6.3 Описание работы функциональной схемы электропривода.

По сигналу, выработанному в МП в таймер записываются числа в двоичном 8-ми разрядном коде, соответствующее рассчитанной в МП временной задержке импульсов включения соответствующих транзисторов АИН для формирования импульса напряжения на выходе АИН.

После отчета заданного времени таймер вырабатывает сигнал управления прерывания. МП прерывает процесс вычисления и выдает в регисторный блок управляющие сигналы в двоичном коде, соответствующие заданному номеру триодов. В блок БР с помощью дешифратора определяются номера транзисторов, которые включаются, обеспечивая формирование частей основной выходной гармоники данной частоты.

Далее процесс повторяется в определенной последовательности (программная последовательность до формирования полной выходной гармоники в каждой фазе асинхронного двигателя с определенной частотой f1).

При формировании выходной основной гармоники другой частоты алгоритм вычисления аналогичен с той лишь разницей, что меняются интервалы временной задержки на появление тактовых импульсов напряжений на выходе АИН при сохранении их ширины.

Процесс пуска осуществляется совместно с подпрограммой хранящейся в оперативной памяти МП (на схеме не указано) и пуск асинхронного двигателя путем плавного увеличения частоты от f=0, до f1=fн установленному по тому же алгоритму выполнения.

6.4 Преобразование частоты с широтно-импульсной модуляцией инвертора (пч- шим).

Рис.2. Функциональная схема инвертора с широтно-импульсной

модуляцией напряжения.

АИН - автономный инвертор напряжения, мостовая схема которого построена на базе триодов с потенциальной развязкой силовой цепи от цепи управления.

ШИМ - блок широтно-импульсного модулятора.

С - силовой емкостной фильтр.

На рис. 2 изображены временные диаграммы напряжений на выходе инвертора с широтно-импульсной модуляцией при U/f=соnst для различных частот:

fmax;

f=0,5 fmax.

1) Поддержание постоянства U/f выполняется при сохранении неизменной вольт-секундной площади выходного напряжения при всех частотах.

2) Ширина импульсов изменяется в течение полупериода по синусоидальному закону, т.е. периоды следования импульсов постоянны, а ширина каждого импульса пропорциональна площади под отрезками синусоиды, расположенными в пределах соответствующего интервала. Этот способ соответствует формированию ступенчатой кривой частотного электропривода с промежуточным звеном постоянного тока (управляемого выпрямителями).

3) Если частота переключения инвертора (частота модуляции) выше выходной частоты инвертора (основной частоты), то в спектре выходного кроме основной гармоники присутствуют лишь гармоники весьма высокого порядка, которые легко фильтруются индуктивностями двигателя.

4) Использование неуправляемого выпрямителя характеризуется высоким коэффициентом мощности во всем диапазоне регулирования частоты и напряжения.

Диодный мост не имеет вспомогательных цепей управления и является простым, дешевым и надежным выпрямителем.

5) Рассматриваемая схема электропривода не требует силового согласующего трансформатора.

6) Диапазон регулирования D=20:1.

7) Повышенная частота коммутации триодов приводит к увеличению потерь в них, требуется более сложная система управления.

Рассмотренные выше временные диаграммы импульсов напряжения (частота модуляции) на выходе инвертора для одной из фаз, являются упрощенными (12 тактов модуляции за 1 период).

Примечание: формирование других фаз (А и С) реализуется одновременно со сдвигом относительно каждой на 120 эл. градусов.

В цифровых электроприводах для получения любой частоты (основной) на выходе инвертора предусматривается 240 тактов модуляции на один период фазы, а в каждом интервале модуляции 10 дополнительных тактов. Таким образом за один период 2400 включений коммутации триодов для формирования положительных полусинусоид:

последовательность 1,2,3;2,3,4;3,4,5 ...... 1,2,3;2,3,4;3,4,5 - 120 основных тактов.

Последовательность коммутации триодов при формировании отрицательных полусинусоид:

4,5,6;5,6,1;6,1,2 ……………………… 4,5,6; 5,6,1; 6,1,2 – 120 основных тактов.

Рассматриваемая последовательность коммутации триодов инвертора является простейшей и не требует изменения структуры силовой цепи.

Для реализации выполнения подобного алгоритма коммутации требуется применение микропроцессорной системы (программируемый контроллер), которая включает в себя:

• Ячейки памяти для информации данных (операнды), коды команд (операторы) и логические функции, что представлено в двоичном 8-ми разрядном коде, т.е. 8 бит, или 1 байт. Так например 1 байт 1111 1111 соответствует числу 255, 1000 0000 - 128;

• Для извлечения информации из ячеек памяти каждой из них присваивается адрес в виде двоичного 16 разрядного кода (2 байта), т.е. 1111 1111 1111 1111- соответствует 65535 адресов. Например, 0000 0000 1000 0000 - адрес ячейки памяти № 128.

При диапазоне регулирования скорости D=20:1 требуется количество ячеек памяти 2400*20=43200.

Остальные ячейки памяти предусматриваются для диагностики и тестирования цифровых управляющих устройств и других функций.

При необходимости выполнения однотипных алгоритмов в оперативной памяти МП хранятся подпрограммы, которые могут быть вызваны с прерыванием выполнения основой программы и после выполнения ее происходит процесс перехода к основной программе.

Для упрощения программы для восприятия оператором применяются языки программирования. Например, АССЕМБЛЕР.

Так, двоичный код 1001 0000 записывается 8UВ В, означающее subtract - вычитание.

Поскольку каждой команде языка программирования АССЕМБЛЕР соответствует машинная команда (двоичный код), процесс «перевод» программы с символического языка на машинный можно поручить самому МП.

МП состоит:

1. Центральный микропроцессор с арифметико-логическим устройством (АЛУ), блоком регистров, дешифратором, блоком системы команд.

2. Постоянно запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее ячейки памяти, располагающиеся в определенной последовательности и определяющие основную программу, которая выполняется по определенному алгоритму.

3. Оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), содержащее различные подпрограммы, предусматривающие выполнение определенных циклов (пуск, переход на пониженную скорость и т.д.)

4. Устройство «ввод-вывод» для подключения к внешним устройствам, содержащее блоки сопряжения (интерфейс, регистры, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), аналого-цифровые преобразователи (АЦП), детекторы для различных функции, таймеры и прочее).

5. Шина адресования (16-ти разрядная), шина данных (8-ми разрядная) и шина управления, обеспечивающие связь между указанными выше блоками МП. При 16-ти разрядной шине адресования (два байта) - в двоичном коде

- количеств адреса в N = 2¹⁶ -1n соответствует количеству ячеек памяти в десятичном значении 65535.