АЕПТВМ КП / КП_Гаврилов П.Д.,Неверов А.А. Изучение свойств электропривода ПЧ–АД, для разных законов частотн. управл

10

сигнала на разных поддиапазонах, а резистор R23 – для устранения неравномерности АЧХ генератора. Операционный усилитель имеет встроенную защиту от короткого замыкания на выходе, поэтому резистор R18 необходим только для устранения влияния внешних цепей на работу генератора. Для стабилизации амплитуды колебаний в цепь положительной обратной связи включены миниатюрные лампы накаливания Н1–Н3. Так, например, если по каким-нибудь причинам увеличится амплитуда сигнала на выходе генератора, то увеличится и ток через лампы накаливания Н1–Н3. Это приведет к их разогреву и увеличению внутреннего сопротивления. При этом увеличится коэффициент передачи в цепи положительной обратной связи, восстановится баланс между ООС и ПОС, а следовательно, и номинальное напряжение на выходе генератора. Аналогично будет работать цепь стабилизации и при уменьшении амплитуды выходного сигнала.

2.1.2. Принципиальная электрическая схема цифрового датчика скорости

Для реализации закона поддержания абсолютного скольжения (Sa = const) необходим датчик скорости вращения двигателя. В современных системах автоматизированного электропривода с большими диапазонами регулирования скорости и высокими требованиями к ее стабилизации точность тахогенераторов может оказаться недостаточной. Для таких систем используются цифровые датчики скорости (ЦДС). Функционально в ЦДС можно выделить две основные части: импульсный преобразователь скорости – датчик импульсов, преобразующий угловую скорость вала в импульсы с частотой f, пропорциональной скорости, и кодовый преобразователь – счетчик импульсов, формирующий на интервале измерения Т цифровой код Аn выходной величины датчика скорости.

Датчик импульсов выполнен на основе фотоэлектрического кодового диска. По окружности диска расположены пропускающие свет щели. Свет от источника через щель попадает на фотодиод BL1, который при этом открыт и пропускает ток. Когда щель выходит из луча света, фотодиод запирает цепь. Принципиальная электрическая схема датчика импульсов приведена на рис. 2.4.

11

Рис. 2.4. Принципиальная электрическая схема датчика импульсов

Микросхема DD1.1 (КР1533ЛА3) формирует прямоугольные импульсы, которые подаются на базу транзистора VT2, где усиливаются до уровня логической единицы.

Непосредственно с датчика импульсов сигнал поступает на цифровой счетчик импульсов, принципиальная схема которого представлена на рис. 2.5. Он состоит из формирователя импульсов, собранного на микросхеме DD8, формирователя импульсов RESET (DD2, DD3, DD4), цифровых счетчиков (DD5, DD6) и регистра

(DD7).

Сигнал с ЦДС поступает на формирователь импульсов, собранный на микросхеме DD8, с выхода формирователя импульсы поступают на вход счетчика импульсов, собранного на микросхемах DD5, DD6. Сброс счетчиков осуществляется по положительному перепаду импульса, подаваемого с мультивибратора, собранного на микросхеме DD2. Цифровой код счетчика поступает на вход регистра DD7. Импульс на тактирующий вход регистра подается также от мультивибратора DD2. Код пропорциональный скорости с выхода регистра поступает в ЭВМ через устройство ввода-вывода для дальнейшей обработки.

13

2.2. Закон поддержания максимального cos(ϕ)

Закон поддержания максимального значения cos(ϕ) требует

сравнения показаний датчика угла сдвига фаз между векторами тока и напряжения статора с предыдущим значением угла сдвига фаз. Управляющее воздействие, возникающее при рассогласовании фактического и максимального углов ϕ, будет определяться текущими и

предельными значениями напряжения и частоты тока статора. При этом наиболее предпочтительным является изменение напряжения, так как варьирование частоты ведет к нежелательным изменениям скорости, а значит, и производительности. Ограничение напряжения производится по максимальному (номинальному) значению, так как при его превышении двигатель переходит в режим насыщения, характеризуемый повышенными потерями в стали. Ограничение частоты производится как «снизу» (потерями производительности), так и «сверху». Алгоритм программы, реализующей закон поддержания максимального значения cos(ϕ) , приведен на рис. 2.6.

14

2.2.1. Принципиальная электрическая схема датчика угла ϕ

Датчик предназначен для преобразования угла сдвига фаз между векторами напряжения и тока (угла ϕ) в параллельный цифровой

код. Чувствительными элементами датчика являются нуль органы, собранные на оптронах U1, U2, которые вырабатывают импульс при прохождении синусоиды тока или напряжения через ноль, причем импульс соответствует положительной полуволне синусоиды. Но так как форма тока и напряжения на выходе преобразователя не синусоидальная, то приходится ставить фильтры низких частот, собранные на операционных усилителях DA5, DA6, которые выделяют первые гармоники тока и напряжения. Для увеличения мощности выходного сигнала на выходе фильтра ставятся усилительные каскады на операционных усилителях DA4, DA8, DA7. Усиленный по мощности сигнал подается на оптроны. Сигнал с оптронов поступает на усилительные каскады, собранные на транзисторах VT4, VT3, где усиливается до уровня логической единицы.

Принципиальная электрическая схема нуль органов представлена на рис. 2.7.

На рис. 2.7 обозначено:

-контакт 1 – вход сигнала по току;

-контакт 2 – вход сигнала по напряжению;

-контакт 3 – первая гармоника тока после фильтра;

-контакт 4 – первая гармоника напряжения после фильтра;

-контакт 5 – выход нуль органа по току;

-контакт 6 – выход нуль органа по напряжению.

Сигнал с нуль органов подается в схему преобразования угла сдвига фаз в цифровой код. Цифровой код угла образуется при помощи счетчиков и регистра, которые начинают счет в момент прохождения напряжения через ноль и заканчивают счет в момент прохождения тока через ноль. Таким образом, на выходе регистра имеем значение цифрового кода, соответствующее текущему углу сдвига фаз между током и напряжением. Схема имеет два канала цифровой обработки. Первый канал необходим для определения максимального угла сдвига фаз в процессе работы, второй канал – для определения численного значения угла сдвига фаз. Принципиальная электрическая схема преобразования угла сдвига фаз в цифровой код представлена на рис. 2.8.

17

Контроллер интерфейса вставляется в системную плату ЭВМ и поэтому плата, на которой он собирался, должна иметь стандартную форму и размеры. Принципиальная электрическая схема контроллера изображена на рис. 2.9. Рассмотрим подробно назначение элементов этой схемы.

Прежде всего, нужно отметить, что разъем, при помощи которого контроллер подключается к системной шине компьютера, конструктивно выглядит как печатные проводники, подведенные к краю платы с двух сторон, т.е. является планарным разъемом. Этим разъемом печатная плата контроллера вставляется в слот ISA, расположенный на материнской плате ЭВМ, окрашенный в черный цвет.

Шина данных компьютера подключается к плате интерфейса через двунаправленный буферный усилитель DD1, который имеет входы и выходы с тремя состояниями (0, 1 и высокоимпедансное). Это третье состояние используется для отключения платы контроллера от системной шины компьютера в моменты времени, когда не происходит программного обращения к портам контроллера.

Для определения момента обращения к плате контроллера используется дешифратор сигналов управления, представляющий из себя логическое устройство, выделяющее из определенной логической комбинации на входах именно те, при которых происходит программное обращение к плате. Этими входными сигналами являются:

IOR-сигнал, говорящий о том, что процессор компьютера производит считывание из порта ввода-вывода;

IOW-сигнал, говорящий о том, что процессор компьютера производит запись в порт ввода-вывода;

RES-сигнал, по которому производится аппаратный сброс компьютера и периферийных устройств;

AEN-сигнал, свидетельствующий о том, какое устройство (процессор или контроллер прямого доступа к памяти) в данный момент производит обращение к периферийному оборудованию;

18

Рис. 2.9. Принципиальная электрическая схема контролера

А0-А9-линии шины адреса, на которых устанавливается адрес ячейки памяти или устройства ввода-вывода, к которому в данный момент происходит обращение.

19

Сигналы IOR, IOW, RES, A0-A3 буферизируются микросхемой DD6. Это нужно для того, чтобы увеличить малую нагрузочную способность шины управления компьютера.

Для выделения сигнала обращения к плате AS используются 6 старших линий адресной шины А4-А9 и сигнал AEN.

Для уточнения того, к какой именно из микросхем произошло обращение процессора, используются сигналы шины адреса LA2LA3, которые поступают на дешифратор. Для уточнения номера порта в выбранной микросхеме используются два младших сигнала шины адреса LA0-LA1.

Распределение адресов портов микросхемы определено в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Распределение адресов портов микросхемы

*РУС – регистр управляющего слова.

Интерфейс ввода-вывода контроллера за счет применения микросхемы адаптера параллельного интерфейса КР580ВВ55А является параллельным.

Микросхема КР580ВВ55А

Микросхема КР580ВВ55А предназначена для параллельной передачи информации между микропроцессором и периферийными устройствами и содержит три восьмиразрядных канала ввода/вывода А, В, С.