Geekly articles weekly

Papan pintar untuk mengendalikan beban daya 3 fase


Kami terus mengembangkan mikrokontroler dari keluarga Kinetis .

Rumah atau bangunan cerdas tidak terbatas pada sensor suhu atau pencahayaan. Ada juga lift, berbagai lift untuk para penyandang cacat, lift kargo, gerbang, penghalang, pompa, kipas angin, dan barang-barang rumah tangga lainnya. Secara tradisional, ini adalah area konservatif, konsep rumah pintar sulit ditembus ke dalamnya. Papan ini memungkinkan Anda untuk meningkatkan solusi yang ada dan menambahkan integrasi ke IoT (Internet of Things).


Seperti inilah biasanya unit kontrol pembangkit listrik:

Dalam hal ini, ini adalah kotak untuk mengendalikan gerbang rolling berkecepatan tinggi yang mencakup ruang dingin.

Fungsinya hanya untuk dengan cepat menaikkan atau menurunkan gerbang. Tetapi kompleksitasnya mengesankan!
Mungkin perlu beberapa hari untuk merakit, menandai, dan menguji untuk merakit kotak ini. Kisah terpisah dengan pemasangan dan dukungan peralatan tersebut. Di sini, RUU ini sudah berlangsung selama berminggu-minggu, karena lebih banyak personil berketerampilan rendah terlibat dalam hal ini. Dan kehadiran pengontrol yang dapat diprogram di sini bahkan tidak memfasilitasi, tetapi mempersulit instalasi dan dukungan. Karena logika pengontrol ini disembunyikan, itu tidak intuitif atau didokumentasikan. Dalam upaya untuk mengurangi biaya, produsen menghemat fungsionalitas pengontrol, dan kemampuan diagnosis mandiri dalam sistem minimal dan tidak nyaman.
Perbaikan kotak-kotak tersebut dapat berlangsung selama berbulan-bulan sampai perusahaan kontraktor menemukan spesialis yang tepat siap untuk berurusan dengan kabel

Dan kemudian muncul ide untuk mengembangkan papan yang cukup universal yang membawa elemen standar dasar dari sistem kontrol untuk drive 3-fase dan beban lainnya dengan mikrokontroler yang kuat, sistem operasi waktu-nyata dan alat integrasi dalam IoT. Papan sirkuit dengan elemen daya yang diletakkan di atasnya mengurangi volume pemasangan kawat manual, mengurangi jumlah kesalahan pemasangan, mempercepat proses perakitan sistem kontrol, dan menyederhanakan perbaikan. Dan bahkan redundansi fungsionalnya akan diimbangi dengan manfaat yang dihasilkan.

Papan dibuat menggunakan mikrokontroler MK60FN1M0VLQ12 dari keluarga Kinetis dari Freescale.
Tentang mikrokontroler ini dan perkembangannya dapat dibaca di sini:

Perangkat lunak ini didasarkan pada sistem operasi real-time Freescale MQX .
Untuk terhubung ke Internet, modul Wi-Fi CC3100BOOST dari TI dipilih .
Tetapi tentang komponen-komponen ini dalam artikel berikut, dan di sini kita akan menjelaskan secara singkat unit daya.

Daya papan sirkuit


Sirkuit kontrol beban 3 fase yang disederhanakan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kontrol utama: modul thyristor SK45UT08 (47 A, 800V) dan tiga kontaktor K1, K2, K3. Setiap saluran modul thyristor juga dapat dihambat oleh relai terpisah (tidak ditampilkan dalam diagram), untuk mengurangi pembentukan panas pada modul thyristor ketika dihidupkan sepenuhnya.

Jika motor AC asinkron bertindak sebagai beban, maka untuk mengubah arah putarannya, digunakan kontaktor K1 dan K2, dengan mengganti dua dari tiga fase di antara keduanya.
Elemen wajib dalam sistem kontrol drive lift adalah apa yang disebut rantai pengaman dengan elemen yang memutus rangkaian daya. Elemen dalam rangkaian ini adalah kontaktor K3.

Selain itu, papan sirkuit dalam rangkaian daya berisi detektor tegangan nol presisi, sensor arus, dan sensor tegangan.

Prinsip manajemen


Modul thyristor dengan metode kontrol fase mengontrol daya rata-rata untuk periode yang disuplai ke beban.
Kontrol fase dimmer rumah tangga yang terkenal juga dapat dengan mulus memulai dan memperlambat motor, tanpa menggunakan konverter frekuensi.

Dalam beberapa kasus, tidak adanya konversi frekuensi memiliki kelebihan: tidak ada suara akustik tertentu, tidak ada emisi elektromagnetik frekuensi tinggi, elemen dasar lebih murah. Secara khusus, emisi elektromagnetik dari konverter frekuensi dapat menyebabkan banyak masalah pada tahap sertifikasi.

Pengontrol thyristor, pada gilirannya, mampu menahan beban yang jauh lebih besar daripada konverter frekuensi. Sebagai contoh, board ini tahan kelebihan beban hingga 10 kW selama pengujian, yang 3 kali lebih banyak dari daya pengenalnya. Konverter frekuensi langka mampu memberikan daya lebih dari 150% di atas nominal.

Untuk mencapai kontrol kecepatan yang akurat selama tahap akselerasi dan perlambatan, board memiliki input untuk menghubungkan encoder quadrature. Encoder quadrature dipasang pada poros motor dan berfungsi untuk mengukur kecepatan putarannya. Untuk digital absolute encoders, board memiliki antarmuka RS485.

Spesifikasi Utama



Daya beban yang diaktifkan adalah 3 kW, pada tegangan 380 V.

CPU


  • Mikrokontroler keluarga Kinetis - MK60FN1M0VLQ12
  • Frekuensi jam - 120 MHz
  • Kapasitas RAM - 128 kB
  • Kapasitas flash - 1 mb
  • SPI Data Flash 128 4



  • CAN – 1
  • RS485 – 1
  • RS232 ( 1.5 /c) – 2
  • SDHC SD – 1
  • Wi-Fi CC3100BOOST UART SPI (20 /)
  • JTAG/SWD — 1



  • , 16- — 4
  • 16- — 12
  • NTC — 1
  • — 1
  • 3- — 3
  • 3- — 3
  • — 3



  • 0 10 , 10 — 1
  • 24, 6 — 2
  • 50 , 50 — 8
  • 220 , 1 — 2
  • 220, 10 — 1



  • 12-24 .





Seperti yang bisa dilihat dari skema, drive daya membutuhkan sikap hati-hati. Itu harus dimulai dan dihentikan dengan lancar untuk menghindari kelebihan beban kejut. Itu tidak boleh terlalu panas, mis. Anda perlu memonitor suhunya. Setelah berhenti, Anda harus mengaktifkan rem pada waktu yang tepat. Kehati-hatian harus diambil untuk memastikan bahwa drive tidak melampaui posisi yang diizinkan atau rem dan non-energi itu secepat mungkin. Ini belum lagi berfungsinya sakelar limit tambahan antara dan tambahan, solenoida rem bantu, dll.
Di situlah kompleksitas semua kotak kontrol ini berasal!

Oleh karena itu, kekompakan sistem kontrol, kinerja tinggi, fleksibilitas dan siklus pendek modernisasi algoritma, kemampuan untuk mengontrol dari jarak jauh, meningkatnya jumlah informasi diagnostik, akumulasi log sepanjang waktu hidup, penjadwalan melalui layanan cloud - semua ini dapat secara drastis membuat hidup lebih mudah bagi pengembang dengan papan ini.

Bahan desain papan diterbitkan di sini - https://github.com/Indemsys/SB200BE

Source: https://habr.com/ru/post/id383263/

More articles:


All Articles