- 2007-05-09
- 5,023
- 106,554
ساختار دستگاههاي كنترل كننده دور موتور سري PSMC-RM را كلاً به سه بخش مي توان تقسيم كرد:
- واحد كنترل ميكروپروسسوري سيستم
- واحد قدرت سيستم *****Power Unit
- واحدهاي ورودي و خروجي سيستم
بلوك دياگرام كلي دستگاههاي PSMC-RM در شكل 1-4 نشان داده شده است. بخش هايي كه داخل منطقه خاكستري رنگ بلوك دياگرام هستند، مربوط به اجزاء و قسمتهاي داخلي و نصب شده روي سيستم مي باشند و بخش هايي كه خارج از منطقه خاكستري رنگ مي باشند، مربوط به اجزاء و قسمتهايي هستند كه از بيرون به دستگاه مي توانند وصل شوند.
همانطور كه در بلوك دياگرام نشان داده شده است، بخش كنترل كه وظيفه كنترل و مديريت كل سيستم را بر عهده دارد بنام Monitor Microprocessor Board مشخص شده است و بخش قدرت سيستم كه با خط چين نشان داده شده است، بنام Power Unit مشخص شده است. قسمتهاي ورودي / خروجي سيستم بر روي شكل نشان داده شده اند.
1-4- شرح كار كلي سيستم
طرز كار سيستم بطور كلي به اين شكل است كه برق سه فاز 380 V از طريق ترمينالهاي R، S وT وارد دستگاه شده و در يك يكسوساز سه فاز ديودي به ولتاژ DC تبديل مي شود. ولتاژ DC توسط خازنهاي بزرگي صاف مي شود، كه اين خازنها در زمان روشن شدن دستگاه ابتدا توسط يك مقاومت شارژ مي شوند. پس از شارژ خازنها اين مقاومت توسط رله Charge Relay از مدار خارج مي گردد. ولتاژ يكسو شده به قسمت اينورتر سيستم اعمال مي*شود. در قسمت اينورتر ولتاژ و فركانس همزمان كنترل شده و خروجي مناسبي را براي تغذيه موتور AC فراهم مي نمايد. كنترل قسمت اينورتر توسط بخش كنترلي يعني Microprocessor Board انجام مي گيرد، كه با استفاده از تكنيك SVPWM و كنترل همزمان ولتاژ و فركانس خروجي اينورتر، يك ولتاژ سه فاز با فركانس و دامنه متغيير، متناسب با سرعت مورد نياز موتور فراهم مي نمايد.همانطور كه در بلوك دياگرام نشان داده شده است، بخش كنترل كه وظيفه كنترل و مديريت كل سيستم را بر عهده دارد بنام Monitor Microprocessor Board مشخص شده است و بخش قدرت سيستم كه با خط چين نشان داده شده است، بنام Power Unit مشخص شده است. قسمتهاي ورودي / خروجي سيستم بر روي شكل نشان داده شده اند.
1-4- شرح كار كلي سيستم
2-4- بخش كنترل ميكروپروسسوري سيستم Monitor Microprocessor Board
كنترل تمام قسمتهاي مختلف سيستم توسط برد ميكروپروسسوري Microprocessor Board كه به اختصار برد ميكرو ناميده مي شود، انجام مي گيرد. اين برد شامل دو عدد ميكرو كنترلر مي باشد. يكي از ميكروكنترلرها وظيفه ساخت سيگنالهاي PWM را بر عهده دارد، كه اين سيگنالها با اعمال به گيت درايوها(Gate Drives)، ترانزيستورهاي قدرت IGBT را روشن و خاموش مي نمايند، تا در خروجي سيستم، ولتاژ سه فاز متناسب با سرعت مورد نظر براي كار موتور فراهم شود. ميكروكنترلر ديگر وظيفه مديريت و كنترل كل سيستم را بر عهده دارد.
مهمترين وظايف برد ميكرو به شرح زير مي باشد:
كنترل تمام قسمتهاي مختلف سيستم توسط برد ميكروپروسسوري Microprocessor Board كه به اختصار برد ميكرو ناميده مي شود، انجام مي گيرد. اين برد شامل دو عدد ميكرو كنترلر مي باشد. يكي از ميكروكنترلرها وظيفه ساخت سيگنالهاي PWM را بر عهده دارد، كه اين سيگنالها با اعمال به گيت درايوها(Gate Drives)، ترانزيستورهاي قدرت IGBT را روشن و خاموش مي نمايند، تا در خروجي سيستم، ولتاژ سه فاز متناسب با سرعت مورد نظر براي كار موتور فراهم شود. ميكروكنترلر ديگر وظيفه مديريت و كنترل كل سيستم را بر عهده دارد.
مهمترين وظايف برد ميكرو به شرح زير مي باشد:
- ساخت سيگنالهاي كنترلي بر اساس تكنيك SVPWM براي سوئيچينگ قسمت اينورتر سيستم كه شامل 6 عدد ترانزيستور قدرت IGBT مي*باشد.
- كنترل سيستم شارژ خازنهاي لينك DC كه براي صاف كردن ولتاژ يكسو شده بكار مي روند.
- كنترل سيستم ترمز دستگاه با روشن و خاموش كردن ترانزيستور IGBT ترمز بر اساس مقدار ولتاژ لينك DC .
- مديريت خطاهاي (Faults) سيستم :
- خطاي اضافه جريان در خروجي اينورتر (OCF)
- خطاي اضافه ولتاژ لينك DC (OUF)
- خطاي كاهش ولتاژ لينك DC (UUF)
- خطاي دماي بالاي هيت سينگ (HSF)
- خطاي دماي بالاي موتور (NOF)
- خطاي شارژ ناقص خازنهاي لينك DC (LUF)
5- ارتباط با پانل كنترل دستگاه براي نشان دادن اطلاعات سيستم از قبيل فركانس كار دستگاه، جريان عبوري از دستگاه، ولتاژ باس و نيز نشان دادن علائم ويژه در هنگام وقوع خطا در دستگاه، براي آگاهي كاربر.
6- دريافت اطلاعات از طريق كليدهاي كنترلي روي پانل دستگاه براي تنظيم و كنترل سيستم.
7- تنظيم پارامترهاي سيستم بر اساس اطلاعات ذخيره شده در حافظه، از قبيل نوع منحني V/F ، مقدار گشتاور راه اندازي، شتاب افزاينده، شتاب كاهنده، فركانس حداقل، فركانس حداكثر و ساير پارامترهاي قابل تنظيم سيستم.
8- ارسال دستوراتي از قبيل چپگرد، راستگرد، توقف، سرعت اينچ و ساير دستورات سيستم به قسمتهاي مختلف دستگاه، كه توسط كاربر داده مي شوند.
9- ارسال و دريافت اطلاعات از طريق ترمينالهاي 485+ و 485- بر اساس پروتكل RS485، به كامپيوتر و پانل Remote
10- دريافت سيگنالهاي كنترلي از كليدهايي كه مي توانند به ترمينالهاي كنترلي وصل شوند تا كنترل سيستم از راه دور انجام شود.
11- ارسال سيگنالهايي به عنوان خروجي براي استفاده در سيستمهاي آلارم، مانند رله Fault، رله Run و سيگنال 0 تا 5 ولت متناسب با فركانس كار دستگاه به ترمينال FM ،
بر روي برد ميكرو دو كانكتور وجود دارد كه يكي از آنها براي ارتباط با پانل كنترل و ديگري براي ارتباط با برد Main بكار مي رود. ارتباط برد ميكرو با اين قسمتها از طريق دو عدد ريبون انجام مي شود. دو عدد كانكتور نيز براي تغذيه برد توسط منبع تغذيه وجود دارد. همچنين تعدادي جامپر براي تنظيمات سخت افزاري سيستم روي برد ميكرو قرار داده شده است.
3-4- واحد قدرت سيستم Power Unit
واحد قدرت سيستم شامل يك يكسوساز سه فاز (كه از 6 عدد ديود قدرت تشكيل شده است)، تعدادي خازن لينك DC براي صاف كردن ولتاژ يكسو شده توسط ديودها، يك سيستم شارژ خازنهاي Link DC، يك ترانزيستور IGBT براي قرار دادن المنت حرارتي در مدار در زمان ترمز كردن دستگاه، و يك اينورتر كه شامل 6 عدد ترانزيستور قدرتIGBT است، مي باشد. با سوئيچينگ ترانزيستورهاي قدرت IGBT توسط سيگنالهاي ارسالي از واحد كنترل، برق سه فاز با ولتاژ و فركانس متغير در خروجي اينورتر توليد مي شود، كه با اعمال آن به موتور مي توان سرعت موتور را كنترل نمود.
نقشه سيستم قدرت در شكل 2-4 نشان داده شده است. توجه شود 6 عدد ديود قدرت و 6 عدد IGBT اينورتر و نيز IGBT ترمز و سنسور NTC بصورت يك Package برروي دستگاه نصب شده اند.
6- دريافت اطلاعات از طريق كليدهاي كنترلي روي پانل دستگاه براي تنظيم و كنترل سيستم.
7- تنظيم پارامترهاي سيستم بر اساس اطلاعات ذخيره شده در حافظه، از قبيل نوع منحني V/F ، مقدار گشتاور راه اندازي، شتاب افزاينده، شتاب كاهنده، فركانس حداقل، فركانس حداكثر و ساير پارامترهاي قابل تنظيم سيستم.
8- ارسال دستوراتي از قبيل چپگرد، راستگرد، توقف، سرعت اينچ و ساير دستورات سيستم به قسمتهاي مختلف دستگاه، كه توسط كاربر داده مي شوند.
9- ارسال و دريافت اطلاعات از طريق ترمينالهاي 485+ و 485- بر اساس پروتكل RS485، به كامپيوتر و پانل Remote
10- دريافت سيگنالهاي كنترلي از كليدهايي كه مي توانند به ترمينالهاي كنترلي وصل شوند تا كنترل سيستم از راه دور انجام شود.
11- ارسال سيگنالهايي به عنوان خروجي براي استفاده در سيستمهاي آلارم، مانند رله Fault، رله Run و سيگنال 0 تا 5 ولت متناسب با فركانس كار دستگاه به ترمينال FM ،
بر روي برد ميكرو دو كانكتور وجود دارد كه يكي از آنها براي ارتباط با پانل كنترل و ديگري براي ارتباط با برد Main بكار مي رود. ارتباط برد ميكرو با اين قسمتها از طريق دو عدد ريبون انجام مي شود. دو عدد كانكتور نيز براي تغذيه برد توسط منبع تغذيه وجود دارد. همچنين تعدادي جامپر براي تنظيمات سخت افزاري سيستم روي برد ميكرو قرار داده شده است.
3-4- واحد قدرت سيستم Power Unit
واحد قدرت سيستم شامل يك يكسوساز سه فاز (كه از 6 عدد ديود قدرت تشكيل شده است)، تعدادي خازن لينك DC براي صاف كردن ولتاژ يكسو شده توسط ديودها، يك سيستم شارژ خازنهاي Link DC، يك ترانزيستور IGBT براي قرار دادن المنت حرارتي در مدار در زمان ترمز كردن دستگاه، و يك اينورتر كه شامل 6 عدد ترانزيستور قدرتIGBT است، مي باشد. با سوئيچينگ ترانزيستورهاي قدرت IGBT توسط سيگنالهاي ارسالي از واحد كنترل، برق سه فاز با ولتاژ و فركانس متغير در خروجي اينورتر توليد مي شود، كه با اعمال آن به موتور مي توان سرعت موتور را كنترل نمود.
نقشه سيستم قدرت در شكل 2-4 نشان داده شده است. توجه شود 6 عدد ديود قدرت و 6 عدد IGBT اينورتر و نيز IGBT ترمز و سنسور NTC بصورت يك Package برروي دستگاه نصب شده اند.
1-3-4- سيستم شارژ خازنهاي لينك DC :
چون در زمان روشن شدن دستگاه، خازنهاي بزرگ لينك DC دشارژ مي باشند، بنابراين اگر مستقيماً در مدار قرارگيرند، جريان زيادي كشيده و سيستم آسيب خواهد ديد. بدين دليل ابتدا توسط يك مقاومت، اين خازنها شارژ مي شوند و وقتي ولتاژ لينك به مقدار مورد نظر رسيد، با فرمان برد ميكرو و از طريق يك رله، مقاومت از مدار خارج مي شود. اگر سيستم شارژ خازنها درست عمل نكند، دستگاه خطاي (Fault) LUF داده و متوقف مي شود.
2-3-4- ترمز ديناميكي Dynamic Braking
يك موتور در شرائط زير تبديل به يك مولد يا ژنراتور ميشود:
چون در زمان روشن شدن دستگاه، خازنهاي بزرگ لينك DC دشارژ مي باشند، بنابراين اگر مستقيماً در مدار قرارگيرند، جريان زيادي كشيده و سيستم آسيب خواهد ديد. بدين دليل ابتدا توسط يك مقاومت، اين خازنها شارژ مي شوند و وقتي ولتاژ لينك به مقدار مورد نظر رسيد، با فرمان برد ميكرو و از طريق يك رله، مقاومت از مدار خارج مي شود. اگر سيستم شارژ خازنها درست عمل نكند، دستگاه خطاي (Fault) LUF داده و متوقف مي شود.
2-3-4- ترمز ديناميكي Dynamic Braking
يك موتور در شرائط زير تبديل به يك مولد يا ژنراتور ميشود:
- اگر بار موتور ناگهان كم شود
- هنگام ترمز كردن موتور
- هر گاه دور موتور را ناگهان كاهش بدهيم
- اگر شفت موتور توسط نيروي خارجي و زماني كه با اينورتر كار ميكند بحركت در بيايد.
- در اين شرائط موتور مقداري انرژي توليد كرده و آنرا بطرف اينورتر خواهد فرستاد. اين انرژي بايد راهي براي گذر به شبكه پيدا كند. از آنجا كه سيستم يكسوساز درايو اجازه عبور آن به شبكه را نمي دهد انرژي بر گشتي باعث شارژ خازن هاي لينك DC خواهد شد. شارژ بيش از حد اين خازنها باعث اضافه ولتاژ روي آنها شده و اين موضوع ميتواند باعث تخريب خازنها بشود. براي مقابله با اين موضوع درايوهاي PSMC-RM از يك مقاومت تلفاتي بنام المان ترمز استفاده ميكنند. اين مقاومت در موقع شارژ اضافي خازنها و بطور اتوماتيك با روشن شدن ترانزيستورIGBT ترمز وارد كار شده و انرژي اضافي را تلف مي كند. در صورتي كه اين المان حرارتي در درايو مورد استفاده قرار نگرفته باشد درايو با مكانيزمهاي ديگري با موضوع برخورد خواهد كرد. بديهي است كه در اينحالت خاصيت ترمز گيري درايو و به تبع آن موتور از بين خواهد رفت . ترمزگيري تابع شرائط زير است:
- ميزان اينرسي بار
- مقدار المان ترمز ( توان تلفاتي المان)
- ظرفيت سويچ ( ميزان جريان مجاز سويچ ترمز)
- زمان ترمزگيري
هرچه ميزان اينرسي بار بيشتر باشد انرژي نهفته در آن در هنگام كار موتور بيشتر خواهد بود كه البته ميزان انرژي نهفته در بار بستگي به دور موتور خواهد داشت. بطوري كه با افزايش دور انرژي نهفته در سيستم دوار نيز افزايش خواهد يافت. از طرف ديگر وقتي اين انرژي به سمت درايو پمپ ميشود ابزار درايو براي مقابله با آن همان المان ترمز ميباشد. بنابراين سرعت اتلاف انرژي توسط درايو تابع توان تلفاتي المان ترمز و ظرفيت سويچ ترمز ميباشد. ممكن است لازم شود براي بارهاي با اينرسي بالا از تعداد بيشتري المان ترمز و يك سيستم خنك كن مناسب بيروني براي ترمز در زمان مورد نظر استفاده شود. زمان مورد نظر براي ترمز نيز در انتخاب المان ترمز تاثير زيادي دارد. بطوريكه هر چه اين زمان كوتاهتر شود ميزان المان ترمز و ظرفيت سوئيچ ترمز نيز بايد افزايش پيدا كند. بهر حال با توجه به شرائط فوق استفاده از ترمز براي بارهاي با اينرسي بالا لازم است بررسي هاي كاملي بعمل آيد.
لازم به ذكر است كه در درايوهاي توان پائين اين شركت المان ترمز در صورت نياز بايد جداگانه تهيه گردد و از بيرون به درايو وصل شود. براي اين منظور ترمينالهاي BRK1 و BRK2 در درايو پيش بيني شده است. براي درايوهاي توان بالا المان ترمز در حد متعارف در داخل درايو پيش بيني شده است. و المانهاي اضافي بايد از بيرون به آن متصل گردد.
در درايوهاي سري PSMC-RM چه توان پائين و چه توان بالا، المنت ترمز از بيرون وصل مي شود.
لازم به ذكر است كه در درايوهاي توان پائين اين شركت المان ترمز در صورت نياز بايد جداگانه تهيه گردد و از بيرون به درايو وصل شود. براي اين منظور ترمينالهاي BRK1 و BRK2 در درايو پيش بيني شده است. براي درايوهاي توان بالا المان ترمز در حد متعارف در داخل درايو پيش بيني شده است. و المانهاي اضافي بايد از بيرون به آن متصل گردد.
در درايوهاي سري PSMC-RM چه توان پائين و چه توان بالا، المنت ترمز از بيرون وصل مي شود.
منبع شركت پرتو صنعت