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备用通信电源新设计
 
慧聪网   2005年11月4日9时13分   信息来源:《通信电源技术》 作者:田江平    

   导读:设计了一种新型的应急、备用通信电源,硬件上采用了双闭环控制电路,软件上使用了神经元PID算法和提出了双模糊控制算法。 并且设计有软、硬件的保护电路。达到了简单、可靠、输出电源质量高和环保节能的效果。

  在通信企业中,电源是通信系统的“心脏”, 是全程全网畅通的根本保障。供电系统的可靠性、稳定性和供电质量,直接影响到通信网络能否稳定的运行。应急、备用通信电源是通信电源系统中不可缺少的部分。在特定的环境和特殊时期都发挥着不可替代的作用。现阶段的应急、备用通信电源,有的只采用了简单的闭环控制,有的甚至还采用着开环控制系统,这必然会造成电源与市电的切换过程时间长、输出电源质量差和消耗能源多的缺点,并且难以满足通信网络的稳定运行的要求。而进口应急、备用通信电源虽然能达到要求,但其价格昂贵,造成了企业开支较大。本文提出了一种新型的应急、备用通信电源的设计方案,能够达到可靠、稳定、操作简单和输出电源质量高的特点。并且由于本系统采用了模糊和神经元等先进的智能控制算法,在实际中必定能够减少能源的消耗。

  1硬件设计方案

  对于发电机输出电压U=Ceφ n

  其中,Ce:电动势常数;φ:励磁磁通;n:转速(r/min);而φ=KfIf (不考虑饱和影响),Kf为比例常数;If为励磁电流。

  所以,在保证转速不变的情况下调节励磁电流的大小,才能保证输出电压的恒压特性。

  本设计采用了双闭环控制电路,如图1所示。分别是转速闭环和输出电压控制闭环。转速闭环使发电机始终保持在额定转速下运行;电压控制闭环通过调节励磁电流来动态调整输出额定电压。主要控制器件选取如下:

  可编程逻辑控制器(PLC):可编程逻辑控制器已广泛用于工业生产中,它以极短的扫描周期,丰富的性能,极大地提高了生产效率。并且能够适应于恶劣的工作环境,和很强的联网和监控功能。本系统选用了SIMENS S7-200 CPU222 。

  IGBT:它既具有功率MOSFET高输入阻抗、高速、热稳定性好和驱动功率小的优点,又具有GTR通态电压低,导通损耗小而耐压值高的优点。因此,IGBT在电气传动、电源技术等方面获得广泛应用。

  光电编码器:它实现了对转速的高精度采样。
比例电磁铁:通过对它两端的电压控制达到对油机油门的线性控制。两端的电压大或内通有效电流大,油门拉大,则油机用油量大,转速快。本系统选用了1T型直流可控电磁铁。

  2.1转速闭环设计

  转速闭环如图2由光电编码器对转速采样,输入到可编程逻辑控制器(PLC)的输入侧,PLC通过控制算法输出脉宽调制(PWM)到IGBT,控制电磁铁中流过电流大小,从而由比例电磁铁控制油机的油门大小,达到转速N的在线实时调节。

  2.2 输出电压控制闭环设计

  输出电压控制闭环如图3,通过对电阻R1上的电压采样,即输出实际电压值。这样,采样电压输入到可编程逻辑控制器(PLC)的模数转换模块(AD/DA),PLC通过控制算法输出脉宽调制(PWM)到IGBT,从而控制发电机励磁绕组电流,达到输出电压U的在线调整。

  2. 3 流短路保护电路设计

  通过R2的压降对输出电流I采样到PLC(AD/DA),由PLC判断处理,例如:采样电流在3 s内,一直达到2倍额定电流时切断电路,起到保护作用。

  2.4 三相交流发电机的设计

  同样,对于三相交流发电机的设计方案如图5所示,加入了电压、电流互感器,对电压、电流进行采样,其控制过程与直流发电系统类似,本文就不再叙述。

 
 
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