2.3.5. Число каналов микропроцессорных фсу

По числу каналов ФСУ делятся на одноканальные и многоканальные [23]. В одноканальных системах импульсы управления для всех вентилей вырабатываются в одном общем канале, из которого они по известной логике распределяются по вентилям. В многоканальных системах импульсы управления на каждый вентиль (или локальную группу) вырабатываются в своем канале.

Число каналов в ФСУ определяется числом устройств, формирующих угол управления [27].

В микропроцессорных ФСУ число каналов определяется числом программируемых таймеров, используемых для формирования угла управления.

Рассмотрим варианты построения микропроцессорных ФСУ с этой точки зрения. Для МПСУ трехфазным мостовым выпрямителем вроде бы логично ФСУ строить на шести программируемых таймерах (каждый – для своего вентиля). Основным достоинством такого многоканального микропроцессорного ФСУ является простота реализации функции алгоритмического распределения, а основным недостатком – большие аппаратные затраты (неидентичность каналов в цифровых системах, в отличие от аналоговых, практически не проявляется). Однако такой вариант построения фазосдвигающего устройства в МПСУ УВ почти не используется. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, не в каждом микроконтроллере присутствует такое количество программируемых таймеров. И, во-вторых, объект управления – управляемый выпрямитель – принципиально позволяет в силу особенностей своей работы уменьшить число каналов.

В то же время сокращение числа каналов автоматически усложняет реализацию функции алгоритмического распределения и формирование углов управления, больших чем 2/m_э (m_э – эквивалентное число фаз управляемого выпрямителя [23]). Однако усложнение касается в основном только программного обеспечения, а в аппаратуре всегда получается выигрыш, что часто является основополагающим фактором при выборе числа каналов многопроцессорного ФСУ.

Ниже описаны наиболее распространенные варианты построения микропроцессорных ФСУ для трехфазного мостового УВ с точки зрения числа каналов. На рис. 2.6, а приведена схема выпрямителя, а на рис. 2.6, б представлены временные диаграммы, поясняющие особенности работы этих вариантов. Для простоты будем считать, что максимально возможный угол управления равен 180 эл. град.

Трехканальное микропроцессорное ФСУ. В этом случае один программируемый таймер используется для управления вентилями одной фазы, или плеча управляемого выпрямителя. Если рассмотреть работу вентилей одной фазы УВ, например фазы А, по временным диаграммам (рис. 2.6, б), то можно увидеть, что максимально возможный угол управления, равный 180 эл. град., для первого вентиля V1 (_1max) никогда не перекрывается с аналогичным углом для четвертого вентиля V4 (_4max). Эти углы соприкасаются в точке ₄ (см. линию 3ПТ на рис. 2.6, б). Поэтому один программируемый таймер может формировать углы управления для двух вентилей одной фазы как в выпрямительном, так и в инверторном режимах. А микропроцессор при этом должен организовать формирование импульсов управления и в соответствии со ССВ распределить их по вентилям.

Двухканальное микропроцессорное ФСУ. В этом случае таймеры работают на вентильные группы управляемого выпрямителя: один – на анодную группу, второй – на катодную. Данный вариант еще в большей степени упрощает аппаратуру, но сужает диапазон независимого формирования одним программируемым таймером углов управления вентилями одной группы. Как видно из рис. 2.6, б, в диапазоне   120 эл. град. интервалы формирования углов управления вентилями одной группы не перекрываются, что обеспечивает, в частности, без затруднений полный охват выпрямительного и частично инверторного режимов (при большой индуктивности сглаживающего фильтра [23]). Более сложная ситуация возникает при  > 120 эл. град. Например, в момент ₃ еще формируется угол управления для вентиля V1, отсчитываемый от точки ₁, как нужно уже начинать формировать угол управления для вентиля V3. Данную ситуацию (наложение интервалов) можно обойти программными средствами, т.е. за счет усложнения программного обеспечения, но об этом речь пойдет ниже.

На рис. 2.6, б для двухканального варианта (линия 2ПТ) для вен­тилей катодной группы отмечены штрихом максимально возможные

а б

Рис. 2.6

углы управления, реализуемые аппаратно, без привлечения дополнительных программных средств.

Одноканальное многопроцессорное ФСУ. Использование одного программируемого таймера для управления шестью вентилями трехфазного мостового УВ возможно потому, что логика работы преобразователя подразумевает включение в течение интервала повторения (одной шестой части периода сети) только одного вентиля. Причем вентили включаются в строго определенном порядке. Как и в предыдущем случае, при таком построении многопроцессорного ФСУ существует диапазон, в котором углы управления всеми шестью вентилями могут формироваться независимо друг от друга. В одноканальном варианте это возможно при   60 эл. град. При большей величине угла происходит наложение формируемых интервалов: в диапазоне 60 <  < < 120 эл. град. накладываются интервалы регулирования двух соседних вентилей, а при  > 120 эл. град. – интервалы регулирования трех вентилей. Таким образом, здесь ситуация еще больше осложнилась. Однако и ее можно разрешить соответствующим усложнением программных средств (см. п. 2.3.8).

На рис. 2.6, б для одноканального варианта (линия 1ПТ) для вентилей УВ отмечены штрихом максимально возможные углы управления, реализуемые аппаратно, без привлечения программных средств.

Подчеркнем еще одно, помимо упрощения аппаратуры, достоинство одноканальных микропроцессорных ФСУ. Так как ПТ может формировать угол управления не больше 60 эл. град., в этом случае более эффективно используется его разрядность. Определим вес одного разряда, или погрешность, при формировании угла  8-битным программируемым таймером:

= 60 эл. град./255 = 0,23 эл. град.,

т. е. погрешность составляет всего 0,23 эл. град., что для многих применений вполне приемлемо. В двух- и трехканальном вариантах эта погрешность (при той же разрядности ПТ) соответственно увеличивается в два и три раза.