GGAj02K型高压硅整流设备原理培训讲学.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。GGAj02K型高压硅整流设备原理-GGAj02K型高压硅整流设备原理一、 K型高压硅整流设备的主要特点:本产品是采用16位单片机作为控制核心,立足于“全数字化技术特征,高精度火花响应控制、独创性控制功能,网络化设计概念”四大目标。应用龙净最新研究成果,吸收国内外最新技术控制精华,开发出的控制部分采用以80C196KB单片机为核心的MVC-196微机自动电压控制器。产品主要技术特点有:1、数字化控制程度大幅度提高,采用高速、高性能、大容量真16位单片机系统,利用80C196KB的多路A/D。对模拟信号输
2、入采用高速、高分辨率采样。对二次电压、电流瞬时值进行连续采样。为实现检测电压峰值、谷值,检测、存贮波形,软件检测火花提供了保证。2、独家采用硬件和软件双重火花检测控制技术在兼容DAVC原有的浮动火花检测控制技术基础上,开发出纯软件检测火花新技术,该技术重点检测非常微弱的火花信号和火花先兆信号。在闪络控制中实现无冲击不关断软控制,电场电压恢复很恢复很快,损失极小。 可在高火花频率下安全、稳定运行。3、多种控制方式火花跟踪控制最高平均电压控制火花率设定控制临界少火花控制双半波间歇供电控制单半波间歇供电控制可根据用户要求提供其它各种不同的控制方式4、独创具有自己特色的功能 自动快速绘制电场动态伏安曲
3、线族。该族曲线包括平均值、电压峰值、电压谷值三组曲线;动态曲线族与静态曲线相比,更为真实地反映电场内部的工况。通过对动态伏安曲线族的分析,可对反电晕、电晕封闭、电场积灰等工况的发生与程度做出准确的判断。采集并存贮电压、电流波形。自身具有与“数字存贮示波器”相似的瞬间单次波形记录贮存功能和重复波形记录刷新功能。自动捕捉火花放电瞬间的电压、电流波形并自动刷新、自动记录正常运行时的电压、电流波形。5、强化网络系统控制,IPC的一个功能强大的子系统所有参数可以在上位机上设定。IPC可监控MVC-196的实时运行状态。可将控制参数渗透到每一项控制内容。可实现远距离在线精确调试。6、具有特殊的保护功能过流
4、保护负载短路保护负载开路保护危险油温保护SCR短路保护 偏励磁保护 欠压保护具有特殊的超电压限压和过载限流措施。硬件看门狗电路可以在强干扰情况下自复位运行。7、人机接口界面友好采用216字符液晶显示器。参数修改采用功能键输入。参数保存在EEPROM,掉电时不丢失。调试时,用手提电脑运行“MVC-196在线调试系统”,可以进行参数修改,波形显示、曲线显示等在线调试功能。8、集成度、可扩充性提高自身带光隔离通讯单元、触发单元。 还预留可扩展的A/D、I/O口。 具有减功率振打控制能。 具有反电晕控制功能二、K型主回路原理简介:主回路原理图包括设备主回路,操作控制电路和辅助电路(如冷却风机)等几个部
5、分。交流380V电源经断路器(QF1)主触点,由反并联晶闸管V1、V2调压后,送至整流变压器初级,再经升压、整流输出直流负高压。R9和R7分别为直流高压侧电流取样电阻和电压取样电阻。电流和电压取样讯号送至MVC-196控制器,由微处理机系统进行运算处理后,输出讯号控制晶闸管的导通角,形成闭环的自动电压控制系统。主电路中其它主要器件作用如下:交流电压表PV1:指示经晶闸管调压后的整流变压器一次侧电压。交流电流表PA1:指示整流变压器一次电流。直流电压表PV2:指示设备输出的直流电压。晶闸管调压原理R1、C1为晶闸管阻容吸收电路。压敏电阻RV1-6:吸收浪涌过电压。主回路各点波形阻尼电阻R6:对火
6、花放电电流起缓冲作用,并阻尼高压输出回路中LC分布参数引起的寄生振荡。电容C6C13:吸收高频电压,兼作均压。电阻R5:高压取样电阻。FU5为照明电路电源开关。FU6为风机电源开关。电流互感器TA1:提供一次电流测量和一次电流过流讯号。继电器KA1、KA2:根据用户需要可选油温超温报警继电器或瓦斯继电器。KA3为停机报警继电器。KA4为远程启动继电器。KA5为跳闸报警继电器。需要注意的问题“停机”是指断开可控硅触发信号,停止运行。“跳闸”是指不仅断开可控硅触发信号,而且断开断路器开关,切断电源。三、MVC-196控制器的主要芯片性能及应用简介:1、 80C196KB(1)80C196KB的主要
7、特点16位CPU。集成了强大功能的外设装置。CPU通用寄存器(232个)均可实现累加器运算。有一套效率更高,执行速度更快的指令系统。片内振荡器及时钟电路。可寻址的存储器空间为64KB,片内外统一编址;片内256字节RAM。3个16位硬件定时器/计数器(TIMER1;TIMER2;WDT),4个16位软件定时器/计数器。全双工串行口。(2)80C196B在MVC-196中的资源分配: I/O口分配:P3口:地址/数据总线(低8位)(A0A7D0D7):P4口:地址/数据总线(高8位)(A8A15)。P0口作为八路A/D输入通道,信号如下:ACH0:二次电流平均值ACH1:二次电压平均值ACH2:
8、一次电流平均值ACH3:一次电压平均值ACH4:二次电压瞬时值ACH5:二次电流瞬时值ACH6:二次电流峰值ACH7的输入由N8(4051)多路开关切换成8路A/D输入P1口作输入、输出口使用,详见下表:引脚功能功能备注P10OUT设定灯设定时灯亮P11OUT检测过零火花过零丢失等输出74HC00(D18)9脚P12OUT串行通讯控制输出通讯板XS318脚P13OUT远控/本地灯远动时灯亮P14OUT手动/自动灯自动时灯亮P15OUT93LC66片选信号输出去93LC66的CSP16OUT93LC66时钟输出去93LC66的CLKP17OUT93LC66串行数据输出去93LC66的DIP2口作
9、特殊功能使用,详见下表:引脚功能功能P20TXD串行输出口P21RXD串行输入口P22EXINT外部中断(过零中断)P23P27备用高速输入输出口:引脚功能功能备注HSI0IN火花中断40106(D15B)的4脚HSI1IN软件复位信号输入4044(D20)的13脚HSI3IN93LC66串行数据输入去93LC66的DOHSO0OUT看门狗复位信号输出MAX706的WDIHSO1OUTSCR移相脉冲输出4538的11脚HSO2OUT二次电流峰值放电脉冲D14A的1、2脚系统时钟:12MHZ。80C196KB其它引脚意义:RESET开机复位、按键复位、看门狗复位。ALE地址锁存允许信号。READ
10、Y准备好信号。WR外部数据存贮器写选通。RD外部数据存贮器读选通。EXINT过零中断入口。NMI电源故障中断入口。2、 可编程单片机外围接口PSD834(D2)是一种可编程单片机通用外围接口芯片。 将只读存储器EPROM、RAM、PLD和地址锁存器等外围器件集成在一块芯片内,通过编程来组合不同的逻辑。 地址译码,以选择不同的芯片,详见下表引脚功能备注PB4选中8255(D6)PB5选中8255(D7)PB6选中AD558(D8) 静态读写存贮器(RAM),在MVC-196中用于存放一些计算的中间结果,一些运行的状态数据等。可编程单片机外围接口PSD834(D2)3、93LC66主要特点93LC
11、66为串口EEPROM。掉电可保存。用于存贮设备运行参数。4、 MAX706MAX706为CPU外围监视电路。用于电源掉电检测、看门狗自复位电路和复位电路。在MVC-196中的具体应用如下表:引脚名称功能1MR手动复位输入,低电平有效2VCC+5V电源输入3GND所有信号的基准地4PFI电源电压监控输入5PFO电源故障输出,当PFI小于1.25V时变低6WDI看门狗输入,控制内部看门狗定时器,保持高电平或低电平1.6秒时定时器完成计数7RESET低电平有效的复位输出8WDO看门狗输出,当内部看门狗定时器完成计数时,跳变为低电平5、D/A转换器AD558(N8)主要性能参数8位分辨率,单电源+5
12、V+15V,不需外调整。激光修整,内部工艺I2L,精度+1/2LSB。输出速度快,典型值在800ns。低输入电流,最大100uA。AD558D在MVC-196作为火花比较电压输出,该电压由CPU计算后A/D转换输出到火花检测比较器。6、可编程并行接口芯片8255(D6、D7)(1)主要性能特点8255有三个输入输出端口:A口、B口、C口,每一个端口都是8位。通常A口和B口作为输入输出的数据端口,C口作为控制或状态信息的端口。8255有三种工作方式(方式0、方式1、方式2)。内部分A组和B组控制电路分别控制A口和上C口(PC7PC4)以及B口和下C口(PC3PC0)。(2)通道分配D6口A口(输
13、入)B和C口引脚PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC7PC0PC3,PB口作用键+键SET2键SET1键IN4启/停IN3超油温IN2远启动IN1CO报警A/M键216字符液晶显示器的驱动D7口B口(输出)A和C口引脚PB0PB1PB4PB5PB6PB7PC0作用备用OUT1备用OUT2停机OUT3远启动OUT4跳闸断电振打信号四、MVC-196控制器结构与基本框图1、 结构:内部由主控板与综合板两块双面印制板组成。主控板还包括216字符液晶显示器驱动电路、功能键输入电路、串行通讯光隔驱动电路、看门狗自复位电路等。综合板主要包括稳压电源、过零脉冲信号产生、各路模拟信号输入处理电
14、路、火花检测电路、I/O接口、可控硅光隔触发电路等。控制器外部与取样信号板配套使用。2、MVC-196控制器系统框图:五、MVC-196电路工作原理:1、主控板(1)D1(80C196KB)是一个16位的单片机。(2)D2(PSD834)是可编程外围接口芯片,代替了只读存储器EPROM、地址译码器、地址锁存器的功能。(3)D10(93LC66)作为串行EEPROM,可以永久保存数据。(4)I/O接口电路该板采用2块I/O芯片D6和D7(8255)。D6的A口用于键的输入和开关量的输入,B口和C口用于216字符液晶显示器的驱动。 D7的B口用于开关量的输出控制,PC0用于振打工作信号输入,其余口
15、留着扩展之用。(5)D/A输出电路,D8(AD558)是一个D/A变换器,其作用是将数字量转化为模拟量,输出电压作为火花检测电平。(6)复位与自复位电路,D19(MAX706)能产生上电复位信号与手动复位信号。也是一个看门狗电路。(7)过零中断、火花中断、输入电路和触发信号产生电路本系统有过零中断(EXINT)和火花中断(HSI0)两个重要的外部中断信号。D13-A驱动发光管V14亮表示发生了电流冲击型火花。D13-B是触发脉冲发生器。 D17-A、D18-A起封锁触发信号输出的作用。(8)主控制板插座XS01:这是一个30芯扁平线插座,和综合板的XP201连接。插座的引脚编号及用途见下表:用
16、途备用备用跳闸远启动停机备用启/停超油温DCS启/停CO报警I2平均I1平均U2I2峰值SCR脉冲编号135791113151719212325272924681012141618202224262830用途备用火花地+5V过零火花电平电容放电U2平均U1平均I2DCS极限+10VXS103:这是一个10芯扁平线插座,和通讯接口XP303连接,插座的引脚编号及用途见下表用途R+R+GCOMT+T+引脚编号13579246810用途R-R-GCOMT-T-2、 综合板(1)过零脉冲信号产生N5-A和N5-B(LM348)作为线性整流器对电网同步信号进行线性整流。N6-A(LM339)作为比较器产
17、生与电网同步的过零脉冲,脉冲宽度为80020mS。调节RP106,可调整过零脉冲的宽度。注意:该电位器在厂内已整定,现场不可随意更改!(2)电压、电流四个反馈信号的处理:V1处理:VI反馈信号经整流桥整流,经分压、滤波、运放跟随后输入AD,当V1达到380V左右时,LM348(N3A)1脚测直流电压约为3.8V。 I1处理:I1反馈信号线性整流器整流,经分压、滤波、同相放大后输入AD,当I1达到额定值,LM348(N3D)14脚测直流电压约3V。 V2处理:V2反馈信号经R17、R18分压、运放跟随、倒相放大,经分压后分成两路信号:一路至N2A运放跟随后输入AD,取得二次电压瞬时值信号。 一路
18、经滤波、运放跟随后输入AD,当V2达到额定值时,LM348(N2B)7脚测直流电压约2.95V。I2处理:I2反馈信号经分压、运放跟随后分成四路信号:一路经滤波、放大后输入AD,当I2达到额定值时,LM348(N1D)14脚测直流电压为3.75V。一路经运放跟随后输入AD,取得二次电流瞬时值信号。一路经放大、峰值保持、运放跟随后输入AD,取得二次电流峰值信号。一路至火花检测比较器,进行硬件火花检测。(3)硬件火花检测电路MVC-196对硬件火花检测的处理过程开机后火花检测起始电平为1V。 运行后,火花检测电平始终自动跟踪运行电流峰值,保持1.2倍。 火花发生电流峰值超过检测电平,火花比较器输出
19、负脉冲,产生火花中断信号。软件在火花中断过程中,对电流峰值进行比较,判断为高能或低能火花,分别处理。MVC-196对火花的响应与处理框图:(4)触发回路触发回路原理图光隔输出原理图N15、N16(4N39)是光控可控硅。来自变压器2组19V电源,相位相反,正好作为同步信号,光控可控硅导通产生触发信号直接触发主回路中可控硅的G、K极。C19、C22为抗干扰电容,C20、C23为加速电容。(5)光隔开关量输出开关量输出的光隔器件N11、N12、N13、N14采用MOC3041,输出后可直接驱动220V的中间继电器。(6)光隔开关量输入N10(TLP521-4)是一个四路光耦合器,其作用为将开关量隔
20、离输入。开关量信号有主回路合闸触点、变压器故障报警输入触点、DCS远程启动信号和CO报警信号。(7)电源电路控制器稳压电源有+5V、+15V、-15V三组。交流电源输入,经变压器变压、整流滤波后,由三端稳压集成电路7805、7815、7915稳压后输出。(8)综合板电位器的作用:a. RP1是硬件火花灵敏度调整电位器,顺时针旋转,灵敏度变迟钝,反之,逆时针旋转,则越灵敏。b. RP2是二次电压显示校准电位器。顺时针旋转,二次电压显示减小,反之,逆时针旋转,则二次电压显示增大。c. RP3是二次电流显示校准电位器。顺时针旋转,二次电流显示减小,反之,逆时针旋转,则二次电流显示增大。d. RP4是
21、一次电流显示校准电位器。顺时针旋转,一次电流显示减小,反之,逆时针旋转,则一次电流显示增大。e. RP5是一次电压显示校准电位器。顺时针旋转,一次电压显示减小,反之,逆时针旋转,则一次电压显示增大。f. RP6是过零脉冲校准电位器。顺时针旋转,过零脉冲宽度减小,反之,逆时针旋转,则过零脉冲宽度增大。过零脉冲宽度的正确性是影响设备正常运行的关键参数,非专业人员或没有专业仪器条件下切勿调节。g. RP7是DCS调压校准电位器。3、取样信号板一次电压输入:0380V变换为010V输人。二次电流输入:05A变换为01.5V输入。二次电压输入:不处理。二次电流输入:0额定值,变换为07.85Vpek输入
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