時(shí)間:2011-11-15 11:39:19來源:xuliyuan
普傳PI8000變頻器在特殊穩(wěn)壓電源中的應(yīng)用
Application of Powtran PI8000 Inverter on Special Power Supply
大連普傳科技股份有限公司 梁淼
摘要:本文簡要介紹了普傳PI8000變頻器在AC機(jī)車空調(diào)電源中的穩(wěn)壓電源功能的應(yīng)用,給出了功能實(shí)現(xiàn)的具體方法。
關(guān)鍵詞: 變頻器 穩(wěn)壓電源
1 引言
隨著鐵路運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展,在電力機(jī)車司機(jī)室都安裝了空調(diào)系統(tǒng),改善司機(jī)的工作條件,以確保行車安全。由于司機(jī)窒空間狹小,又經(jīng)常處于高速運(yùn)行中,室內(nèi)溫度變化快,因此,要保證18℃~23℃可調(diào),頂棚與地板面溫差不超過10℃,供給每個乘務(wù)員的新鮮空氣量不少于30 m3/h,空調(diào)機(jī)組起停頻繁。同時(shí)司機(jī)室內(nèi)電氣控制設(shè)備和信號設(shè)備密集,容易受到空調(diào)電源通斷引起的電磁干擾,直接影響行車安全。反過來,列車牽引設(shè)備時(shí)刻變化的強(qiáng)大電流磁場,又影響空調(diào)電源正常運(yùn)行。因此對于鐵路機(jī)車空調(diào)電源在體積大小、抗電磁干擾和產(chǎn)生干擾性能方面都有特殊要求。而且電力機(jī)車的供電電源為單相交流電,電壓波動的范圍很大,機(jī)車運(yùn)行時(shí)震動大,并且過一個供電區(qū)段會斷電數(shù)秒。如果把該電源直接作為空調(diào)器電源,空調(diào)器將不能正常工作,因此所安裝的空調(diào)都應(yīng)配備專用的適用于機(jī)車空調(diào)的穩(wěn)壓電源。
普傳科技股份有限公司根據(jù)機(jī)車空調(diào)電源的技術(shù)要求做出現(xiàn)場解決方案。普傳PI8000高性能變頻器應(yīng)用先進(jìn)的電流矢量控制技術(shù),采用美國TI公司最新款高性能32位電機(jī)專用數(shù)據(jù)DSP處理器,數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng);運(yùn)算速度高;PWM分辨率高;能實(shí)時(shí)完成復(fù)雜計(jì)算控制;采樣周期更短。它有兩個事件管理器模塊EVA和EVB,能夠?qū)崿F(xiàn):16通道A/D轉(zhuǎn)換;三相反相器控制;對稱和非對稱的PWM波形;非常適用于電機(jī)控制和逆變器控制。高性能的功率模塊和先進(jìn)的變頻器制造工藝,是普傳科技設(shè)計(jì)制造的新一代高品質(zhì)、多功能變頻器,為電氣傳動提供合適的解決方案。憑借其卓越的性能,普傳變頻器在機(jī)車空調(diào)穩(wěn)壓電源中運(yùn)行安全可靠。
2 技術(shù)要求
機(jī)車空調(diào)穩(wěn)壓電源為機(jī)車(駕駛室)空調(diào)機(jī)提供工作電源,將單相交流電源AC220V/50Hz轉(zhuǎn)換為三相電源AC380V/50Hz,功率大于3Kw。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,單相電進(jìn)來以后進(jìn)入濾波器,然后是功率部分輸出140V交流電,經(jīng)升壓變壓器輸出給空調(diào)設(shè)備。加裝濾波器是為了消除輸入電源中諧波成分,而且能夠增強(qiáng)穩(wěn)壓電源的抗干擾能力。電源的核心部分就是功率器單元,也就是變頻器部分,這個單元要有非常可靠的性能,才能使機(jī)車空調(diào)正常運(yùn)轉(zhuǎn)有保障。
圖1穩(wěn)壓電源整體結(jié)構(gòu)
作為對火車機(jī)車空調(diào)供電電源的專用設(shè)備,穩(wěn)壓電源變頻器部分(圖2所示)具體要求如下:
① 輸入電壓:單相交流,160V~280V,50Hz;
② 輸出電壓:三相(三角形連接)、140±5V,50Hz,功率大于5kW,驅(qū)動感性負(fù)載(電源變壓器);
③ 基本保護(hù)功能:
在供電電壓發(fā)生過壓、欠壓時(shí)、在變頻器輸出過流和缺相時(shí),在變頻器工作過熱時(shí),應(yīng)關(guān)閉工作并送出信號;
④ 工作環(huán)境溫度:5~60℃,自然通風(fēng)散熱條件;
⑤ 變頻器其它具有基本的功能不變。
⑦ 工作相對濕度:20% ~ 80%;
圖2 穩(wěn)壓電源變頻器結(jié)構(gòu)
3 功能實(shí)現(xiàn)
AC機(jī)車(駕駛室)空調(diào)電源主要應(yīng)用了普傳PI8000矢量變頻器的穩(wěn)壓電源功能。在變頻器的輸出端安裝一個電壓型霍爾傳感器,利用此傳感器檢測變頻器的輸出電壓,傳感器會根據(jù)變頻器輸出電壓的變化反饋一個變化的電流信號,變頻器控制軟件根據(jù)反饋信號對輸出電壓做出調(diào)整,使輸出電壓恒定在140V。這個功能的實(shí)現(xiàn)主要應(yīng)用了變頻器內(nèi)置的PID功能,我們在變頻器的PID參數(shù)選項(xiàng)中設(shè)置好參數(shù),由于輸入電壓波動非常的頻繁不定,所以變頻器的輸出電壓也會隨之改變,電壓型霍爾傳感器的反饋信號也會隨之改變,當(dāng)反饋信號高于設(shè)定值時(shí),變頻器會降低輸出電壓,使其達(dá)到設(shè)定輸出電壓,反之則升高輸出電壓,外部接線如圖3所示。
圖3 變頻器接線圖
接線圖中R、T是變頻器的兩相輸入端,U、V、W為變頻器的輸出端,傳感器的初級檢測端接到U、W兩相。由于傳感器次級線圈輸出的是交流電壓信號,變頻器不能讀取,所以在信號輸出端用一個二極管整流,使變頻器能夠讀取反饋信號。
圖4 電壓型霍爾傳感器接線圖
圖4為電壓型霍爾傳感器的接線原理圖,左端初級兩根線分別接變頻器的電壓輸出端,電阻RI的作用是使傳感器輸入電流為額定初級電流10mA,這時(shí)傳感器工作在最佳精度狀態(tài);右側(cè)次級三根線分別是+15V、信號輸出M、-15V,其中+15V和-15V是傳感器的工作電壓,信號輸出端M接到變頻器的AI2端子上。
R1電阻阻值的選取:傳感器初級電壓為140V,初級電流為10mA,
R1=140/0.01=14000Ω ,P=140*0.01=1.4W,R1的阻值是1.4KΩ∕2W。
RM電阻根據(jù)傳感器說明選取:360Ω∕1/2W
4 變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器的參數(shù)設(shè)置如下表,其中電壓上升和下降時(shí)間是變頻器在收到反饋信號之后輸出電壓調(diào)整時(shí)間。P04鍵盤給定信號值是用來設(shè)定輸出電壓值,變頻器輸出140V時(shí)反饋信號是2.3V,端子默認(rèn)輸入信號是0—10V,所以P04設(shè)定為2.3。
代碼 |
代碼名稱 |
代碼說明 |
參數(shù)值 |
F09 |
加速時(shí)間 |
加速時(shí)間 |
2 |
F10 |
減速時(shí)間 |
減速時(shí)間 |
2 |
A09 |
欠壓水平 |
最低直流母線電壓值 |
60 |
P00 |
PID配置 |
故障警告停車 |
300 |
P02 |
反饋信號選擇 |
AI2外部信號給定 |
2 |
P03 |
給定信號選擇 |
鍵盤給定 |
0 |
P04 |
鍵盤給定信號值 |
鍵盤給定信號值 |
2.3 |
P09 |
偏差極限 |
偏差極限 |
0.3 |
E00 |
負(fù)載類型 |
穩(wěn)壓電源 |
13 |
E16 |
電壓上升時(shí)間 |
電壓上升時(shí)間 |
1 |
E17 |
電壓下降時(shí)間 |
電壓下降時(shí)間 |
1 |
E18 |
最高輸出電壓 |
最高輸出電壓 |
566 |
5 結(jié)束語
經(jīng)試驗(yàn)證明,普傳科技矢量控制變頻器完全達(dá)到機(jī)車空調(diào)穩(wěn)壓電源的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),輸出電壓的波動范圍很小,抗干擾能力強(qiáng),能滿足電力機(jī)車惡劣條件下的運(yùn)行要求,結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)行平穩(wěn),安全可靠。
標(biāo)簽:
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