Моделирование устройства защитного отключения сетей постоянного тока

Проводится моделирование предложенной авторами схемы устройства защитного отключения сетей постоянного тока, отличающегося использованием датчика тока утечки на основе эффекта Холла, обладающего высокой точностью и позволяющего осуществить гальваническую развязку информационных цепей от силовых. Рассмотренная схема отличается использованием микроконтроллера, имеющего аналого-цифровой преобразователь, а также встроенную аналоговую часть в виде нескольких компараторов, что позволяет применять различные способы обработки сигналов. Рассматриваются варианты схемы с цифровой и аналоговой обработкой сигналов датчиков тока утечки и тока нагрузки. Моделирование произведено в пакете Simulink путем определения передаточных функций датчиков тока, а также основных звеньев цепи обработки сигналов. Для определения быстродействия рассмотренных схем обработки сигналов на вход системы подается сигнал, имитирующий скачок тока утечки или нагрузки, превышающий уставку срабатывания устройства. Выходным сигналом системы является сигнал отключения, подаваемый на размыкающий ключ. Измеряя время, прошедшее от момента пересечения током уставки до появления сигнала размыкания цепи, можно определить быстродействие схемы. Рассматривая задержки элементов системы, можно определить вклад каждого из них в общее быстродействие. Произведен анализ быстродействия каждой из схем и вклад каждого из компонентов в общее быстродействие устройства. Также производится анализ функциональных возможностей обработки сигнала каждой из схем, таких как фильтрация помех и корректировка нелинейности характеристик датчиков тока. Анализируются достоинства и недостатки рассмотренных схем, их пригодность для защиты людей и оборудования от поражения электрическим током в бытовых условиях и на производстве, в соответствии с общими требованиями, установленными в государственных стандартах для устройств защитного отключения малых и больших токов нагрузки. Рассмотренное устройство может применяться в цепях постоянного тока электропитания энергосистем космических аппаратов для исключения возникновения аварийных ситуаций. Приведены рекомендации по дальнейшему улучшению предложенной схемы с целью достижения более высокого быстродействия, что обеспечит универсальность применения предложенного устройства. Определены требования по быстродействию к размыкающему устройству и даны рекомендации по его реализации.