等离子电源高速稳流控制系统设计

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1、自动化本电源控制精度要求高．在起弧阶段电流要能快速上升，恒流阶段可以变参数运行。电流稳定精度≤±2％，响卫叵3456l习习9卫回l2回l4回l617电脉脉脉脉脉脉应时间小于lOres，电流控制超调量小于20％。源电冲冲冲冲冲冲保光光光光光光光光滤源光光光光光光护纤纤纤纤纤纤纤纤电源可靠性要求高，各部件都须精心设计确保质量，波板纤纤纤纤纤纤控接接接接接接接接系统要求有完善的检测保护措施，以免在故障时损坏负器l分分分分分分制收收收收收收收收板配配配{I己配配板板扳板板扳扳板板载，引发不安全因素。板板板扳板板电源为恒流电源，静态时，lOms内的电流平均值相对变化值要求不大于2

2、％。图4脉冲分配与保护控制器电源动态特性要求当负载阻抗阶跃式变化50％时，电流变化相对值不超过20％，并在50ms内电流值回复到原为核心，对主控制器发出的12路触发脉冲进行1一

3、7、r多路设定值。转换．同时对主柜晶闸管元件进行实时监测保护并将保护3．2控制模式信号传给主控制器。主控制器与脉冲分配与保护控制器之系统控制模式采用MCGS上位机系统、LabVIEW数间，脉冲分配与保护控制器与整流主柜之间的连接全部采据采集系统加现场控制单元组合模式。上位机系统完成用光纤连接，其联络图如图5所示。电源参数的设置、控制指令发出和机组状态信息显示，数据采集系统完成负载电压电流信号的实

4、时采集与保存，触发脉冲I．6现场控制单元根据上位机设定的电流一时间曲线，进行移保护信号A相量的计算，根据上位机指令和同步信号生成12路整流触发脉冲．并完成整流器的保护。控制模式拓扑图如图2主黎与护制A保控器一lIl——元件—回—报—信—号—}l整柜流A主fIhl控所示。制器脉冲I保护信号B箍篓与保卜I_’l整流：触发脉冲7．t2IL——兰—一：A图5控制联络图图2控制模式拓扑图现场控制单元主要硬件由CPU插件、电源插件、数字量输入输出插件、脉冲光纤发送板、脉冲光纤分配板和保3．3现场控制单元硬件组成护控制板插件等部分组成。现场控制单元由主控制器、脉冲分配与保护控制器两C

5、PU板插件使用TI公司32位DSP(数字信号处理器)部分组成。采用标准3U机箱，插件布置见图3—4。主控(TM$320F2812)作为主CPU[2-3]，CPLD(EPM1270T144)制器采用DSP+CPLD为核心的全数字控制系统，能快速、作为辅助控制芯片，实现系统调节、移相触发脉冲的生准确地对负载电流电压进行采样并实现快速PID调节，生成、地址译码、脉冲调制、信号采集及处理、锁相环、保成系统所需的触发脉冲。脉冲分配与保护控制器以CPLD护接FI、信号远传和系统保护等功能。电源插件提供CPU所需要的5V、~15V电源、数字量输入所需要的+24V电源和脉冲功率放大插件

6、所需的+24V12=电源。电电数字量输入输出插件接收系统数字状态信号，并转换压源信成标准1TrL数字信号．送入CPU插件，同时，它把CPU滤号插件发出的标准rI1’L数字信号转换成交流继电器输出的结波输器点信号．实现故障报警和跳闸等功能。入板板脉冲光纤发送板插件对CPU插件送来的脉冲信号进行光电转换．生成6路移相触发脉冲光信号。图3主控制器脉冲光纤分配板对接收主控机箱发送的12路触发脉工业自冲每路进行l～Ⅳ分配，发送到主柜触发板。断保护控制板接收主柜晶闸管的状态回报信号，检测晶闸管状态信号，进行故障保护。3．4控制原理电源通过改变晶闸管的导通角度，调节整流器输出电压，从

7、而达到调节输出直流电流的目的。控制系统的调节过程主要为：检测输出的直流电流，与给定指令电流进行比较．通过Pl调节器调节晶闸管的开通角，使输出电流达到指令要求(a)主程序(b)CAP1中断子程序(c)CMP1中断子程序的值。图7控制流程图控制回路主要由电源模块、三相同步信号处理模块、模拟量输入处理模块、脉冲形成输出电路、开关量输入输出模计算同步信号周期，并启动CMP1比较器。CMP1比较器块、数字Pl调节模块、通讯接口电路、人机接口模块等部周期为1．66ms，每产生CMP1中断整流机组换相一次．在分组成，其任务是向晶闸管提供符合要求的触发脉冲。同CMP1中断处理中决定要触

8、发的桥臂。触发脉冲采用双脉时提供必要的保护措施，保证电路可靠地工作。控制回路冲触发方式，在产生本次换相桥臂元件触发脉冲的同时，逻辑框图如图6所示。给上一次换相的桥臂元件补发脉冲。主程序完成上电自检、变量初始化和按键处理；CAP1中断子程序完成同步信号的锁相；CMPI中断子程序完成触发脉冲的生成。控制流程图如图7所示。3．6人机交互接口和通信电压反馈控制系统具有便于操作的人机接口，输入采用12个电流反馈面膜按键，其中6个为主键、6个为从键，当主键中的按交流反馈键有损坏时，能够通过调节设置，使用6个从键完成全部功能。输出使用240~128点阵