ω (max ±10%) IIN = 21,2 ma (min) maksymalna VRMS = 240 V (max) VZ = 5,0 V (min) f = 50,5 Hz (max) C1 = 0,62 µf 1,2 = 0,744 µf (max ±20%) XC1 = 4,24 kω R1 = 680 Ω 0,9 = 612 Ω (min ±10%) IIN = 34,5 ma (max) ( P R1 V R1,RMS X C1 ) 2 R1 =2,0 W V R1,RMS P D1 U Z =0,28 W X C1 P D2 U F IIN =0,024 W 13

Napięcie wyjściowe w funkcji obciążenia Wyniki badań zasilacza zaprojektowanego na: Vout = 4,5 V Iout = 10 ma Obciążenie opornikiem Rload Rload = 10kΩ Iout = 0,45mA Rload = 500 Ω Iout = 9 ma Rload = 270 Ω Iout = 16 ma 14

Modyfikacje Układy z zabezpieczeniami R1+R2 zmniejszenie napięcia mniejsze ryzyko przebicia R3 C3 / R2 C1 filtry zaburzeń wstrzykiwanych do sieci Zasilacz rezystancyjny z prostownikiem dwupołówkowym zwiększa prąd wyjściowy 2 razy gdyż 2 V RMS V Z V FW,RMS 2 mniejsze tętnienie VOUT większa sprawność większy koszt i wymiary VOUT nie jest odniesione do sieci (L lub N) niemożliwe sterowanie triakami 15

Cechy zasilaczy beztransformatorowych Wspólne Pojemnościowe względem rezystancyjnych mniejsze wymiary niż transformatorowych (transformator sieciowy) tańsze od transformatorowych i impulsowych brak izolacji galwanicznej (bezpieczeństwo) zalety przeważają wyłącznie dla małej mocy wyjściowej (rzędu 100 mw) mniejsze straty mocy większa sprawność mniejsze moce znamionowe elementów wyższy koszt Rezystancyjne najmniejszy koszt moc strat w oporniku rośnie w kwadracie obciążenia możliwość detekcji zera napięcia sieci brak przesunięcia fazy na kondensatorze 16

Sterownik prądu przemiennego sterowany cyfrowo zasilany z sieci 230 V (poziom 2) V CC =U Z,D1 U F,D2 I G= V CC U GK U CE R7 TRC1 Q4016LH3: I GT =20 ma (I, II, III) I B V CC U BE R8 IGP2(max) =±25 ma 17

Ogólna idea sterowania Odbiornikiem jest element grzejny Sterowanie grupowe z załączaniem w zerze mniejsze zaburzenia, gdyż niewielka stromość prądowa Ujemne impulsy wyzwalające triaka rezystancyjny o dużej stałej czasowej korzystne ćwiartki II i III (MT+G, MT G ) Pętla otwarta stałe zasilanie (±5%) i obciążenie 18

Układ i algorytm sterowania POT1 nastawa mocy wyjściowej Po wykryciu zera przez GP3, na GP2 wystawiana jest 1 przez 2 ms, o ile triak ma być w danym półokresie sieci załączony 19

Detekcja przejścia przez zero 4.5 V VZX GP3 VL VL + 20

Pomiar wartości POT1 (VL+) GP1 jako wyjście ustawienie 1 na cały półokres C6 ładuje się przez R13 do 3V (VCC VZD4)/R13 > IZD4 (VL ) GP1 jako wejście C6 rozładowuje się przez POT1 i R12 pomiar czasu rozładowania tdis za pomocą czasomierza Timer0 i wewnętrznego komparatora 0,6 V dobór stałej czasowej: tdis(max) < T/2 VC6 D4 eliminuje wpływ tętnienia VCC 21

Pomiar wartości POT1 (2) 22

Filtracja zaburzeń fc 1 khz (cer) 23

Prostownik mostkowy (bridge rectifier) 24

Prostownik mostkowy sterowany fazowo Zmiana kąta załączania powoduje zmianę wartości skutecznej napięcia wyjściowego 25

Podstawa działania współczesnych falowników elektronicznych (inverters) Topologia mostka lub podobna (półmostek, mostek trójfazowy itp.) Końcówki wyjściowe (lub jedna z nich) są w kolejnych etapach zwierane przez łączniki (najprościej: jeden na końcówkę) do punktów o określonym stałym potencjale (najprościej: 0 lub napięcie zasilania) VL Vs t VR Vs t Vo Vs Q1, Q3 of Q2, Q4 on 0 Falownik mostkowy o wyjściu prostokątnym Vs T/2 Q1, Q3 on T Q2, Q4 of t 26

Falowniki o zmodyfikowanym wyjściu prostokątnym (modified sine wave inverters) Różne modyfikacje topologii i strategii sterowania Mostek wielopoziomowy 2n+1 poziomów napięcia czasy ich trwania dobrane wg kryterium minimalnych zniekształceń harmonicznych n=2 dh(min) 5% 27