Language

(8552) 20-26-88
info@optim-toledo.com
optim16@mail.ru

Наши разработки

Как мы разработали свой контроллер «Сигма».

В начале 2000-х годов мы эксплуатировали, у себя на небольшом литейном производстве, дуговую печь постоянного тока с диодным выпрямителем. Печь была собрана местными «Кулибиными» из подручных материалов. В процессе эксплуатации этой печи возникали разного рода проблемы из-за эксплуатационных коротких замыканий, которые создают повышенную нагрузку на питающую сеть и т.д. Печь постоянно дорабатывалась, и к 2006 году у нас имелся неплохой агрегат с тиристорным выпрямителем и системой управления на контроллере «Mitsubishi».

В 2006 году мы решили производить ДППТ с управляемым тиристорным выпрямителем для рынка. Сначала мы применяли для управления выпрямителем приводы постоянного тока. Но из-за сложности применения, от них пришлось отказаться.

Была также предпринята попытка изготовить систему управления на базе модуля тиристорного выпрямителя ДТТСМ производства ОАО «Протон» г. Орел и контроллера «Альфа» ф. «Mitsubishi». Такое решение было дешевле и проще чем на приводе постоянного тока, но качество регулирования тока существенно хуже.

В результате было принято решение разработать собственную систему управления тиристорным выпрямителем, имеющую следующие особенности:

  • Высокая стабильность тока при изменении величины нагрузки в широких пределах

  • Устойчивость к эксплуатационным коротким замыканиям

  • Простота в наладке и обслуживании

  • Низкая цена

  • Высокая надежность системы управления

 

Управляемый тиристорный выпрямитель

Тиристорный выпрямитель на базе модулей семейства «Сигма» имеет небольшое количество блоков, прост в обслуживании, имеет развитую диагностику, что позволяет минимизировать простои оборудования.

Применение:

  1. работа в составе дуговой плавильной печи в качестве источника постоянного тока;
  2. источник постоянного тока для термогальваники, электролизеров, электрофореза.

Параметры выпрямителя определяются по согласованию с заказчиком.

Максимальное выходное напряжение выпрямителя – 250В (определяется напряжением вторичной обмотки трансформатора).

Максимальный выходной ток – до 2000А (воздушное охлаждение), до 8000А (жидкостное охлаждение).

Схема выпрямления – схема Ларионова (6-пульсная, либо 12-пульсная). 6-пульсный выпрямитель может иметь электронную коммутацию полярности выходного напряжения.

Конструктивное исполнение: до 4000А  - шкаф 800*600*1800 мм, на большие токи может быть шкаф двойной ширины.

Задание величины тока, включение и выключение выпрямителя производится от внешней системы управления. Включение и выключение – дискретными сигналами, величина тока – аналоговым сигналом, либо по последовательному каналу. 

Управление тиристорным выпрямителем – задача нетривиальная, стандартный программируемый логический контроллер (ПЛК) для этого не подойдет. На рынке нет предложения специализированных контроллеров для тиристорных выпрямителей. Поэтому нами была разработана линейка изделий для систем управления дуговых печей.

Все наши изделия имеют название «Сигма».

Первый контроллер тиристорного выпрямителя был разработан в 2010 году и получил название «Сигма-Т». На нем отрабатывались алгоритмы управления трехфазным тиристорным выпрямителем. Включение тиристоров производится специальными модулями - драйверами тиристоров. Драйверы вырабатывают управляющий сигнал с параметрами, рекомендованными изготовителем тиристоров.

 

Контроллер «Сигма-2»

Контроллер «СИГМА-2» является дальнейшим развитием хорошо себя зарекомендовавшего контроллера «Сигма-Т». Это центральный узел системы управления.

Основные преимущества «Сигма-2» перед «Сигма-Т»:

  • Уменьшенное время реакции на бросок тока.
  • Наличие диагностики цепей управления тиристорами.
  • Контроль пропадания фаз на вторичной обмотке силового трансформатора.
  • Наличие канала RS-485.
  • Двухстрочный алфавитно-цифровой дисплей.
  • Поддерживает работу выпрямителей с электронной коммутацией полярности.

Контроллер вырабатывает импульсы нужной длительности для управления тиристорами выпрямителя в зависимости от заданной и реальной величины тока. На передней панели контроллера имеются цифровые и единичные индикаторы для отображения параметров и состояния регулятора, а также кнопки для настройки и калибровки.

Контроллер выполнен в малогабаритном пластмассовом корпусе, предназначенном для крепления на DIN-рейку. При производстве применяются современные комплектующие изделия.

Основные узлы и функциональная схема контроллера «Сигма-2»:

  • ПИД-регулятор. На вход регулятора поступают аналоговые сигналы задания величины тока и сигнал обратной связи с токоизмер
    ительного шунта. Регулятор вырабатывает сигнал величины угла открывания тиристоров, поступающий на вход узла управления тиристорами.
  • Контроль уровня. Узел слежения за величиной тока выхода и токов фаз на входе выпрямителя. Вырабатывает сигналы ограничения выходного тока и аварийного отключения по перегрузке. Уровни ограничения и отключения программируются пользователем.
  • Фильтр. При работе выпрямителя во время коммутации тиристоров возникают кратковременные провалы напряжения, могущие привести к сбою синхронизации. Для устранения этого явления имеется аппаратно-программный фильтр НЧ.
  • Узел управления. Принимает входные сигналы для включения/выключения выпрямителя, сброса аварии.
  • Узел управления тиристорами. Вырабатывает управляющие импульсы в соответствии с сигналами синхронизации, и выходным сигналом ПИД-регулятора.
  • Узел логики. Контролирует наличие аварийных ситуаций, состояние и режим работы контроллера и вырабатывает выходные сигналы управления.
  • Индикация. Отображение состояния контроллера, входных сигналов, аварийных ситуаций и программирование. 
  • Последовательный канал RS485. По последовательному каналу можно устанавливать различные режимы выпрямителя, а также считывать информацию о состоянии контроллера. Канал имеет гальваническую развязку.

 

Изображение внутреннего монтажа контроллера «Сигма-2»:

 

Нормирующий усилитель

На рынке имеется достаточное количество усилителей сигнала с гальванической развязкой между входом и выходом. Однако наш опыт работы с изделиями различных фирм показал их недостаточную надежность и устойчивость работы в условиях сильных помех. В связи с этим нами был разработан специализированный двухканальный усилитель.

Нормирующий усилитель УИ-2к-2 предназначен для гальванической развязки и усиления сигналов тока (от шунта 75мВ) и напряжения. Разработан специально для применения в составе тиристорного выпрямителя.

Функциональная схема нормирующего усилителя и его внешний вид:

 

Драйверы тиристоров

Имеются две модели драйверов – одноканальная и двухканальная, предназначенная для выпрямителей с выходным током более 5000А. Предназначены для гальванической развязки и усиления управляющих импульсов до величины, рекомендованной заводом-изготовителем тиристоров. Количество драйверов в системе определяется количеством тиристоров. Драйвер контролирует исправность цепи управляющего электрода тиристора.

 

Двухканальный ключ

Разработан специально для управления пропорциональным клапаном движения электрода. Отличается от существующих отсутствием «мертвых зон» на передаточной характеристике, что благотворно сказывается на плавности и точности хода электрода. Может применяться также для управления обычными гидро- и пневмоклапанами. Рабочее напряжение =24В, ток выхода 2А. Имеется защита от перегрузки выхода и от короткого замыкания. Информация о перегрузке выводится на диагностический выход модуля.

 

Модуль контроля трансформатора

Преобразует напряжение вторичной обмотки трансформатора до необходимого  уровня и отфильтровывает высокочастотные помехи.

Все электронные модули изготовлены на современной элементной базе и имеют небольшие габариты. Корпуса модулей предназначены для установки на DIN-рейку, что упрощает их монтаж.

Управляемый тиристорный выпрямитель имеет защиту от превышения входного и выходного тока, контролирует исправность тиристоров и температуру радиатора охлаждения. Информация об аварийных ситуациях передается системе управления.

 

Контроллер дуговой печи «Сигма-3»

Обычно система управления дуговой печи строится на базе промышленного ПЛК. Такая СУ имеет панель визуализации, на которой отображается протекание процесса плавки, развитую диагностику и, соответственно, различные сообщения о предаварийных режимах и возникших авариях, что позволяет персоналу оперативно реагировать на событие. Естественно, СУ на базе ПЛК имеет достаточно высокую цену.

Для реализации бюджетных систем нами разработан контроллер дуговой печи «Сигма-3». Этот контроллер предназначен для дуговых печей постоянного тока с диодным или тиристорным выпрямителем. Тиристорный выпрямитель должен работать под управлением «Сигма-2».

Дуговая печь может иметь один или два сводовых электрода. Контроллер «Сигма-3» позволяет управлять электродами в ручном или автоматическом режиме. Кроме управления электродами он производит измерение времени плавки, мощности, вводимой в печь, а также считает потребление электроэнергии. Контроллер оборудован ярким OLED-дисплеем с крупными символами, что позволяет считывать информацию с достаточно большого расстояния. Небольшие габариты позволяют разместить его на ограниченном пространстве пульта плавильщика.

 

Контроллер тиристорного выпрямителя «Сигма-4»

Дальнейшее развитие контроллера «Сигма-2». Добавлены следующие возможности:

  • Поддержка 12-пульсных выпрямителей;
  • Работа в составе группы выпрямителей.

Для обеспечения групповой работы выпрямителей в контроллер «Сигма-4»  добавлен специализированный последовательный канал для межконтроллерного обмена. Это позволяет улучшить стабильность тока при параллельном и последовательном включении выпрямителей. В групповом режиме поддерживается работа до 4-х контроллеров «Сигма-4»

 

423810, Россия,
г. Набережные Челны,
ООО "ОПТИМ Толедо"

+7 (8552) 20-26-88
+7-919-639-91-35
info@optim-toledo.com
optim16@mail.ru