- •Микропроцессорные системы управления устройствами
- •Часть 1
- •Двумя самыми важными технологиями сверхавтоматизированного 21-го века будут: компьютеры – «разум» и силовая электроника – «мускулы». Professor j. Bose предисловИе
- •Г л а в а 1 микропроцессорные системы управления вентильными преобразователями. Общие понятия и требования
- •1.1. Классификация микропроцессорных систем
- •1.2. Структура энергетической системы
- •1.3. Особенности вентильного преобразователя как объекта управления
- •1.4. Особенности мпт как средства управления
- •1.5. Типовые требования, предъявляемые к микропроцессорным системам управления вентильными преобразователями
- •1.6. Требования, предъявляемые к микропроцессорным средствам, используемым в мпсу вентильным преобразователем
- •Глава 2 мпсу управляемыми выпрямителями
- •2.1. Типовая структура Системы автоматического регулирования электропривода постоянного тока
- •2.2. Типовая структура мпсу управляемым выпрямителем
- •2.3. Построение и реализация программной мпсу управляемым выпрямителем
- •2.3.1. Назначение программной мпсу управляемым выпрямителем
- •2.3.2. Блок синхронизации с сетью
- •2.3.3. Классификация микропроцессорных фазосдвигающих устройств
- •2.3.4. Способы формирования фазового сдвига
- •2.3.5. Число каналов микропроцессорных фсу
- •2.3.6. Способы организации момента отсчета временного интервала
- •Величина интервала повторения для различных схем выпрямителей
- •Характеристики микропроцессорных фазосдвигающих устройств
- •2.3.7. Способы распределения импульсов управления
- •2.3.8. Особенности реализации одноканальных синхронных фсу при больших углах управления
- •Порядок включения вентилей в одноканальных синхронных микропроцессорных фсу
- •2.4. Типовая структура ПрОграммного обеспечения мпсу управляемым выпрямителем
- •Заключение
- •Список использованной литературы
- •Оглавление
- •Глава 1. Микропроцессорные системы управления вентильнЫми преобразоватеЛями. Общие понятия и требования 6
- •Глава 2. Мпсу управляемыми выпрямителями 18
- •Игорь Анатольевич Баховцев Микропроцессорные системы управления устройствами силовой электроники
- •Часть 1
- •Учебное пособие
1.4. Особенности мпт как средства управления
По сравнению с аналоговыми и цифровыми средствами микропроцессорные средства управления имеют много достоинств, которые хорошо известны [21]. К ним нужно отнести малые массу, габариты и энергопотребление, а также надежность, гибкость и универсальность. Микропроцессорная техника имеет и недостатки, которые тоже известны [22] и которые необходимо иметь в виду.
С точки же зрения управления важнейшей особенностью микропроцессорных средств является следующее. Микропроцессор, как известно, по принципу своей работы является последовательным устройством. Все операции, необходимые для реализации алгоритмов управления, в нем выполняются последовательно, друг за другом, в соответствии с заданной программой. Следовательно, по быстродействию МПСУ принципиально проигрывает аналоговым и цифровым системам управления, являющимся в этом смысле параллельными устройствами.
Таким образом, в МПСУ от начала анализа входной информации до выдачи управляющего сигнала проходит время, которое называется временем задержки расчета алгоритма. Другими словами, здесь, так же как и в вентильном преобразователе, наблюдается свойство дискретности, но дискретности управления. Данное обстоятельство позволяет сделать предположение о возможности синхронизации работы вентильного преобразователя и МПСУ: например, к интервалу дискретности работы вентильного преобразователя «привязать» задержку расчета алгоритма МПСУ. Внутри интервала дискретности вентильный преобразователь неуправляем, следовательно, в течение этого времени в МПСУ может происходить расчет алгоритма управления.
1.5. Типовые требования, предъявляемые к микропроцессорным системам управления вентильными преобразователями
Анализ работы вентильного преобразователя [23], рассмотрение его роли по структурной схеме энергетической системы (см. рис. 1.2) позволяют сформулировать основные требования или функции, которые должна выполнять МПСУ преобразователем и/или всей электротехнической установкой [8, 14]:
Функция мониторинга: считывание с соответствующих датчиков электрических и механических параметров (напряжения, тока, положения, скорости, ускорения, момента, силы, температуры и т. д.), их первичная обработка (фильтрация, нормализация и т. д.) и преобразование с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в двоичный код.
Функция регулятора: формирование по вектору задающих сигналов и вектору сигналов обратной связи согласно реализуемым алгоритмам, управляющее воздействие на вентильный преобразователь.
Функция модулятора: преобразование управляющего сигнала во временной интервал (фазу), задающий момент коммутации вентиля полупроводникового преобразователя.
Функция алгоритмического распределения: формирование слова состояния вентилей согласно заданному алгоритму переключения для каждого из модулированных по длительности временных интервалов (определение слова состояния вентилей дается в п. 2.3.2).
Кроме того, МПСУ должна, как правило, выполнять целый ряд дополнительных сервисных задач, обусловленных, с одной стороны, возможностями микропроцессорной реализации системы управления, а с другой – постоянно возрастающими требованиями к электроприводам промышленного применения. К ним относятся следующие [8].
Функция связи. Она необходима для организации двустороннего обмена информацией между МПСУ и оператором или/и ЭВМ верхнего уровня. Микропроцессорная система управления получает команды и передает различные параметры системы, необходимые для верхнего уровня управления.
Функция защиты. Параметры силовой схемы должны постоянно контролироваться. В случае выхода их значений за допустимые границы необходимо сформировать сигнал предупреждения/тревоги и произвести ряд операций для защиты компонентов силового канала или изменения режима его работы.
Функция диагностики системы управления. Она заключается в контроле состояния отдельных модулей МПСУ путем выполнения соответствующих тестовых программ, цель которых заключается в проверке аппаратуры управления, обнаружении нарушений и, если нужно, выявлении их источников.
Функция отображения информации. В процессе работы электротехнической установки требуется индикация текущих параметров объекта управления и состояния системы в целом (в том числе и аварийного) на звуковых сигнализаторах и/или соответствующего вида дисплеях: мониторах, семисегментных индикаторах, светоизлучающих диодах и т. д.
Функция наладочного режима. Наличие этого режима обусловлено необходимостью адаптации серийно выпускаемой микропроцессорной системы к требованиям и характеристикам конкретного объекта управления с целью оптимизации системы в целом [8].
Замечание. Рассмотренные в данной главе требования, как общие, так и специальные, всегда должны в той или иной форме присутствовать в технических требованиях на разработку МПСУ. Если же в представленных требованиях что-то упущено, инженер-разработчик должен обязательно выяснить их у заказчика.