Modul de cercetare a invertoarelor trifazate, configurate back-to-back cu ajutorul NI Multisim si NI GPIC


ghidelectric.ro
Luni, 28 Noiembrie 2022
Ne gasiti si pe:            

Modul de cercetare a invertoarelor trifazate, configurate back-to-back cu ajutorul NI Multisim si NI GPIC


Acest tutorial prezinta o noua metoda de proiectare a invertoarelor de putere configurate back-to-back.

National Instruments

Acest proiect include crearea de prototipuri de circuite electronice de putere dezvoltate în NI Multisim si NI Ultiboard, precum si un controler digital bazat pe tehnologia FPGA, dezvoltat în NI LabVIEW FPGA si directionat catre platforma NI Single-Board RIO 9606 si controlerul GPIC (General Purpose Inverter Controller) de la NI.

1. Concepte

Ideea din spatele acestui proiect este de a crea o platforma cu sursa deschisa, care sa permita inginerilor proiectanti sa simuleze, sa creeze prototipuri si sa-si implementeze sistemele Mega Watt (MW) la scara mica. Acesta este un proces standard cu sisteme de distributie si de transmisie de mare putere.

 

Acest proiectul este de tip „open source” (realizat în Multisim si Ultiboard), fapt ce le permite proiectantilor sa îl personalizeze si sa dezvolte o biblioteca cu diferite configuratii.

Printre exemplele de astfel de aplicatii, care ar putea fi dezvoltate cu ajutorul acestui tip de proiectare se numara: 

 

1.     Conversia frecventei liniilor

2.      Întrerupator (chopper) pentru baterie si pentru capacitatea de stocare a super-condensatorului

3.     Intrare de curent continuu cu actionare cu doua motoare

4.     Celule fotovoltaice conectate la invertorul de retea cu ajutorul tehnologiei MPPT (urmarirea punctului de putere maxima)

 

 

 

  

 

 

 

2. Co-simularea sistemului

 

O contributie majora la eficacitatea acestui proiect o are co-simularea desktop-ului sistemului înainte de crearea de prototipuri. LabVIEW FPGA si Multisim ofera o funcționalitate de co-simulare la intervale variabile a întregului sistem, alcatuit din instalatia analogica (inclusiv tranzistoare bipolare cu grila izolata (IGBT-uri), etaj final cu filtru RLC, redresoare în punte si contactori de preîncarcare) si codul de control FPGA (inclusiv calculul RMS (radacina patrata a mediei aritmetice )/faza, blocuri PLL, generare de semnale PWM. Codul de co-simulare al invertorului de putere este disponibil în Ghidul de proiectare în Electronica de putere.

 

 

 

Co-simularea acestui sistem a demonstrat o armonie perfecta cu masuratorile obtinute de la prototipul sistemului. Cu toate acestea, a contribuit la evaluarea urmatorilor parametri de performanta înainte de crearea de prototipuri, ceea ce a determinat ca de la primul prototip, sa se ajunga la proiectul final de hardware functional:

 

- Validarea codului de control;

 

- Evaluarea diferitelor valori ale coeficientilor PID (actiune proportionala, integrala si diferentiala ) din controler ;

- Evaluarea contactorilor de preîncarcare necesari pentru eliminarea curentului de scurt-circuit (shoot-through current) din condensatorii în circuit de curent continuu;

- Evaluarea cantitatii necesare de capacitate electrica de curent continuu;

- Evaluarea diferitelor topologii de filtre de iesire;

- Determinarea raspunsului tranzitoriu si timpul de care are nevoie controlerul pentru a se stabiliza la o stare de regim stationar.  

 

3. Schema circuitelor în Multisim

 

 

 

 

 

Topologia de proiectare contine doua invertoare de putere într-o configurare „back-to-back” pentru a suporta diferitele cazuri de utilizare ale aplicatiilor mentionate anterior. Un singur controler bazat pe FPGA este compilat pe dispozitivul sbRIO-9606, iar conectivitatea la invertoare este implementata prin intermediul NI GPIC. Aceasta sectiune ofera explicatii ale ansamblurilor de circuite din fiecare dintre blocurile ce alcatuiesc schema-bloc prezentata mai jos.

 

 

 

 

 

Blocurile invertoarelor de putere

Aceste sub-circuite includ doua chip-uri ale invertoarelor trifazate si doua redresoare în punte. Fiecare chip este un modul de putere inteligent (IPM) cu 6 pachete, care dispune de circuite de comanda în poarta („gate drivers”) si detectie a temperaturii cu ajutorul unui termistor de la ST Microelectronics (STGIPS10K60A). Proiectul include întreaga capacitate de decuplare recomandata. Operatia este testata cu bucle de control de pâna la 20kHz.

 

 

Placa este evaluata la 50V în c.c. si 8A în intensitate, iar circuitul de curent continuu include un control al socului de curent la anclansare („in-rush current”), utilizând o rezistenta termovariabila  si un contactor de relee, controlat cu ajutorul controlerului GPIC.

Proiectul include, de asemenea, senzori de curent si tensiune integrati pentru fiecare jumatate de punte. Senzorii ASC712 bazati pe efectul Hall de la Allegro, sunt utilizati pentru esantionarea curentilor, în vreme ce tensiunile sunt esantionate cu ajutorul divizoarelor de tensiune. Toate semnalele detectate sunt cuprinse între +10V si -10V si sunt directionate la intrarile analogice izolate simultane ale controlerului GPIC.

 

Blocuri ale Conditionarii de semnal

Aceste sub-circuite contin elementele electronice necesare pentru mentinerea izolarii dintre sectiunea digitala a controlerului si sectiunea analogica a invertorului în cadrul proiectului.

 

Semnalele de comanda a comutarii (S1A, S1B,  S2A, S2B…, S6A, S6B), generate de controlerul GPIC, sunt responsabile pentru alternarea IGBT-urilor (tranzistoare bipolare cu grila izolata) în interiorul modulului de putere inteligent (IPM) cu 6 pachete. Acestea sunt prima data izolate folosind optocuploare înainte de a ajunge la sectiunea de alimentare.

Toti senzorii de curent sunt alimentati cu ajutorului unui convertor coborâtor (buck converter) izolat (VBT1-S12-S12).

 

 

Conectivitate GPIC

 

Acest sub-circuit include totalitatea conectorilor de derivatie (break-out) pentru semnalele GPIC. Au fost alesi conectori de tip „header” în unghi drept cu bloc de conexiuni conectabil  de la „Phoenix connectors” pentru a realiza o conexiune simpla IDC.

Toate conexiunile la intrarile/iesirile controlerului GPIC trec prin jumperi care trebuie sa fie amplasati fizic în partea inferioara a placii. Aceasta caracteristica este utila în cazul în care aceste linii de intrare/iesire trebuie sa fie utilizate într-un alt scop.

De asemenea, 8 dintre liniile de intrari/iesiri digitale (DIO) LVTTL de +3,3V sunt conectate la potentiometre integrate în cazul în care liniile de intrare digitale de +5V trebuie conectate direct la placa (de exemplu, semnalele de la un codificator de viteza a motorului).

 

 

 

 

 

 

          

 

 

 

 

 

          

Surse de alimentare

Two supplies are needed to power up the board:

 

Doua surse sunt necesare pentru a alimenta placa:

 

 

  1. -     o sursa de alimentare ATX cu 24 de pini +12V pentru alimentarea sectiunii digitale de masa, si a dispozitivului    sbRIO
  2. -      o sursa de alimentare de+15V pentru alimentarea chip-urilor invertorului.  

4. Proiectare în Ultiboard

 

Prototipul ansamblului de circuite al instalatiei analogice este realizat în Ultiboard, pe o placa personalizata de circuite imprimate. Proiectul mentine izolarea completa dintre semnalele analogice de mare putere si semnalele de control digital cu putere redusa. Pentru a face acest lucru, placa este alcatuita din trei sectiuni principale:

 

 

  1. Sectiune de control digital cu conectori de împerechere la controlerul GPIC si reprezentata drept D-GND (masa digitala). Aceasta sectiune contine dirijarea semnalelor HBDO, conectori de derivatie pentru liniile de intrari/iesiri digitale (DIO), linii digitale de comanda prin relee, sursa de alimentare ATX cu 24 de pini, optocuploare si convertori „buck” izolati pentru alimentarea invertorului si a senzorilor din sectiunea analogica.
  2. Sectiune analogica de putere mica, care include semnalele de reactie, reprezentate drept P-GND. Aceasta sectiune contine dirijarea semnalelor detectate izolate, care vor fi transmise la controlerul GPIC si la conectorii de derivatie.
  3. Sectiune analogica de mare putere, care contine intrarile de retea, condensatorii de curent continuu si iesirile trifazate ale fiecarui invertor. De asemenea, include ansamblul de circuite al termistorilor si al releelor pentru controlul digital al socului de curent la anclansare în interiorul condensatorilor în circuit de curent continuu.

 

 

 

 

 

 

 

5. Codul controlerului si performantele sistemului

 

6. Cum sa va reconfigurati si sa va comandati propria placa de cercetare GPIC?

 

 

  1. Descarcati proiectul atasat;
  2. Deschideti fisierul „mating board with inverters v28.ewprj”;
  3. Daca considerati necesar, modificati specificatiile (BOM) în functie de nevoile dumneavoastra;
  4. Urmariti instructiunile acestui tutorial pentru a exporta fisierele Gerber din Ultiboard;
  5. Puneti la dispozitia partenerului nostru de fabricatie Screaming Circuits, fisierele Gerber exportate si lista de specificatii (cea initiala fiind de asemenea, atasata), prin intermediul serviciului online FULL PROTO sau contactându-i direct.

    SC National Instruments Romania SRL
    B-dul Corneliu Coposu, nr. 167A, et.I, Cluj Napoca, CP 400228

    Tel.: 0800 894 308

    E-mail:
    ni.romania@ni.com
    Web:
    romania.ni.com

 
25/04/2013 - Acest articol a fost citit de 3541 ori Recomanda
 
 Nota acordata: 1 (data de 82 vizitatori)
 
Produse si servicii ale companiilor Companiile active sunt aici
Alte stiri din categoria "National Instruments"
Stirile anterioare
Al doilea Transceiver de Semnale Vectoriale de...
Analizorul de semnal vectorial bazat pe PXI de...
NI lanseaza cel mai rapid controller embedded...
Receiver-ul NI PXIe-5667 asigura cele mai...
National Instruments: Depaseste limitele...
Stirile urmatoare
National Instruments – Un nou software...
National Instruments: Functii avansate in...
Sistem de monitorizare de inalta fidelitate...
Renuntati la laborator: efectuati masuratori in...
National Instruments – LabVIEW 2013 ii ajuta pe...
 
Ghidelectric.ro | electrice si automatizari  | TOP STORY



Noua BSP41 pentru identificarea simplă a tablourilor electrice

imprimanta idenficare tablouri electrice
Firele, cablurile și componentele identificate corect vă oferă imediat o imagine clară privind modul de funcționare și de conectare a unui tablou electric.


Tablourile electrice pot fi identificate acum mai eficient cu noua imprimantă de identificare a firelor și tablourilor BSP41.


Identificați toate blocurile terminale


Noua imprimantă de identificare a firelor È™i tablourilor BSP41 poate imprima pe etichete de identificare rigide pentru toate mărcile majore de blocuri terminale È™i componente pentru tablouri electrice. Cu BSP41, constructorii de tablouri nu mai au nevoie de câte o imprimantă de etichete rigide pentru fiecare marcă utilizată. Brady Corporation oferă o listă de mărci de blocuri terminale care au fost testate în privinÈ›a compatibilității cu noua BSP41.


... Citeste articolul
Login
E-mail:
Parola:
cont nou am uitat parola
Fumeaza electronic
Abonare la newsletter
E-mail:

Portal electric si automatizari din Romania pentru firme cu profil echipament electric si electricieni autorizati


Situri Partenere Portal Electric: https.www.avocatiasiduhnea.ro| Alo Deces| fisamedicalaiasi.ro| Rocco Piese | studio 20 | dentalexcellence.ro | www h2on ro | focusrent ro | melkior | https www funerarii bucuresti ro | https hbsontime com | buy4baby ro | www quickshop ro | www ezera ro | komsitravel ro | www.plantmaster.ro |
Pentru web masteri  |  Harta site  |  RSS Ghid Electric