Данильченко В.В., Молдахметов С.С., Якубова М.З.

 

Казахский национальный технический университет им. К. Сатпаева, РК

 

К вопросу о разработке системы управления многоуровневым силовым инвертором напряжения

 

Актуальной сегодня является задача работы на общую нагрузку инвертора совместно с промышленной энергосистемой. Автоматиче­ское согласова­ние пара­метров инвертора с энергосетью можно осуществить с по­мощью интеллектуальной системы управления. Адаптивность алгоритма преобразования напряжения заключается в автоматической подстройке не только амплитуды, частоты и фазы, но и формы напряжения инвертора в зависимости от изменений промышленной сети.

Поставлена задача разработать систему управления многоуровневым силовым инвертором, способного адаптироваться к параметрам промышленной сети.

C:\Users\Sairan\Desktop\Инвертор.JPG

Рисунок 1. – Многоуровневый транзисторный инвертор

На рисунке 1 представлена схема многоуровневого инвертора, для которого разрабатывается система управления, где  каждый из 8 источников постоянного напряжения, соединен между собой последовательно и через  коммутирующие  ключи Т1 – Т8 подключены к мостовому  инвертору с общей нагрузкой, составленному из ключей Т9 – Т12.

Система управления таким инвертором должна выполнять задачу коммутации ключей Т1 – Т8 в определенной последовательности, тем самым подключая мостовой инвертор к источникам постоянного напряжения, а также формировать парафазные сигналы ТОР и ВОТ для непосредственно мостового инвертора.

В качестве базы для построения системы управления был выбран микроконтроллер ATmega32 компании Atmel, т.к. данный контроллер имеет не только АЦП, но и легко позволяет в последующем организовать многоканальный ШИМ, добавить клавиатуру управления, LCD-индикатор для организации пользовательского интерфейса, а также получить дополнительные выходные линии общего назначения.

 

C:\Users\Sairan\Desktop\Схема в Потеус.jpg

Рисунок 2. – Модель системы управления в программной среде Proteus 7

 

C:\Users\Sairan\Desktop\Осцилограмма.jpg

 

Рисунок 3. – Осциллограмма выходных напряжений системы управления в программной среде Proteus 7

 

Моделирование производилось в программной среде Proteus 7. Схема показана на рисунке 2. В роли промышленной сети выступает генератор синусоидального напряжения G1 (амплитуда 312 В, частота 50 Гц). Напряжение делится резисторами R1 и R2 и подается на вход PA0 порта А микроконтроллера, который настроен на работу в режиме АЦП. Для достижения большей точности выбран режим 10-битного АЦП. В зависимости от напряжения на входе PA0 на выводах PВ0-PВ7 порта В устанавливаются высокие, либо низкие логические уровни напряжений.

Для наглядности управляющие импульсы с выводов порта В складываются на сумматоре, собранном на ОУ AD8022AS. Осциллограмма выходного напряжения сумматора в сравнении с синусоидальным напряжением сети показана на рисунке 3.

 

C:\Users\Sairan\Desktop\Алгоритм работы.JPG

Рисунок 4. – Алгоритм работы микроконтроллера ATmega32 системы управления инвертором

 

В дальнейшем планируется усовершенствовать систему и провести эксперимент. Так, для повышения точности необходимо использовать внешний источник тактирования. Также имеет смысл организовать пользовательский интерфейс путем установки клавиатуры и ЖК дисплея.

 

Литература:

1.    Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

2.    ATmega32 Data sheet. USA: Atmel Corporation, 2011.