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PLC控制的晶闸管交流电子开关设计分析

2022-01-30 00:31分类:电子元器件 阅读:

  PLC控制的可控硅沟通交流开关元件设计方案剖析

摘 要:文中简单介紹了电气化铁路串连赔偿设备的原理及可控硅沟通交流开关元件的功效。关键详细介绍了1600A1000V 可控硅沟通交流开关元件中可编程控制器( PLC) 系统软件的硬件配置和手机软件以及在该设备中所起到的功效。最终就该设备的工艺特性干了简略的汇总。
1 简述

电气化铁路( 下称电铁)的谐波电流难题是一个关联到公共电力网电能质量分析和电铁顺利基本建设的重大问题, 在我国从80 时代处就逐渐致力于科学研究、处理这一难题。串连赔偿设备能够在一定水平上处理这一难题, 并且因为其技术水平低、小投资、便于完成, 因此在单线电铁的复线改建工程中展现出了巨大的优势。
串连赔偿设备的原理是在电铁供电系统路线负载较重、路线阻抗角耗损情况严重时根据资金投入事前串连在电路中的电力电容器, 更改电源电路负荷种类, 进而实现提高网压和改进功率因素的功效。如图所示1 所显示。因为电铁负载是一个运动强度, 负载的高低不但与电力机车的数目相关, 并且还与电力机车的载重量、电力机车的运作情况、路线的倾斜度等要素息息相关。电力电容器的投切实际操作也十分经常。假如应用机械设备( 有接触点) 电源开关, 因为其投切时时刻刻相应于网压相位差的随后性, 断路器在非过零点吸合的时候会因短路故障低压电容器而得到较大的电流量冲击性, 其电气设备使用寿命一般仅有几十次。因而在串连赔偿设备中需要选用可控硅沟通交流开关元件来完成对低压电容器的过零投切。


2可控硅沟通交流开关元件对自动控制系统的标准及PLC的采用


可控硅沟通交流开关元件的主线路由2个反串联可控硅环路组成,每一个环路各自由二只可控硅串联构成, 共应用四只可控硅( 连接方法如图2 所显示) 。依照电化建筑工程设计的规定, 可控硅沟通交流电子器件开关安装于牵引带变电器周边的移动房屋内, 融合运用工作状况该设备对自动控制系统有以下规定:
(1) 应具备极度的稳定性, 以融入电铁供电力网长期性处在运转情况的客观性规定;
(2) 应具备健全的安全事故报警设备, 产生常见故障后应当标示出常见故障种类, 没有问题运作时要标示出低压电容器的投切情况;
(3) 应具备健全的逻辑性操纵和全自动维护作用;
(4) 应保证 可控硅在电流过零点开启;
(5) 应具备优良的电磁兼容测试特性, 可以融入牵引带配电站当场繁杂的电磁波自然环境。
进行开关元件的调节作用能够根据三种方式: ①应用集成电路芯片开发设计专用型操纵线路板; ②应用单片机设计和外围电路开发设计专用型操纵线路板; ③应用PLC 和拓展控制模块开发设计专用型自动控制系统。因为PLC 具备操纵靠谱、组态软件灵便、体型小、作用强、速度更快、扩展性好、检修便捷等特性,不但降低了操作系统的硬件配置布线, 提升了稳定性, 并且根据调整程序流程可融入新的规定, 因而1600A1000V 可控硅沟通交流开关元件中采用了西门子公司的小型服务器S7—200 系列产品的PLC 做为其自动控制系统的关键部件。

3 PLC 自动控制系统的产生以及在沟通交流开关元件中的功效

(1) 硬件配置组成以及功效


在本设备的PLC 自动控制系统中,采用了西门子PLC小型服务器S7—200 系列产品的CPU222、模拟量输入拓展控制模块EM231 和文本显示器TD200。可以用硬件配置系统软件资源配置图以下表所显示:

CPU222 是PLC 自动控制系统中的CPU 模块, 承担接受全部的开关量和历经A/D 变换后的模拟量输入键入,并依据操纵逻辑性输入输出调节数据信号;EM231 承担对主线路的工作电压、电流量数据信号开展A/D 变换, 并将变换結果运输给CPU 模块; 文本显示器TD200 承担监控CPU 模块的输入输出情况, 依据每个输出量的搭配状况标示出可控硅开关元件的运作情况和常见故障种类。

(2) 手机软件组成以及其作用

在本设备的PLC 自动控制系统中,手机软件有两一部分: 文字表明手机软件和逻辑性监控软件。文字表明手机软件中存放着文本显示器所要展现的所有文字信息和CPU 模块输出量组成状况的对应关系。
逻辑性监控软件包括了可控硅开关元件的全部操纵逻辑性, 在软件架构上由1 个源程序、2 身高程序流程、2 个按时终断程序流程组成。它的关键功用是: 依据操纵规定, 完成对工作电压、电流量的检验,适度的传出开启数据信号, 及其对面压、过电流、离心风机、开关电源等诸类常见故障的检验, 并立即发送报警系统, 完成保障作用。此软件完成的流程如图4 所显示。


4 可控硅的控制方法

可控硅沟通交流开关元件是连接起来赔偿设备的关键部件, 可控硅的控制方法则是可控硅沟通交流开关元件的核心技术。要完成对IGBT的过零开启务必取决于对主电源电路工作电压相位差的同歩, 而在该设备中一旦可控硅通断, 同歩数据信号便会消退, 这也是设计方案可控硅激发电源电路时必需留意的现象之一。此外, 可控硅未通断时, 其承担的电流与低压电容器承担的工作电压同相, 而通断后因为电源电路构造的转变 , 电源电路会产生一个衔接全过程, 这也是设计方案可控硅激发电源电路时必需留意的现象之一。

5 结语

因为PLC 处理速度高, 抗干扰性强, 程序编写简易, 系统软件有利于开发设计、维护保养和更新等优势, 加上文本显示器能够清晰一目了然的标示出可控硅的通断、截至情况及其表明出各种常见故障情况, 因而应用PLC 自动控制系统的可控硅沟通交流开关元件构造简易、维护保养便捷, 且具备较高的稳定性、可扩展性和协调能力。

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