Bộ điều khiển điện ba pha (thyristor) trên vi điều khiển

Tôi trình bày cho bạn một bộ điều khiển điện ba pha trên vi điều khiển.

Thiết bị điều chỉnh công suất trong tải hoạt động được bật bởi hình tam giác hoặc ngôi sao mà không cần sử dụng dây dẫn trung tính. Được thiết kế để sử dụng với lò nung điện trở, nồi hơi nước nóng, các bộ phận làm nóng ba pha và thậm chí là đèn sợi đốt, tùy thuộc vào các điều kiện của tải đối xứng trong các pha. Hai chế độ hoạt động - quy định sử dụng thuật toán Bresenham và phương pháp điều chỉnh pha. Thiết bị được hình thành đơn giản nhất có thể và giá cả phải chăng trong sự lặp lại. Điều khiển bằng các nút hoặc chiết áp, đèn chỉ báo LED của các chế độ hoạt động (tùy chọn), đèn LED cho biết trạng thái của thiết bị.

Chú ý! Căng thẳng đe dọa tính mạng hiện nay! Dành cho người dùng có kinh nghiệm!

Mạch thiết bị để thuận tiện được chia thành các khối chức năng. Điều này làm cho nó có thể thực hiện các thay đổi và cải tiến hơn nữa cho thiết kế, mà không cần xử lý chính của toàn bộ mạch. Dưới đây, mỗi khối sẽ được mô tả riêng biệt.

Mạch điện

Phiên bản của tác giả được xây dựng trên các mô-đun optothyristor công suất cao MTOTO 80 - 12. Mỗi mô-đun chứa hai opto-thyristor song song đối lập. Ba mô-đun được sử dụng, một trong mỗi giai đoạn. Các xung điều khiển đồng thời đến cả hai công tắc nguồn, nhưng chỉ có một xung mà điện áp được đặt ở cực trực tiếp sẽ mở. Các mô-đun có thể hoán đổi với các tổ hợp thyristor hoặc triac, hoặc các thyristor và triac riêng lẻ. Các mô-đun lắp ráp thuận tiện hơn để cài đặt, có chất nền cách điện và đơn giản hóa sự cách ly điện của mạch điều khiển. Khi sử dụng thyristor hoặc triac riêng biệt, sẽ cần phải cài đặt thêm máy biến áp xung, hoặc bộ ghép quang. Cũng cần phải chọn các điện trở giới hạn dòng điện của bộ ghép quang (R32 mậtR34) cho các bản sao bạn có. Bộ vi điều khiển tạo ra các xung điều khiển, được khuếch đại bởi các bóng bán dẫn hỗn hợp T7-T9. Các xung được điều chế ở tần số cao để giảm dòng điện qua bộ ghép quang, điều này cũng cho phép sử dụng các biến áp xung có kích thước nhỏ (sau đây gọi là TI). Bộ ghép quang điện hoặc TI được thực hiện bởi điện áp không ổn định 15V.

Bắt buộc phải cài đặt mạch RC song song với thyristor. Trong phiên bản của tôi, đây là các điện trở PEV-10 39 Ohm và tụ điện MBM 0,1mkf 600v. Các mô-đun được gắn trên bộ tản nhiệt, chúng được làm nóng trong quá trình hoạt động. Tải máy sưởi nichrom ba pha, dòng điện tối đa 60A. Không có thất bại trong hai năm hoạt động.

Sơ đồ không hiển thị, nhưng phải được cài đặt, một bộ ngắt mạch cho tải được tính toán, cũng mong muốn cài đặt một bộ ngắt mạch riêng trên các pha của đơn vị đồng bộ hóa. Thiết bị được kết nối với mạng 3x380 volt theo sự xen kẽ của các pha A-B-C, nếu sự thay đổi không chính xác, thiết bị sẽ không hoạt động. Một dây không cần thiết để kết nối máy biến áp của nguồn điện, nếu cuộn sơ cấp của nó là 220 volt. Khi sử dụng máy biến áp 380 volt, không cần một dây dẫn trung tính.

Nối đất bảo vệ của trường hợp thiết bị là bắt buộc!

Mạch cấp điện

Nó không cần giải thích, nó sử dụng hai điện áp - 15 volt không ổn định và 5 volt ổn định, mức tiêu thụ trong phiên bản của tác giả lên tới 300mA, nó phụ thuộc nhiều hơn vào đèn LED và các yếu tố công suất được sử dụng. Bạn có thể sử dụng bất kỳ phần có sẵn, không có yêu cầu đặc biệt.

Đề án đồng bộ hóa khối

Chứa ba kênh giống nhau. Mỗi kênh được kết nối giữa hai giai đoạn, tức là các kênh được bật bởi một hình tam giác. Tại thời điểm các điện áp pha bằng nhau (điểm giao nhau của các sin), một xung được hình thành, được sử dụng để đồng bộ hóa trong MC. Chi tiết không quan trọng, nhưng bạn cần tuân thủ xếp hạng, để đồng bộ hóa chính xác hơn. Nếu có máy hiện sóng hai chùm tia, nên chọn điện trở R33, R40, R47, để điều chỉnh thời điểm hình thành xung đến điểm giao nhau của sin. Nhưng đây không phải là điều kiện tiên quyết. Bộ ghép quang AOT 101 đã sử dụng có thể được thay thế bằng bất kỳ bộ tương tự nào và có sẵn, yêu cầu duy nhất đối với chúng là điện áp đánh thủng cao, vì đó là bộ ghép quang được sử dụng để cách ly đơn vị điều khiển khỏi mạng. Bạn có thể tìm thấy một mạch dò 0 đơn giản hơn và lắp ráp nó, nhưng có tính đến kết nối với giao diện 380 V.

Bộ điều khiển và hiển thị

Đây là đơn vị chính. Bộ vi điều khiển ATmega8 cung cấp các xung điều khiển cho các thyristor và cung cấp chỉ dẫn về các chế độ hoạt động. Cung cấp bởi một bộ dao động nội bộ, xung nhịp 8 MHz. Các cầu chì được hiển thị dưới đây trong hình. Đèn chỉ báo LED bảy ​​đoạn với cực dương chung, ba ký tự. Nó được điều khiển thông qua ba phím anode T1 - T3, các phân đoạn được chuyển đổi bằng thanh ghi thay đổi. Bạn không thể đặt chỉ báo, trường hợp và các mục liên quan nếu bạn không cần định cấu hình công việc. Bạn có thể cài đặt bất kỳ loại chỉ báo có sẵn nào, nhưng bạn sẽ cần chọn các điện trở giới hạn hiện tại trong chuỗi các phân đoạn. Đèn LED HL1 hiển thị trạng thái cơ bản của thiết bị.

Bắt đầu và dừng được thực hiện bởi công tắc SB1. Trạng thái đóng - Bắt đầu, mở - Dừng. Điều chỉnh nguồn từ các nút Lên, Xuống hoặc từ mặt số R6, lựa chọn được thực hiện thông qua menu. Cuộn cảm L có kích thước nhỏ, cần thiết để lọc tốt hơn điện áp tham chiếu của ADC của vi điều khiển. Các công suất C5, C6 phải được lắp đặt càng gần càng tốt với các đầu nối nguồn của MK và thanh ghi, trong phiên bản của tôi, chúng được hàn vào chân trên đỉnh của các vi mạch. Trong điều kiện dòng điện cao và nhiễu mạnh, chúng cần thiết cho hoạt động đáng tin cậy của thiết bị.

Bộ điều khiển hoạt động

Tùy thuộc vào phần sụn được chọn, quy định sẽ được thực hiện bằng phương pháp xung pha hoặc bằng phương pháp bỏ qua các giai đoạn, thuật toán được gọi là thuật toán Bresenham.

Với quy định xung pha, điện áp trên tải thay đổi trơn tru từ gần như bằng 0 đến tối đa bằng cách thay đổi góc mở của thyristor. Xung được phát hai lần mỗi chu kỳ, đồng thời cho cả hai thyristor, nhưng chỉ một xung mà điện áp được đặt ở cực trực tiếp sẽ được mở.

Ở điện áp thấp (góc mở lớn), có thể vượt quá mức do sự không chính xác của xung đồng bộ hóa nhận được tại thời điểm vượt qua các sin. Để loại trừ hiệu ứng này, giới hạn dưới được đặt thành 10 theo mặc định. Thông qua menu, nếu cần, bạn có thể thay đổi nó trong phạm vi từ 0 đến 99. Trong thực tế, điều này chưa bao giờ được yêu cầu, nhưng tất cả phụ thuộc vào nhiệm vụ cụ thể. Phương pháp này phù hợp để điều chỉnh quang thông của đèn sợi đốt, với điều kiện là chúng có cùng công suất trong mỗi pha.

Điều quan trọng nữa là chuỗi pha của mạng là ABC chính xác. Để kiểm tra, khi bạn bật thiết bị, bạn có thể kiểm tra xoay pha chính xác. Để thực hiện việc này, khi bật thiết bị, khi các ký hiệu - 0 được hiển thị trên chỉ báo, hãy nhấn nút menu, nếu pha đúng chỉ báo sẽ hiển thị các ký hiệu AbC nếu không có ACb và phải đảo ngược hai pha.

Nếu bạn nhả nút menu  , thiết bị sẽ vào chế độ hoạt động chính.

Khi sử dụng quy định theo phương pháp bỏ qua các giai đoạn, giai đoạn không bắt buộc và kiểm tra không được nhập vào phần sụn. Trong trường hợp này, các thyristor mở đồng thời, bạn có thể tưởng tượng chúng như một khởi đầu đơn giản chuyển đổi cả ba pha cùng một lúc. Càng nhiều năng lượng cần thiết ở tải, số lần trên mỗi đơn vị thời gian càng lớn, các thyristor sẽ ở trạng thái dẫn điện. Phương pháp này không phù hợp với đèn sợi đốt.

Thiết bị không cần phải được cấu hình.

Khi được bật, các cài đặt được đọc từ bộ nhớ không bay hơi của MK, nếu không có giá trị nào trong bộ nhớ hoặc chúng không chính xác, các giá trị mặc định được đặt. Tiếp theo, MK kiểm tra sự hiện diện của xung đồng bộ hóa và trạng thái của công tắc SB1. Nếu SB1 ở trạng thái mở không được phát xung điều khiển, thông báo TẮT   được hiển thị , đèn LED HL1 sẽ nhấp nháy với tần số cao. Nếu SB1 bị đóng, tham chiếu công suất hiện tại sẽ được hiển thị trên chỉ báo, các xung điều khiển sẽ được tạo ra, đèn LED HL1 sẽ sáng liên tục. Nếu khi khởi động hoặc trong khi vận hành, các xung điều khiển biến mất trong hơn 10 giây, chỉ báo sẽ hiển thị các chữ số 380, đèn LED sẽ nhấp nháy ở tần số thấp, các xung điều khiển thyristor sẽ bị loại bỏ. Khi xung đồng bộ xuất hiện, thiết bị sẽ hoạt động trở lại. Điều này đã được thực hiện liên quan đến một mạng kém ở nơi hoạt động của thiết bị, thường xuyên bị gián đoạn và mất cân bằng pha.

Menu chứa bốn menu con được chuyển đổi bằng nút   menu , nếu không nhấn nút này trong một thời gian, mức năng lượng được cài đặt hiện tại được hiển thị một cách có điều kiện từ 0 đến 100. Mức năng lượng được thay đổi bằng nút Lên  hoặc Xuống , hoặc được bật (theo mặc định), bằng chiết áp.

Một nút nhấn dài của nút menu  sẽ chuyển menu con. 

Menu con 1, màn hình hiển thị chương trình  Gy ˉ  là giới hạn trên của điều khiển công suất, khi nhấn Up  hoặc Down The , sẽ hiển thị các giá trị hiện tại, người ta có thể thay đổi lên hoặc xuống, trong phạm vi ranh giới. Giá trị mặc định là 99.

Menu con 2  trên chỉ báo Gr_  là giới hạn điều khiển công suất thấp hơn, mọi thứ đều giống nhau, giá trị mặc định là 10.

Submenu 3  cho biết liệu tham chiếu được sử dụng từ chiết áp 1 - có 0 - không. Trên chỉ báo 3-1 hoặc 3-0 , chọn bằng cách nhấn các nút Lên  hoặc Xuống. Theo mặc định - được sử dụng (1).

Menu con 4  trên chỉ báo ZAP , khi bạn nhấn bất kỳ nút Lên  hoặc Xuống, các giá trị hiện tại sẽ được ghi lại trong bộ nhớ không bay hơi của MK. Khi ghi, mục ZAP sẽ nhấp nháy một lần . Các giới hạn điều khiển sẽ được ghi lại xem chiết áp và giá trị năng lượng hiện tại có được bật hay không, nếu nó được đặt bằng các nút và chiết áp không được sử dụng.

Lần nhấn tiếp theo của menu  sẽ chuyển sang menu chính, giá trị năng lượng sẽ được hiển thị. Ngoài ra, nhấn và giữ các nút sẽ chuyển menu sang menu chính.

Bạn không thể sử dụng đèn chỉ báo LED bảy ​​đoạn, nếu bạn không cần thay đổi gì, trong trường hợp này mọi thứ sẽ hoạt động, điều chỉnh từ 10 đến 99 bằng chiết áp. Trạng thái thiết bị sẽ được chỉ báo bằng đèn LED HL1. Trên thực tế, chỉ báo là cần thiết ở giai đoạn gỡ lỗi và cho hiện đại hóa tiếp theo. Nó được lên kế hoạch để xây dựng trên cơ sở này một bộ điều chỉnh cho tải cảm ứng, và để chế tạo một thiết bị khởi động mềm cho động cơ cảm ứng.

Bảng mạch in được phát triển cho đơn vị đồng bộ hóa và cho đơn vị điều khiển, nhưng do đó, do quá trình xử lý, thiết bị điều khiển được gắn theo cách bản lề, trên bảng mạch, bảng mạch in như là trong kho lưu trữ, hệ thống chỉ báo bảy đoạn được tạo ra cho chỉ báo của tôi, nếu cần lập trình thay đổi các phân đoạn đầu ra tương ứng. Một số bộ phận (mạch RC, điện trở và điốt của mạch điện, các bộ phận cung cấp điện, nút, chiết áp và đèn LED) được gắn theo cùng một cách gắn.

Kho lưu trữ chứa bảng của đơn vị điều khiển và đơn vị đồng bộ hóa, ở định dạng bố trí nước rút và mạch ở định dạng Splan 7, cũng có hai tùy chọn phần sụn để điều khiển pha và quản lý bỏ qua giai đoạn. MK đã được lập trình với chương trình "năm dây" dưới sự kiểm soát của chương trình Uniprof, bạn có thể tải xuống trên trang web của tác giả  http://avr.nikolaew.org/

cầu chì được trình bày dưới đây.

Các cầu chì được đưa ra để cài đặt trong chương trình này, khi sử dụng một cầu chì khác - Hãy nhớ rằng FUSE đi kèm là FUSE mà không có dấu tích!

Bảng mạch in không tối ưu, và rất có thể, khi bạn lặp lại, bạn sẽ phải sửa đổi chúng để phù hợp với các bộ phận có sẵn, và cấu hình và sự sắp xếp cụ thể của các yếu tố (nút, chiết áp, chỉ báo, điốt và bộ ghép quang). Ngoài ra, hãy chú ý đến các miếng tiếp xúc, nếu khó khoan lỗ có đường kính 0,5-0,7 mm, thì nên tăng kích thước của các miếng tiếp xúc trước khi in. Yêu cầu chính đối với thiết bị đồng bộ hóa là điện áp cao và có thể có sự cố trên bề mặt PCB và trên bề mặt của các bộ phận, vì vậy nên sử dụng các bộ phận đầu ra có khoảng cách lớn giữa các thiết bị đầu cuối. Vì lý do tương tự, các cây cầu bao gồm các điốt riêng biệt. Không cần phải tiết kiệm không gian và textolite! điện áp tại các điểm riêng lẻ trên bảng đồng bộ hóa có thể đạt tới 600 volt!

Video được trình bày khi hoạt động ở chế độ điều khiển xung pha, trên máy hiện sóng, tín hiệu từ các máy biến dòng bao gồm hai pha, tải là ba đèn sợi đốt mỗi bóng 1 kW. Trong video, mockup thiết bị được sử dụng để gỡ lỗi. 

Văn học

• V.M. Yarov. "Nguồn năng lượng của lò điện kháng" hướng dẫn nghiên cứu năm 1982.
• A.V. Evstifeev "Bộ vi điều khiển AVR thuộc họ Mega, hướng dẫn sử dụng" 2007

Danh sách các yếu tố vô tuyến

Chỉ định	Loại	Mệnh giá	Số lượng	Lưu ý	Cửa hàng
	Mạch điện.
T1-T6	Bộ ghép nối	Fod8012	6		Tìm kiếm nguồn
T7-T9	Transitor lưỡng cực	KT972A	3		Tìm kiếm nguồn
C4-C6	Tụ điện	0,1 uF 600 V	3	Giấy	Tìm kiếm nguồn
R29-R31	Điện trở	39 ohm	3		Tìm kiếm nguồn
R32-R34	Điện trở	18 ohm	3		Tìm kiếm nguồn
R36-R38	Điện trở	1 giờ	3		Tìm kiếm nguồn
Rn	Người tiêu dùng hiện tại 3 pha		1		Tìm kiếm nguồn
A, B, C	Kẹp thiết bị đầu cuối		3		Tìm kiếm nguồn
	Mạch cấp nguồn.
VR2	Điều chỉnh tuyến tính	LM7805	1		Tìm kiếm nguồn
Vd2	Điốt		1		Tìm kiếm nguồn
Vds5	Cầu điốt		1		Tìm kiếm nguồn
Hl2	Đèn LED		1		Tìm kiếm nguồn
C9	Tụ điện	470 uF	1		Tìm kiếm nguồn
C10, C13	Tụ điện	0,1 uF	2		Tìm kiếm nguồn
C11	Tụ điện	10 uF	1		Tìm kiếm nguồn
C12	Tụ điện	100 uF	1		Tìm kiếm nguồn
R36	Điện trở	910 ohm	1		Tìm kiếm nguồn
Fu1	Cầu chì		1		Tìm kiếm nguồn
Tr2	Máy biến áp	220/380 V - 15 V	1		Tìm kiếm nguồn
	Sơ đồ đồng bộ hóa khối.
	Transitor lưỡng cực	KT3102	6		Tìm kiếm nguồn
	Bộ ghép nối	AOT101AS	3		Tìm kiếm nguồn
VDS4-VDS6	Cầu điốt		3	Đối với điện áp ít nhất 800 V	Tìm kiếm nguồn
VD4-VD6	Diode chỉnh lưu	1N4007	3		Tìm kiếm nguồn
C4-C6	Tụ điện	0,22 uF	3		Tìm kiếm nguồn
R29, R30, R36, R37, R43, R44	Điện trở	300 kΩ	6		Tìm kiếm nguồn
R31, R32, R38, R39, R45, R46	Điện trở	120 kOhm	6		Tìm kiếm nguồn
R33, R40, R47, R50-R52	Điện trở	22 giờ	6		Tìm kiếm nguồn
R34, R41, R48	Điện trở	100 kOhm	3		Tìm kiếm nguồn
R35, R42, R49	Điện trở	300 ohm	3		Tìm kiếm nguồn
R53-R55	Điện trở	5,1 kΩ	3		Tìm kiếm nguồn
	Cầu chì	100 mA	6		Tìm kiếm nguồn
A, B, C	Kẹp thiết bị đầu cuối		3		Tìm kiếm nguồn
	Đơn vị điều khiển và hiển thị.
DD1	MK AVR 8 bit	ATmega8	1		Tìm kiếm nguồn
DD2	Đăng ký thay đổi	SN74LS595	1		Tìm kiếm nguồn
T1-T3	Transitor lưỡng cực	KT973A	3		Tìm kiếm nguồn
	Đèn LED chỉ báo 3 chữ số	Với cực dương chung	1		Tìm kiếm nguồn
Hl1	Đèn LED		1		Tìm kiếm nguồn
VD2-VD4	Điốt	KD521A	3		Tìm kiếm nguồn
C1, C4-C6	Tụ điện	0,1 uF	4		Tìm kiếm nguồn
C7	Tụ điện	4,7 uF	1		Tìm kiếm nguồn
C8	Tụ điện	10 uF	1		Tìm kiếm nguồn
C10	Tụ điện	1 uF	1		Tìm kiếm nguồn
R1-R4	Điện trở	10 giờ	4		Tìm kiếm nguồn
R5	Điện trở	5,1 kΩ	1		Tìm kiếm nguồn
R6	Biến điện trở	22 giờ	1		Tìm kiếm nguồn
R7-R11	Điện trở	1 giờ	5		Tìm kiếm nguồn
R12	Điện trở	22 giờ	1		Tìm kiếm nguồn
R14-R21	Điện trở	500 ohm	8		Tìm kiếm nguồn
L1	Van tiết lưu		1		Tìm kiếm nguồn
SB1	Chuyển đổi		1		Tìm kiếm nguồn
menu, lên, xuống	Nút đồng hồ		3		Tìm kiếm nguồn

^{Tải xuống danh sách các mục (PDF)}

Tệp đính kèm:

• faz_reg.rar (64 Kb)