Установка электропитания MPSU – 4000

 

 

Цель работы

Изучение принципиальной схемы выпрямительного модуля SMPS – 1000 и ознакомление с конструкцией системы бесперебойного электропитания. Экспериментальное определение основных электрических характеристик при изменении сопротивления нагрузки и напряжения питающей сети. Изучение команд управления работой установок MPSU (PRS) через панель управления и с помощью персонального компьютера.

 

Литература

1 MPSU 4000. Руководство пользователя. Энергетика. Телекоммуникация. «Oldham».

2 PRS 700. Руководство пользователя. Энергетика. Телекоммуникация. «Oldham».

3 Модуль управления и сигнализации AL 175 R. Руководство пользователя. Энергетика. Телекоммуникация. «Oldham».

4 Воробьев А.Ю.. Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем. – М.: Эко – Трендз, 2003. – 280 с.

5 Березин О.К. и др. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: «Три Л», 2000. – 400 с.

6 Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. – СПб.: Корона принт, 2004. – 416 с.

7 Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. – М.: СОЛОН – Р, 2001. – 327 с.

 

Пояснения к работе

Общая характеристика системы. Системы электропитания MPSU и PRS – это модульные системы, предназначенные для использования в различных сферах, в том числе и в области телекоммуникаций, где требуются бесперебойное электропитание. Эти системы построены по буферной схеме, в которой аккумуляторная батарея (АБ) постоянно подключена к нагрузке (рисунок 4.1).

Преимуществом буферных систем электропитания является использование сглаживающих свойств АБ, что значительно уменьшает габаритные размеры фильтров в выпрямительных модулях. Недостатком буферных систем является негативное воздействие импульсной и нелинейной нагрузок на АБ, что

Рисунок 4.1 – Структурная схема систем электропитания MPSU и PRS

 

приводит к снижению срока службы герметичных аккумуляторных батарей. Системы MPSU и PRS состоят из выпрямительных модулей SMPS (Switch Mode Power Supply), которые работают параллельно, узла коммутации и блока управления. Выпрямительные модули могут иметь выходное напряжение 60, 48 или 24 вольта. В таблице 4.1 приведены основные электрические параметры выпрямительного модуля SMPS – 1000.

 

Таблица 4.1 – Основные электрические параметры SMPS–1000

Параметры	Номин. напряжение, В
Входные	Напряжение, В	230–35%/+20% (1 или 3 фазы) 380 или 400 (3 фазы с нейтралью)
Частота, Гц	45…65
Ток, А	5,0	5,5	5,5
Выходные	Пределы регулировки напряжения, В	20…30	40…58	45…75
Напряжение подзаряда АБ (при 200С), В	26,8	53,5	68,4
Напряжение ускоренного заряда АБ, В	28,2	56,4	70,5
Максимальный ток нагрузки, А	40,0	22,0	20,0
Номинальный ток нагрузки, А	35,5	18,2	14,6
Сигнализация	Срабатывание LVD, В	≥ 21,6	≥ 43,2	≥ 54
Сигнализация повышенного напряжения АБ, В	28,8	57,6
Сигнализация пониженного напряжения АБ, В	25,2	50,4
Высокая температура (уровень1/уровень2), 0 С	30/40	30/40	30/40

Дополнительные электрические параметры:

 

Пульсации выходного напряжения < 100 мВ от пика до пика

Напряжение пульсаций < 2 мВ псофометрических

Стабильность выходного напряжения: статическая ± 0,5 %; динамическая ± 1 %

Коэффициент полезного действия > 0,91

Диапазон рабочих температур – 5…+ 40 °С

Охлаждение естественное

Защита на входе предохранитель, мягкий пуск

Защита на выходе ограничение выходной мощности.

 

Модульная конструкция позволяет формировать разнообразные по мощности и напряжению системы электропитания. В таблице 4.2 приведены технические характеристики различных конфигураций систем.

Таблица 4.2 – Технические характеристики конфигурации систем MPSU и PRS

 

Модель	Количество параллельно работающих модулей в одном выпрямителе	Выходное напряжение, В	Максимальный выходной ток, А (ток одного модуля)
MPSU 4000	1…4		160(40)
	88(22)
	80(20)
PRS I	1…7		280(40)
	336(22)
	140(20)
PRS II	1…14		560(40)
	308(22)
	280(20)
PRS III	1…21		840(40)
	462(22)
	420(20)
2,3,4,8,9,12		264(22)
2,3,4,6,8,9		180(20)
2,3,4,9,12,18,24		528(22)
3,4,7,9		180(20)
3,6,9,12		264(22)
3,6,9,12		240(20)
4,6		132(22)
4,6		360(20)

Структурная схема выпрямительного модуля SMPS. Структурная схема модуля SMPS–1000 приведена на рисунке 4.2.

 

Рисунок 4.2 – Структурная схема модуля SMPS

 

Выпрямительный модуль построен по схеме с бестрансформаторным входом и регулированием напряжения методом широтно – импульсной модуляции (ШИМ) с активной фильтрацией тока сети в звене корректора коэффициента мощности (ККМ). Силовая цепь состоит из следующих функциональных узлов: входного выпрямителя, собранного по однофазной мостовой схеме с емкостным сглаживающим фильтром на выходе, ККМ, мостового инвертора напряжения, выходного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой и LC – сглаживающего фильтра. Для исключения воздействия входной импульсной помехи на источник и самого источника на сеть и потребителя на входе и выходе установлены фильтры помех.

Драйверы корректора и преобразователя формируют траекторию движения рабочей точки в области безопасной работы силовых ключей и обеспечивают необходимую мощность сигнала управления для гарантированного включения транзисторов. Коммутация ключей инвертора напряжения осуществляется при нулевом напряжении на коллекторе (режим “мягкой коммутации”), что повышает надежность и эффективность преобразования электрической энергии.

 

Система управления обеспечивает:

- стабилизацию и регулировку выходного напряжения методом широтно–импульсной модуляции;

- активную фильтрацию тока, потребляемого от сети;

- ограничение тока нагрузки;

- задержку включения и плавный запуск;

- выключение при уходе напряжения сети переменного тока за допустимые пределы;

- защиту от повышения выходного напряжения;

- защиту при коротком замыкании на выходе;

- световую и дистанционную сигнализацию;

- возможность изменения выходного напряжения при подаче внешних сигналов на входной разъем через селектор управления;

- контроль исправности компонентов системы;

- температурную компенсацию напряжения подзаряда батареи;

- контроль состояния батареи;

- ограничение тока заряда батареи;

- передачу сигналов об аварии с помощью реле или путем автодозвона до удаленного оператора;

- равномерное распределение тока между параллельно работающими модулями SMPS;

- отображение измеряемых параметров на жидкокристаллическом дисплее и мониторе компьютера.

 

Подключаемый к системе компьютер упрощает настройку, контроль и предоставляет возможность удаленного доступа в систему электропитания.

 

Функциональная схема выпрямительного модуля SMPS. С хема модуля состоит из двух частей, представленных на рисунках 4.3 и 4.4. Схема рисунка 4.3 включает следующие функциональные узлы: входной помехоподавляющий фильтр (C1, L1, С2, С3, С5, L2, С8, С9, С11), входной низкочастотный выпрямитель (VD1…VD4) с блокировочным конденсатором (С15) и ККМ (L3, VT1, VT2, VD6, C21) с управляющей схемой (DA1). ДН1, ДН2, ДН3 – резистивные делители напряжения. ДТ – датчик тока. С выхода ККМ постоянное напряжение + 400 В подается на вход конвертора напряжения (рисунок 4.4). Схема рисунка 4.4 состоит из следующих узлов: мостового транзисторного резонансного инвертора напряжения VT1…VT4, высокочастотного трансформатора T5, двухполупериодного выпрямителя со средней точкой VD3, VD4, сглаживающего фильтра L2, С10 и выходного фильтра помех (C12, С13, L3, С15, С17, С18).

Помехоподавляющие фильтры установлены на входе и выходе SMPS для снижения уровня обратной помехи (наводимой в первичную сеть питания) и помех, наводимых в цепь нагрузки. При коммутационных воздействиях в системе MPSU (например, подключение АБ) или внешних воздействиях типа грозового разряда, техногенной аварии или ядерного взрыва создается помеха со стороны питающей сети на выпрямительный модуль. Кроме того, сам

Рисунок 4.3 – Функциональная схема ККМ

 

модуль, имеющий в составе полупроводниковые приборы, которые переключают токи и напряжения с большими скоростями создает помехи в сеть. Помехи влияют не только на работу аппаратуры связи, но и определяют работоспособность самих выпрямительных модулей, так как их схемы управления содержат аналоговые и импульсные преобразователи информации, конструктивно расположенные в непосредственной близости от силовых транзисторов и выпрямительных диодов.

Для повышения степени фильтрации помех, распространяемых по проводам все цепи питания соединены с корпусом прибора (землей) через проходные конденсаторы C2, С5, C8, C11 на рисунке 4.3 и проходные конденсаторы C12, С13, C17, C18 на рисунке 4.4. Дроссели L1, L2 (рисунок 4.3) и L3 (рисунок 4.4) благодаря встречному включению обмоток и наличию конденсаторов C3, С9 (рисунок 4.3) и C15 (рисунок 4.4) снижают дифференциальную составляющую помех. Проходные конденсаторы предназначены для подавления синфазной составляющей помех. Подключение между проводами конденсаторов C3, С9 (рисунок 4.3) и C10, С15 (рисунок 4.4) непосредственно около проходных конденсаторов позволяет подавлять обе составляющие помех.

Рисунок 4.4 – Функциональная схема конвертора напряжения

 

ККМ(“буст” – конвертор) предназначен для получения коэффициента мощности, близкого к единице, т.е. он формирует синусоидальную форму тока, потребляемого от сети. ККМ является промежуточным звеном, включенным между выходом низкочастотного (сетевого) выпрямителя и входом конвертора напряжения. Он относится к классу импульсных стабилизаторов повышающего типа, работающий в режиме прерывистого тока дросселя (индуктивность – L3).

Схема ККМ (рисунок 4.3) состоит из индуктивности L3, параллельно включенных полевых транзисторов VT1, VT2 типа IRFP–450А (приложение Н), работающих в ключевом режиме, отсекающего диода VD6 типа HFA15PB–60 и накопительного конденсатора C21. При поступлении управляющего импульса с вывода 10 микросхемы DA1 на затворы VT1, VT2 начинает протекать ток по цепи: открытые диоды входного выпрямителя (VD1…VD4), дроссель L3, трансформатор тока TT, сток – исток транзисторов VT1, VT2. Временные диаграммы, поясняющие работы ККМ приведены на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Временные диаграммы работы корректора коэффициента мощности

 

Контроллером ККМ является микросхема DA1 типа UC3855. Структурная схема ИМС UC3855 приведена на рисунке 4.6, а ее характеристики в приложении О.

Для управления силовыми транзисторами VT1, VT2 на 9 вывод подается напряжение питания V_СС от отдельного источника. Когда напряжение питания достигает 15,5 В (модификация А), либо 10,5 В (модификация В), происходит запуск ККМ. Для ускорения процесса запуска и защиты силовых ключей введен корректирующий конденсатор С13 (вывод 17, “плавный пуск”).

На интервале открытого состояния ключа (VT1, VT2) ток ключа (I_КЛ) и дросселя нарастает по линейному закону до достижения значения, определяемого сигналом , поступающем с выхода умножителя. При этом:

– сигнал А поступает с выхода встроенного усилителя обратной связи. Отрицательная обратная связь по напряжению введена для коррекции сигналов управления силовыми ключами с учетом режима стабилизации напряжения. Напряжение с датчика выходного напряжения ДН3 поступает на инверсный вход усилителя (вывод 16 UC3855), где происходит сравнение с эталонным напряжением 3В;

– сигнал В определяется среднеквадратичным значением напряжения, поступающего на вывод 6 от сетевого выпрямителя (U _d) через делитель напряжения ДН1 и фильтр С4. Этот сигнал определяет максимальный уровень тока ключа I _КЛ для выполнения основной функции – активной фильтрации тока сети;

– сигнал С пропорционален входному переменному току. Переменная составляющая тока первичной сети, снимаемая с ТТ изменяет уровень напряжения на выходе выпрямительного блока и на входе OION (вывод 4).

Рисунок 4.6 – Структурная схема ИМС типа UC3855

 

Следовательно, меняется напряжение на резисторе R₇ , подсоединенном между выводом 5 и инверсным входом усилителя обратной связи по току (вывод 20). При этом, на инверсном входе усилителя обратной связи по току формируется сигнал обратной связи, пропорциональный среднему значению тока, на прямой вход усилителя приходит сигнал D. Разностный сигнал поступает на инверсный вход ШИМ – компаратора, на прямой вход которого поступает напряжения со встроенного генератора. Генератор пилообразного напряжения требует для установки частоты только одного внешнего компонента С_т. Частота генератора определяется по формуле: . Для задания частоты 500 кГц к выводу 14 подключен конденсатор С10. Логические элементы ИЛИ–НЕ на выходе (вывод 10) возбуждают выходные транзисторы VT1 и VT2 только тогда, когда линия тактирования встроенного RS – триггера находится в НИЗКОМ логическом состоянии. Это происходит, когда амплитуда пилообразного напряжения выше амплитуды управляющих сигналов, т.е. повышение амплитуды управляющих сигналов вызывает соответствующее линейное уменьшение ширины выходных импульсов. В ККМ используется два способа модуляции: широтно– импульсный (ШИМ) для выполнения стабилизирующей функции посредством усилителя обратной связи по напряжению и частотно– импульсный (ЧИМ) для фильтрации тока сети с помощью усилителя обратной связи по току.

После выключения транзисторов ток в индуктивности L3 начинает спадать по линейному закону, заряжая через диод VD6 конденсатор фильтра C21. Контроль входного тока производится аналогично открытому состоянию силового ключа, т.е с ТТ (вывод 4) и ДТ (вывод 19). Сигнал, поступающий на вывод 4 изменяет состояние встроенного диода и, соответственно, уровень напряжения на конденсаторе C16, подключенному ко входу 3. Разряд конденсатора C16 протекает через синтезатор тока и резистор R₃, подключенный к выводу 2. На выходе буферного усилителя имеется источник тока, направление которого определяется уровнем напряжения 1В для обеспечения закрытого состояния силовых ключей. С вывода 19 поступает сигнал на умножитель, пропорциональный входному току. Установка источника напряжения с номинальным уровнем 650 мВ позволяет контролировать ток нулевого значения. Ток, равный одной четвертой тока на выводе IAC формирует один из входов индуктора синтезатора тока. При нулевом значении тока силовые транзисторы вновь включаются. Далее процесс повторяется с достаточно высокой частотой (500 кГц). Благодаря высокой частоте преобразования посредством активных элементов усредненный ток I _СР в индуктивности L₃ оказывается синусоидальным по форме и совпадающим по фазе с выпрямленным напряжением.

Благодаря режиму переключения транзисторов при нуле напряжения на стоке обеспечивается формирование траектории переключения транзисторов с ограничением амплитуд выбросов при малых коммутационных потерях. На выводе 13 отслеживается снижение напряжения стока транзисторов до нуля. Между входом ZVS (вывод 13) и стоком подключается блокирующий диод VD5, чтобы напрямую снимать напряжение стока ключей VT1, VT2. При нулевом уровне на стоке, уровень на ZVS – 0.7 В, что ниже порога компаратора "Узла переключения транзистора при нулевом напряжении", и равного 2,5 В.

Логические блоки, входящие в схему формирования сигналов управления, вырабатывают сигналы запрета при срабатывании одного из узлов. Узел защиты от перенапряжения блокирует работу ККМ при повышении напряжения, снимаемого с ДН2 (вывод 7). При этом блокируется ШИМ – компаратор и вывод 10, с которого поступают импульсы управления ключами. Узел защиты от понижения напряжения питания обеспечивает отключение ККМ при низком входном напряжении (ниже 1,8 В), поступающем на вывод 8 с делителя ДН2. Керамический конденсатор С7 повышает устойчивость ИМС.

С вывода 10 ИМС UC3855 сигналы управления поступают на вход драйвера, который обеспечивает необходимые напряжения и ток для гарантированного включения транзисторов VT1, VT2. Драйвер ККМ выполнен на ИМС TC4427EPA (приложение П). Он преобразует входные логические уровни TTL и CMOS в выходные сигналы достаточные для управления силовым ключом, где требуется малое выходное сопротивление, большой пиковый ток и высокое быстродействие.

Функциональная схема драйвера TC4427EPA представлена на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 – Функциональная схема драйвера TC4427EPA

 

Двухтактный драйвер состоит из двух независимых каналов. Входным сигналом служит сигнал логического уровня напряжением 1,5 В постоянного тока (500мкА… 9мА). Драйвер предназначен для согласования контролера UC3855 и силовых ключей ККМ VT1, VT2. Со стороны управляющего входа (затвора) силовые ключи представляют собой емкостной элемент, при параллельном включении транзисторов входная емкость увеличивается и может составлять сотни нФ. Для нормального включения и перевода в состояние насыщения силовых транзисторов необходим заряд входной емкости до (15..20) В, но не более, чтобы не вывести приборы из строя. Перевод в закрытое состояние может осуществляться как подачей нулевого напряжения, так и отрицательного, но не более 20 В (обычно 5…6 В). Поэтому, выходные каскады драйвера выполнены на КМОП – инверторе. Когда на входе КМОП действует сигнал низкого уровня, затвор транзистора n – типа соединен с истоком при этом канал отсутствует и транзистор заперт. Затвор транзистора p- типа имеет по отношению к своему истоку отрицательный потенциал и транзистор открыт. На выводе 7 (и выводе 5) существует напряжение высокого уровня. При высоком входном напряжении на затворе выходного каскада – наоборот.

Для создания дополнительного смещающего напряжения в цепи управления затвором входных транзисторов драйвера используется схема накачки заряда (создается входной емкостью МОП – транзистора и затворным резистором 2кОм). При этом управляющий логический импульс поступает непосредственно (без использования гальванического трансформатора) от системы управления в цепи затворов. В отличие от схем с трансформаторами данный способ управления обеспечивает длительное состояние открытого ключа и имеет место задержка включения на время заряда входного конденсатора.

Для защиты от токовых перегрузок и коротких замыканий проводится контроль тока цепи питания по входу V_СС. Для этого применяются изолирующие усилители на входе, один из которых обеспечивает также защиту силовых ключей от неполного отпирания. Входные диоды обеспечивают защиту от перенапряжений.

Для сглаживания пульсаций напряжения питания и исключения помех со стороны источника используются шунтирующие конденсаторы (пленочный конденсатор соединенный параллельно с одним или двумя керамическими конденсаторами), которые включаются между 6 и 3 выводами ИМС.

Транзисторный инвертор напряжения (рисунок 4.4) построен по мостовой резонансной схеме, в которой коммутация транзисторных ключей осуществляется при нулевом напряжении. Между сигналами управления, поступающими на силовые ключи (VT1…VT4 типа SSH22N50A, смотри приложение Н), вводится преднамеренная задержка (фазовый сдвиг), которая регулируется циклом напряжения схемы управления (рисунок 4.8). Два верхних

 

 

Рисунок 4.8 – Алгоритм управления силовыми ключами

 

транзистора VT1 и VT3, включенные последовательно с силовым трансформатором T5, открываются в то время, когда напряжение на транзисторе равно нулю. В этом режиме первичная обмотка трансформатора закорочена, ток в первичной цепи сохраняет свое предыдущее значение, хотя отсутствует напряжение. Эта мертвая зона заполняется промежутком между резонансными коммутациями и передачей части энергии цикла преобразования. Ключ VT3 удерживается в выключенном состоянии, в то время как ток в первичной цепи I_{КЛ 1} циркулирует в замкнутой первичной цепи через TT1, дроссель L1, диод рекуперации VD2, противоположный ключ плеча VT1, который все еще включен. Задержка на включение ключа VT3 необходима для достижения нулевого напряжения, чтобы выключить ключ VT1. Таким образом, транзисторные ключи являются резонансными VT1(VT2), L _R, С8. Резонансная индуктивность L_R является суммой индуктивности первичной цепи трансформатора и L1. Введение дополнительной индуктивности необходимо для точного контроля индуктивности трансформатора, приемлемого диапазона управляющей микросхемы ККМ (на выводе ZVS – UC3855) и обеспечения пределов регулирования задержки для удовлетворения желательного времена коммутации.

Для управления силовыми ключами методом ШИМ со сдвигом фазы используется контроллер UC3875 (приложение Р), который обеспечивает коммутацию силовых ключей при нулевом напряжении с сохранением полного рабочего цикла (0⁰…180⁰). Контроллер может использоваться в режиме управления пиковым током и в режиме управления напряжением с помощью или без помощи прямой связи со входным напряжением.

Функциональная схема контроллера UC3875 представлена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Функциональная схема контроллера UС3875

 

Резистор R17 и конденсатор C14 (рисунок 4.4), подключенные от вывода FREQ (вывод 16) к выводу GND (вывод 20), задают частоту тактового генератора (рисунок 4.10) согласно следующему соотношению: . Синхронизация осуществляется путем управления через SYNC (вывод 17) с помощью внешней электрической цепи (C16). Напряжение обратной связи поступает с источника входного напряжения постоянного тока VIN = + 15 В

Рисунок 4.10 – Формы сигналов в схеме фазосдвигающего контроллера U3875

 

(вывод 11) через резистор R7. Данный резистор устанавливает ток, который используется для генерации пилообразного напряжения (U_ПИЛ). Вывод RAMP (вывод 19) является входом ШИМ – компаратора. Между этим выводом и землей подключен конденсатор С5. Наклон пилообразного напряжения определяется выражением: . Между входом RAMP и ШИМ – компаратором существует напряжение смещения, равное 1, 3 В, выходное напряжение усилителя ошибки (U_ERR) не превышает эффективное значение пикового пилообразного напряжения. В режиме с обратной связью по току генератор пилообразного напряжения отключается путем заземления вывода SLOPE (вывод 18).

Между входом RAMP и ШИМ – компаратором существует напряжение смещения, равное 1, 3 В, выходное напряжение усилителя ошибки (U_ERR) не превышает эффективное значение пикового пилообразного напряжения. В режиме с обратной связью по току генератор пилообразного напряжения отключается путем заземления вывода SLOPE (вывод 18). При этом происходит компенсация пилообразного напряжения по считыванию тока с прямого входа ШИМ – компаратора через вывод RAMP (вывод 19).

Схема контроля аварийных состояний обеспечивает два способа выключения:

– полное выключение мощных выходных каскадов,

– фиксацию нулевого сдвига фаз.

Полное выключение обеспечивается схемой защиты по току или схемой блокировки при понижении напряжения питания. Пока напряжение VIN не превысит пороговое напряжение “схемы блокировки при понижении напряжения”, на выводе S/S (Soft Start) удерживается потенциал земли. Когда напряжение VIN достигает своего номинального значения, потенциал на выводе S/S подтягивается до напряжения приблизительно 4,8 В с помощью внутреннего источника тока равного 9 мкА., этим подается разрешение на начало процесса переключения на выходе. В то же время сдвиг фазы увеличивается от нуля до номинального значения с постоянной времени, определяемой емкостью на выводе S/S – С7. При появлении сигнала ошибки в цепи обратной связи по току (напряжение на выводе 5 – C/ S превысило 2,5 В), потенциал на выводе S/S будет опускаться до потенциала земли, а размах пилообразного напряжения достигать 4,8 В. Если сигнал ошибки появляется во время действия функции “мягкого запуска”, то выходы будут немедленно выключены, и произойдет заряд емкости С7 до переустановки ШИМ – триггера.

На вход усилителя ошибки (выводы 3, 4) подается выходное напряжение источника питания. Снижение напряжения на выходе усилителя ошибки ниже U_пор приведет к повышению потенциала на выводе 2 (COMP), открыванию транзистора VT6 и диодов VD5…VD8, что обеспечит блокирование управляющих импульсов на выходе контроллера.

Вывод VREF (вывод 1) является выходом точного источника опорного напряжения 5 В. Нагрузочная способность этого выхода составляет 60 мА, имеется внутренняя схема ограничения тока короткого замыкания. Пока напряжение VIN не превышает верхнее пороговое напряжение “схемы блокировки при понижении питания”, ток VIN будет меньше 600 мкА, тактовый генератор будет выключен, триггер ошибки сброшен, емкость С7 разряжена, и выходы будут находиться в активном низком состоянии. Выходные каскады OUT A…D образуют быстродействующий квазикомплементарный выходной формирователь. Задержка между выходными командами управления для облегчения коммутации при нулевом напряжении программируется на входах установки задержки Delay Set (выводы 7, 15). Время задержки определяется встроенными в блоки задержек источниками тока, которые устанавливаются внешними резисторами R14, R16. Предусмотрена отдельная задержка для каждой половины моста, чтобы учесть различия разрядных токов в резонансном конденсаторе.

С выводов 14, 13, 9, 8 ИМС UC3875 сигналы управления поступают на входы драйверов 1, 2 (рисунок 4.4), которые обеспечивают необходимые напряжения и токи для гарантированного включения транзисторов VT1…VT4. Драйверы конвертора выполнены на такой же микросхеме, как и драйвер ККМ – ИМС TC4427EPA (приложение П).

Управление системой бесперебойного электропитания MPSU - 4000. Управление выпрямительной системой может осуществляться как с клавиатуры, расположенной на передней панели модуля сигнализации AL 175NT, так и с помощью персонального компьютера (ПК). Клавиатура передней панели обеспечивает управление только важнейшими функциями и параметрами системы, тогда как использование персонального компьютера для дистанционного управления выпрямительной системой позволяет осуществлять доступ к дополнительным меню и служебной информации.

Управление с панели AL175NT. Управление выпрямительной системой с передней панели блока управления AL 175NT осуществляется с помощью меню и подменю. Клавиатура передней панели обеспечивает простой ввод и считывание информации. Внешний вид блока управления приведен на рисунке 4.11. Три кнопки передней панели (стрелка «вниз», «вверх» и «ввод») обеспечивают управление важнейшими функциями и параметрами системы. Дисплей может работать в двух режимах – режиме индикации и режиме меню.

Рисунок 4.11 – Внешний вид блока управления

 

В режиме индикации дисплей находится постоянно, пока не нажимаются кнопки клавиатуры. В этом режиме поочередно выводится такая информация: верхняя строка постоянно показывает напряжение АБ; в нижней строке циклически выводится – величина тока АБ, величина тока нагрузки, действующие сигналы неисправностей и прочие сообщения.

В режим меню дисплей переключается нажатием кнопки «ввод», при этом выводится такая информация: верхняя строка – название текущего меню; в нижней строке – последовательность нажатия кнопок.

Выход из режима меню – стрелкой «вверх» или выдержать паузу 15 секунд, т.е. не нажимать никаких кнопок, тогда дисплей автоматически переходит в режим индикации.

Все функции управления разделены на два уровня: Пользовательски е (Польз.) и Служебные(Сервис). Первые – общедоступны, служебные – защищены паролем. Пользовательское меню приведено на рисунке 4.12.

Для входа в меню пользовательских функций следует дважды нажать кнопку «ввод» и далее стрелкой «вниз» выбираем доступные пользовательские функции:

– включение/выключение системы (СИСТЕМА ВКЛ/ВЫКЛ, по умолчанию система находится в состоянии вкл. – ON);

– сброс аварийной сигнализации (СБРОС АВАР. СИГН.). По умолчанию сброс осуществляется автоматически после устранения причины, вызвавшей включение сигнализации. Тем не менее, имеется возможность ручного сброса;

– индикация величин основных напряжений в системе (СИСТЕМНЫЕ

НАПР.) НОМ. НАПР. – номинальное выходное напряжение, НАП.

 

Рисунок 4.12 – Пользовательское меню

 

 

УСК – напряжение ускоренного заряда батарей, НИЗ.НАП.Б – пороговое напряжение срабатывания сигнализации пониженного напряжения батареи, ВЫС.НАП.Б – пороговое напряжение срабатывания сигнализации повышенного напряжения батареи, НАПР.ОТКЛ – пороговое напряжение отключения нагрузки и батареи;

- вывод сообщений о неисправностях (СООБ. О НЕИСПР.). Все сообщения о событиях, имевших место в системе, хранятся в памяти модуля сигнализации в хронологическом порядке. Они поочерёдно выводятся в нижней строке дисплея, причём, последнее по времени сообщение выводится первым.

- вывод номеров версий системы и программного обеспечения (ВЕРСИЯ П/О).

Пользовательские функции имеют ознакомительный характер, любые настройки системы выполняются из сервисного меню.

Управление с персонального компьютера. Взаимодействие системы бесперебойного электропитания и ПК осуществляется путем их соединения кабелем последовательного интерфейса RS232C – при локальной установке (до 15…20 метров), либо через модемы и стандартную телефонную линию – при удаленной установке ПК. Связь между системой и ПК устанавливается путем запуска на ПК программы эмуляции терминала. Микропроцессор модуля сигнализации AL175NT генерирует информационный экран на мониторе ПК. Двойным щелчком по пиктограмме управляющей программы запустите её и,

после завершения установки параметров (курсор на экране мерцает), нажмите “Enter”. Система запросит “Пароль пользователя”. Введите пароль и нажмите “Enter”. Доступ ко всем существующим функциям, параметрам и прочей служебной информации осуществляется посредством экранных меню и подменю, что облегчает выполнение процедур установки параметров, управления и технического обслуживания всей системы. После того как связь между ПК и выпрямительной системой установлена, микропроцессор AL 175NT берет на себя управление выводом информации на экран ПК, формируя специальный экранный интерфейс (рисунок 4.13).

Рисунок 4.13 – Типовой вид экранного интерфейса при управлении выпрямительной системой с ПК

 

Управление системой с ПК основано на выборе необходимого меню путем ввода его номера. Можно использовать как основную, так и дополнительную цифровую клавиатуру.

Меню «Пользовательских функций» доступны всем пользователям. Каждый пользователь получает доступ к следующим функциям(рисунок 4.14):

 

– вывод списка сообщений;

– сброс аварийной сигнализации;

– конфигурация аварийной сигнализации;

– вывод информации об установленных параметрах АБ и результатах её проверки.

 

Рисунок 4.14 – Вид экранного интерфейса в режиме пользователя

 

Модуль сигнализации сохраняет в своем буфере в хронологическом порядке информацию обо всех событиях, имевших место в системе. Используя данную функцию меню, можно просмотреть содержимое всего буфера сообщений. Выводятся название, дата и время наступления события. Для вывода на экран сообщений о неисправностях необходимо нажать следующие клавиши: “Пользователь” (цифра 1), затем “Буфер сообщений” (цифра 1). При этом на экране монитора появиться окно, представленное на рисунке 4.15. Переход к следующей странице обеспечивается нажатием клавиши “Enter”.

Для сброса аварийной сигнализации необходимо нажать следующие клавиши:

– “пользователь” (цифра 1);

– “сброс аварийной сигнализации” (цифра 2).

На экране монитора в меню «Пользовательских функций» в строке состояния появится запись “АВАР. ВЫКЛ.”.

Модуль сигнализации AL 175NT может обеспечивать сигнализацию при следующих типах неисправностей:

- повышенное напряжение батареи;

- пониженное напряжение батареи;

- отключение нагрузки / батареи;

- отключение сети;

- перегорание предохранителя батареи (F2, рисунок 4.1);

Рисунок 4.15 – Вывод списка сообщений

 

- перегорание предохранителя нагрузки (F1, рисунок 4.1);

- неисправность модуля;

- сигнализация асимметрии;

- отказ батареи;

- предупредительная сигнализация батареи;

- общая неисправность (при наличии нескольких неисправностей).

Для вывода на экран информации о конфигурации реле аварийной сигнализации необходимо нажать: “ Пользователь” (цифра 1); “Установка аварийной сигнализации” (цифра 3). На экране монитора появиться таблица, представленная на рисунке 4.16.

Рисунок 4.16 – Вывод конфигурации реле

Для контроля состояния АБ модуль сигнализации может выполнять их периодическую проверку. По результатам проверки AL 175NT оценивает эффективность работы батарей в процентах и определяет их состояние, выдавая в конечном итоге предупредительное сообщение или сообщение об отказе батарей.

При помощи этой функции в меню можно получить информацию о результатах предыдущих проверок батарей, а также о текущих установленных параметрах.

Для вывода на экран информации о результатах проверки АБ и заданных параметрах проверки нажмите на клавиатуре ПК клавиши: “ Пользователь” (цифра 1); “Параметры батареи (цифра 4). Будет выведено окно, показанное на рисунке 4.17.

 

Рисунок 4.17 – Вывод информации о результатах и заданных параметрах проверки батарей

 

В модуль сигнализации введены функции, необходимые для проверки и выполнения технического обслуживания батареи системы в соответствии с техническими требованиями на определенный тип батареи. В модуле сигнализации существует три заданных по умолчанию и одна пользовательская таблица батареи, параметры которой можно изменять в случае необходимости.

Из главного меню можно войти в Сервисное меню (рисунок 4.18) – функция “Сервис” (цифра 2). После запроса пароля и его введения переходим к функции “Батарея “ (цифра 2). Будет выведено окно, представленное на рисунке 4.19. Из данного меню можно перейти к следующим функциям:

– Тест батареи (цифра 1). Здесь можно вручную запустить процедуру

проверки