- •Системы управления
- •Глава I. Функциональные схемы
- •1. Выпрямительно-инверторные преобразователи
- •2. Широтно-импульсные преобразователи постоянного напряжения
- •3. Двухзвенные преобразователи частоты
- •4. Преобразователи частоты с широтно-импульсной модуляцией
- •5. Непосредственные преобразователи частоты
- •6. Преобразователи переменного напряжения
- •1. Показатели сифу
- •2. Фильтры синхронизирующих напряжений
- •Глава II. Системы импульсно-фазового управления
- •1, 2, 3-Го порядков и ссуп-5; д, е - активные -1 и 2-го порядков
- •3. Формирователи длительности
- •Глава III фазосмещающие устройства
- •1. Многоканальные синхронные фсу
- •2. Одноканальные синхронные фсу
- •3. Комбинированные синхронные фсу
- •4. Асинхронные одноканальные фсу
- •5. Принцип развертывающего уравновешивания
- •6. Ячейка фсу с пилообразным развертывающим напряжением
- •7. Ячейка фсу с косинусоидальным развертывающим напряжением
- •8. Ячейка комбинированного фсу
- •9. Ячейка фсу на основе одновибратора
- •10. Устройства цифрового управления
- •11. Функциональные схемы цифровых фсу и фд
- •12. Цифровые фсу и фд на аппаратной основе
- •13. Программная реализация цифровых фсу
- •14. Динамические свойства преобразователей
- •Глава IV усилители мощности управляющих импульсов для тиристоров
- •1. Требования к управляющему импульсу
- •3. Усилитель-формирователь на блокинг-генераторе
- •4. Усилитель мощности управляющих импульсов оптимальной формы
- •5. Усилители мощности с высокочастотным заполнением
- •6. Автогенератор Роера
- •8. Усилитель мощности для запираемого тиристора
- •Глава V. Устройства управления реверсивными преобразователями
- •1. Согласующие входные устройства
- •2. Датчики состояния вентилей
- •3. Логические переключающие устройства
- •Глава VI. Устройства систем управления преобразователями частоты и широтно-импульсными преобразователями
- •1. Общие сведения
- •2. Задающие генераторы
- •3. Распределители управляющих импульсов
- •4. Устройства задержки переднего фронта импульса
- •5. Усилители мощности управляющих сигналов для транзисторов
- •6. Генераторы ведущего сигнала
- •Оглавление
- •Глава I. Функциональные схемы систем управления
- •Глава II. Системы импульсно-фазового управления 15
- •Глава III Фазосмещающие устройства 25
- •Глава IV. Усилители мощности управляющих импульсов
13. Программная реализация цифровых фсу
В цифровых ФСУ, реализованных программным путем, используют либо микропроцессоры, либо микроЭВМ, которая управляет электроприводом в целом. Как правило, программным путем реализуются функции большинства устройств СИФУ. Усилители мощности (УМ) управляющих тиристорами импульсов с гальванической развязкой выполняются отдельно по схемам, рассмотренным в четвертой главе. Система синхронизации наряду с генерацией в моменты естественной коммутации синхронизирующих импульсов вырабатывает номер текущего интервала преобразования и его длительность [18, п.6.5].
Формирование угла управления и длительности управляющего импульса возможно как на программом уровне с использованием оперативного запоминающего устройства, так и с помощью внешних таймеров. Программное формирование углов связано с большими затратами времени, и поэтому требуется очень высокое быстродействие микропроцессора для выполнения других функций СИФУ. На микроЭВМ, кроме того, возлагаются функции управления электроприводом, его защиты и диагностики. Поэтому ниже рассмотрен второй способ отсчета временных интервалов. С целью снижения аппаратных затрат чаще используются одноканальные синхронные ФСУ, требующие только один программируемый таймер. В зависимости от наличия или отсутствия у микроЭВМ системы прерываний возможны два способа построения ее связи с УМ [19].
При первом способе по сигналу, выработанному микроЭВМ, в таймер записывается число, соответствующее рассчитанной величине угла a. После отсчета интервала времени, соответствующего заданному углу, таймер вырабатывает сигнал управления прерыванием. МикроЭВМ прерывает процесс вычислений и выдает в буферный усилитель мощности, сигнал, соответствующий заданному номеру тиристора (который подлежит включению). В буферном усилителе сигнал расшифровывается и выдается импульс на ФД, УМ и далее на управляющий электрод тиристора.
При втором способе микроЭВМ одновременно выдает сигналы в таймер и в буферный усилитель, соответствующий номеру включаемого тиристора. При переполнении таймера поданный сигнал через схему управления, ФД и УМ поступает на тиристор.
В зависимости от схемы программируемого таймера возможны два способа фазового управления: с предварительным и без предварительного накопления сигнала. При предварительном накоплении сигнала в счетчике [18, с.176] в момент начала отсчета записывается код числа, определяющий угол управления. При переполнении счетчика вырабатывается сигнал выдачи импульса на тиристор (через ФД и УМ). Во втором случае код записывается в буферный регистр, выход регистра соединен с дискретным компаратором, на вход которого поступает код с выхода счетчика. В момент равенства кодов на тиристор подается отпирающий импульс.
ФСУ может быть синхронным и асинхронным в зависимости от принятого способа организации начала отсчета времени таймером. В обоих случаях функция распределителя импульсов возлагается на микроЭВМ. Более подробно алгоритмы цифровых СИФУ изложены в [12,18].
14. Динамические свойства преобразователей
Динамические свойства ФСУ оказывают существенное влияние на свойства замкнутых систем ТП-Д. Изложение анализа некоторых свойств требует очень большого объема [17,21], поэтому здесь будут приведены только конечные выводы и наиболее простые доказательства.
Основные особенности и свойства ВИП с ФСУ, использующем развертывающее уравновешивание, следующие.
1. Тиристорный преобразователь управляется дискретно в моменты подачи управляющих импульсов, а не непрерывно.
2. Интервал времени между воздействиями зависит от пульсности преобразователя, величины и знака производной напряжения управления. Это хорошо видно на рис.24,а, где на одной диаграмме показаны шесть развертывающих напряжений трехфазного мостового преобразователя и сигнал управления, а на второй диаграмме - дискретные значения углов управления. Вначале напряжение управления растет (положительные значения отложены вниз) и интервал между управляющими импульсами меньше интервала повторяемости. Затем, когда напряжение управления уменьшается, интервал между управляющими импульсами возрастает. Обратим внимание на то, что графики напряжения управления и значений a совпадают при соответствующем выборе масштабов.
3. Производная напряжения управления должна быть ограничена снизу.
,
(42)
т.е. на временных диаграммах отрицательная скорость нарастания напряжения управления (вверх на рис.24) должна быть меньше скорости нарастания развертывающего напряжения. На участке между точками 1 и 3 рис.24,б условие (42) не выполняется. В связи с этим, если в первой точке откроется первый тиристор, то управляющий импульс в точке 2 только подтвердит его открытое состояние. Импульсы в точках 3 и 4 подаются на предыдущий, ранее открытый, тиристор и выходное напряжение не меняется.

При увеличении
напряжения управления в точке 5 снова
подтвердится открытое состояние первого
тиристора и только в точках 6 и 7 произойдет
открывание последующих тиристоров. На
участке между точками 7 и 8 производные
и
равны абсолютной величине и противоположны
по знаку. Это предельный случай,
соответствующий равенству в (42). При
этом не происходит открываний тиристоров
и подтверждения их открытых состояний.
Открывание происходит в точках 8 и 9
после увеличения производной напряжения
управления (когда ее кривая идет вниз
на временной диаграмме).
4. Динамические свойства звена можно оценить по его реакции на гармонический сигнал. В данном случае входным сигналом является напряжение управления, а выходным можно считать угол управления. Доказано, что при круговой частоте управляющего сигнала, меньшей определенного граничного значения
,
(43)
преобразователь ведет себя как безинерционное звено. На рис.24,в показан входной сигнал, имеющий постоянную и гармоническую составляющие. Сопоставляя управляющий сигнал с получающимися углами управления, легко заметить, что огибающая дискретных значений углов управления не имеет фазового сдвига по отношению к входному сигналу. Таким образом при выполнении условий (42) и (43) ФСУ и преобразователь в целом являются безинерционными звеньями. Полезно учесть, что долгое время преобразователь рассматривали как звено чистого запаздывания или как апериодическое звено, что не верно. Такой подход иногда встречается и в современных публкациях.
5. При частотах
управляющего сигнала, превышающих
граничное значение, этот сигнал не
проходит на выход, т.е.
не соответствует
.
В связи с этим возникают биения и
различным управляющим сигналам могут
соответствовать одинаковые
. На рис. 24,в в верхней части показаны
управляющие сигналы с частотами 3
и 6
. В обоих случаях получается неизменное
значениеa.
В нижней части этого рисунка показано
возникновение биений при частоте
управляющего сигнала 5,2
. Угол управления меняется по сложному
периодическому закону, его огибающая
показана штриховой линией на рис.24,г.
Более подробно эти вопросы рассмотрены
в [21, п.1-6].
6. В замкнутых системах, охватывющих преобразователь, могут возникать субгармонические колебания, обусловленные дискретностью работы преобразователя [21, рис.1-21].
