Разработать контроллер управления малогабаритными устройством продольной компенсации индуктивного тока.

нет данных
...

1 Функциональная схема 3
2 Принципиальная схема 6
3 Управляющая программа микроконтроллера 9
Список источников 13
Приложение 1 Функциональная схема 14
Приложение 2 Принципиальная схема 15
Приложение 3 Программа микроконтроллера 16

 

1 Функциональная схема
Устройство предназначено для перераспределения токов между линиями электропередач (ЛЭП) с целью повысить суммарную величину потока мощности, протекающего в сети, без перегрузки какой-либо из линий.
Суммарная мощность, передаваемая сетью, как правило, ограничивается линией, которая достигает термического предела. В то же время, другие линии могут работать значительно ниже своих термических пределов. Увеличение волнового сопротивления лимитирующей линии будет способствовать перераспределению баланса токов в сети в сторону других линий, которые еще не достигли своего термического предела.
Это может существенно повысить величину тока, протекающего в сети, не перегружая ни одну из линий. По мере приближения линии тока к своему предельному тепловому значению, волновое сопр отивление в линии возрастает. Таким образом, полное сопротивление линии может контролироваться лишь на основе локальных параметров, т.е. тока в линии электропередачи, и не требует информации из любых других линий в сети.
Изменение сопротивления ЛЭП производится введением в цепь модулей распределенных последовательных реакторов (МРПР).

Напряжение питания +5В формируется из +24В понижающим аналоговым стабилизатором DA5.Микроконтроллер DD1 ATmega8 [ REF _Ref445146861 \r \h 6] по последовательному каналу SPI передает значения, соответствующие уставкам Von и Voff, в регистры управления цифроаналогового преобразователя (ЦАП) DA1 MAX5523 [ REF _Ref445147158 \r \h 7].Сдвоенный компаратор DA2 LM393 [ REF _Ref445148657 \r \h 8] производит сравнение выходных напряжений Von и Voff с выходов OUTA и OUTB ЦАП DA1 с предварительно масштабированным делителем R1, R2 напряжением Vsec. Выходы компараторов подтянуты к уровню напряжения питания +5В резисторами R3, R4.Табличное представление функции управления модулем МРПР представлено в таблице 1.Таблица 1.Табличное представление функции управления МРПР.AВывод DA2 (1)BВывод DA2 (7)F1Реле К1F2Ключи VS1,VS2Vsec<Von<Voff1001Von<Vsec<Voff1110Von<Voff<Vsec0101Voff<Vsec<Von00Не существуетАналитическое выражение для функции управления реле К1F1=A∩BАналитическое выражение для функции управления ключами VS1, VS2F2=A∩B=F1Логика управления МРПР реализована на микросхеме DD2 SN7400 [ REF _Ref445149464 \r \h 9], содержащей четыре элемента 2И-НЕ (рис. 2).Рисунок 2 - Логика управления МРПРУправление открыванием тиристоров VS1, VS2 сигналом F1 производится по цепочке выход 3 DD2, R5, ключ на транзисторе VT1, токоограничительный резистор R7, оптронный драйвер DA6 MOC3021 [ REF _Ref445150797 \r \h 10]. Схема обвязки тиристоров [ REF _Ref445152537 \r \h 11].Включение реле K1 сигналом F2 с выхода 6 DD2 осуществляется транзисторным ключом VT2. Диод VD7 защищает транзистор VT2 от пробоя напряжением самоиндукции в обмотке реле K1 при его выключении.Для дистанционного программирования величины уставок переключения МРПР используется модуль Bluetooth DA3 HC05 (рис. 3) [ REF _Ref445151329 \r \h 12 REF _Ref445151329 \r \h ].Рисунок 3 – Модуль Bluetooth HC05Связь модуля DA3 с микроконтроллером DD1 осуществляется по последовательному двухпроводному каналу UART.3 Управляющая программа микроконтроллераАлгоритм работы микроконтроллера представлен на рисунке 4.Рисунок 4 – Алгоритм работы микроконтроллераВ конструкции МРПР логика управления исполнительными устройствами модуля реализована аппаратно. В функции микроконтроллера входит прием по последовательному каналу UART команды оператора на изменение уставок, сохранение полученных значений уставок в энергонезависимой памяти EEPROM, управление цифроаналоговым преобразователем по последовательному каналу SPI.После включении питания микроконтроллера и отработки состояния «СБРОС» производится начальная инициализация системных регистров микроконтроллера. В частности, конфигурируются:порты ввода – вывода;последовательный порт UART;последовательный порт SPI.Запуск функции пользователяini_dac();производит начальную установку регистров микросхемы ЦАП, величина опорного напряжения встроенного ИОН устанавливается равной 2,425В.Переменные unsigned int a – значение уставки для Voff, unsigned int b – значение уставки для Von считываются из EEPROM и по каналу SPI передаются в ЦАП для программирования каналов А и В ЦАП, соответственно.set_dac(read_eeprom(0), read_eeprom(2));Карта памяти, используемого в программе участка EEPROM, представлена в таблице 2.Таблица 2.Карта памяти EEPROMАдрес000H001H002H003H004H005HЗначениеМладший байт А (Voff)Старший байт А (Voff)Младший байт В (Von)Старший байт В (Von)0xFF0xFFДалее запускается бесконечный циклwhile (1) {Очищаем содержимое строки for(i=0;i<11;i++) str[i]=0;Ожидаем прием строки по последовательному каналу UART gets(str,11);Проверяем принятую строку на наличие формальных признаков команды (табл.3). Таблица 3.Формат команды управления№ байтаЗначение1‘M’ – заголовок команды2‘ ‘ – символ «пробел» разделитель операндов команды3‘0’ – ‘9’ – разряд «тысячи» для значения уставки Von4‘0’ – ‘9’ – разряд «сотни» для значения уставки Von5‘0’ – ‘9’ – разряд «десятки» для значения уставки Von6‘0’ – ‘9’ – разряд «единицы» для значения уставки Von7‘ ‘ – символ «пробел» разделитель операндов команды8‘0’ – ‘9’ – разряд «тысячи» для значения уставки Voff9‘0’ – ‘9’ – разряд «сотни» для значения уставки Voff10‘0’ – ‘9’ – разряд «десятки» для значения уставки Voff11‘0’ – ‘9’ – разряд «единицы» для значения уставки Voff if((str[0]=='M')&&(str[1]==' ')&&(str[6]==' ')){Если обнаружено нарушение в формате команды, возвращаем оператору строку «COMMAND ERROR», переходим в начало цикла. } else puts("COMMAND ERROR");Значения уставок представлены в команде в четырехразрядными десятичными числами в символьном виде. Преобразуем их в числовые значения a = get_int(p1+2); b = get_int(p1+7);Проверяем, соответствуют ли принятые значения допустимому диапазону 0 .. 1023. if((a<1024)&&(b<1024)){Если какое-либо из принятых значений попадает вне границ допустимого диапазона, возвращаем оператору строку «OUT OF RANGE», переходим в начало цикла. } else puts("OUT OF RANGE");Если выполненные проверки прошли успешно, записываем принятые значения уставок в EEPROM. write_eeprom(0,a); write_eeprom(2,b);Изменяем настройку каналов А и В ЦАП. Возвращаем оператору строку «OK», puts("OK");Переходим в начало цикла.Список источниковhttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/14738/PANJIT/P6KE.htmlhttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/123068/FORMOSA/DB151.htmlhttp://payalo.at.ua/Sxem/DC-DC-preob-1.jpghttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/17972/PHILIPS/NE555.htmlhttp://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/22129/STMICROELECTRONICS/BUZ11.html HYPERLINK "http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/80247/ATMEL/ATMEGA8.html" http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/80247/ATMEL/ATMEGA8.htmlhttp://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/560237/MAXIM/MAX5522EUA.htmlhttp://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/3068/MOTOROLA/LM393.html HYPERLINK "http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/27362/TI/SN7400D.html" http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/27362/TI/SN7400D.html HYPERLINK "http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/5039/MOTOROLA/MOC3021.html" http://www.alldatasheet.