Раздел: Документация
0 ... 38 39 40 41 42 43 44 ... 49 отладка, изготовление макета МП, запись программы в макет и отработка микропроцессорной системы как с имитатором объекта управления, так и в комплексе с объектом. Исходные программы для МП чаще всего создаются на языке Ассемблер и затем после редактирования транслируются в машинные коды для конкретных типов МП. Для выполнения этих работ на ЭВМ используют набор специальных вспомогательных программ. 53 2 ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В [21 ] на основе анализа научно-технических публикаций указаны основные области применения МП в силовой электронике (табл. 5.1). Значительная часть работ посвящена использованию МП в системах управления вентильным электроприводом (ВЭП). В системах ВЭП возникает необходимость управления и регулирования значительного количества параметров по сложным законам в различных режимах. На рис. 5.16 представлен вариант упрощенной структуры управления ВЭП. Информация о параметрах и состоянии аппаратуры электродвигателя поступает в МПК через УС02 от датчиков электродвигателя ДЭД, а о состоянии преобразователя — от датчиков преобразователя ДСП. При необходимости (например, Г" МПК гти МП ОЗУ ПЗУ  ВС I
УСО* уса, уу ТГ
Рис. 5.16. Структурная схема управления ВЭП 248 для ВЭП переменного тока) организуется информационный канал от датчиков состояния сети ДСС. Характерными переменными состояния, которые контролируются, в ВЭП постоянного тока являются: частота и координата положения вала двигателя, токи якоря и обмотки возбуждения, мгновенные значения выходного напряжения преобразователя и др. Для ВЭП переменного тока такими основными параметрами являются частота вращения вала двигателя и значения (мгновенное или действующее значение основной гармоники) выходного напряжения преобразователя и его частоты. Информация о состоянии сети используется для синхронизации с ней сигналов управления. Таблица 5.1. Области использования МПК и преобразователях
Для управления ключевыми элементами используют таймеры Г, которые позволяют освободить МПК от функции вычисления временных интервалов формирования сигналов управления. Для распределения импульсов управления по ключевым элементам могут использоваться различные типы цифровых распределителей, входящих в УСОг. Обеспечение требуемых параметров управляющих импульсов (по длительности, мощности и др.) осуществляется формирователями П № 3658 управляющих импульсов традиционного типа (которые также могут быть отнесены к УСОх). Информация с датчиков, как правило, поступает в аналоговой форме и в таких случаях основными элементами УС02 являются АЦП и согласующие уровни сигналов устройства. Для реализации более точных измерений может использоваться центральный МП или ввод дополнительных процессоров с ограниченной функцией измерения и преобразования контролируемых параметров. В отдельных случаях сигналы с датчиков могут иметь приемлемые параметры для непосредственной связи с системой шин СШ центрального процессора, а также использоваться для организации прерываний работы МП в целях выполнения наиболее приоритетной задачи в текущий момент времени. Выбор режима работы, введение дополнительных ограничений и различных предписаний могут производиться из внешней среды ВС (оператора-пользователя или ЭВМ более высокого уровня) через устройство управления УУ и УСОъ. Преобразователь по своей сущности является дискретным устройством, и частота переключения ключевых элементов определяет требования к быстродействию МП. Интервал повторяемости вычислений ИПВ в МП связан с периодичностью процессов в преобразователе. В частности, в качестве ИПВ выбирают моменты естественной коммутации тиристоров, интервалы времени между моментами формирования управляющих импульсов и др. Наиболее распространенными законами регулирования в аналоговых системах являются законы, реализующие пропорционально-интегрально-дифференциальные изменения параметров (так называемые ПИД-регуляторы). В системах с МПК часто используются эти законы регулирования, но операции интегрирования и дифференцирования производят в цифровой форме в МПК. Возможность программного управления коэффициентами усиления и параметрами контуров регулирования позволяет корректировать их функции режима работы преобразователя. Например, переход из режима работы с непрерывными токами в прерывистый (см. § 3.1) изменяет передаточную функцию преобразователя по управлению, а в целях сохранения динамических свойств системы в целом при таком переходе можно изменять коэффициенты передачи в контуре регулятора. В динамических режимах в целях улучшения качества переходных процессов также возникает необходимость коррекции коэффициентов регулятора. Реализация такой возможности в системах с МП программным способом является основой для создания адаптивных регуляторов не только к режимам работы, но и к стохастическим воздействиям внешней среды, включающей в себя и нагрузку. 250 Для вычисления угла управления используется либо центральный МП, осуществляющий эту операцию за ИПВ по записанной в ПЗУ программе, или, как показано на рис. 5.16, таймер, управляемый МП. При ограниченном быстродействии МП возможно вместо программы вычисления угла управления использовать табличные данные, записанные в ПЗУ и соответствующие конкретному закону формирования управляющих импульсов. Микропроцессорное управление в целях унификации аппаратных средств систем управления может эффективно использоваться и в преобразователях со стабилизированными выходными параметрами при сравнительно простых законах регулирования. Например, управление с МПК может использоваться в инверторах тока с тиристорно-компенсирующим устройством [22]. При независимом возбуждении управляющие импульсы компенсирующим устройством КУ формируются синхронно с импульсами инвертора, но с фазовым сдвигом на угол а относительно выходного напряжения (см. пп. 5.2.3). В системе управления с МПК последовательность формирования управляющих импульсов тиристорами инвертора может задаваться непосредственно таймером и входящим в него счетчиком Сх. Для генерации последовательности управляющих импульсов тиристорами КУ в такой системе используется второй счетчик С2 таймерного устройства, осуществляющего фазовый сдвиг а. При этом сигнал рассогласования в контуре обратной связи преобразуется из аналоговой формы в цифровую. Далее этот сигнал обрабатывается в соответствии с пропорционально-интегральным законом регулирования. При этом операция умножения на постоянные коэффициенты выполняется не программно, а с помощью записанных в ПЗУ табличных данных. Полученное число, представляющее регулирующее воздействие, загружается в счетчик С2 и определяет угол а для последовательности управляющих импульсов тиристорами КУ. Микропроцессоры могут быть эффективно использованы и в традиционных типах схем в целях повышения надежности их работы. Так, например, в [23] рассматривается применение однокристального микропроцессора для управления трехфазным инвертором, выполненным по широко известной схеме Мак-Мури, вариант которой в однофазном исполнении приведен на рис. 3.16. Параметры LK и Ск коммутирующих контуров в этой схеме выбираются из условия обеспечения времени выключения тиристоров VSX— VS4.. Однако при кратковременных нерасчетных перегрузках или сбоев в работе схемы могут возникать аварийные ситуации, обусловленные одновременной проводимостью основных тиристоров плеча инвертора (например, тиристоров VSX и VS2), что по существу соответствует возникновению режима короткого замыкания на выходе источника постоянного тока, питающего инвертор. Использование МПК позволяет управлять тиристорами инвертора с учетом прогноза возникновения такого режима и при необходимости предотвращать его. Прогноз реализуется контролем интервала времени от момента начала коммутации (момента включения вспомогательного тиристора) до момента появления обратного напряжения на выключаемом основном тиристоре. На диаграмме, представленной на рис. 3.18, этому интервалу соответствует интервал времени tt —10. При недостаточном времени приложения обратного напряжения на основном тиристоре возможно его повторное несанкционированное включение, и МПК изменяет последовательно формирование управляющих импульсов для тиристоров. В частности, если контролируемое время окажется меньше требуемого значения, производится повторный заряд конденсатора С„, и так же повторяется процесс коммутации до того, как будет сформирован управляющий импульс на включение очередного основного тиристора. Силовая схема инвертора связана с МПК простейшим интерфейсом. Так как инвертор выполнен по трехфазной мостовой схеме, управление от МПК осуществляется от 12-разрядной шины через два порта. Первый порт управляет шестью основными тиристорами, а второй порт — шестью вспомогательными. Управляющие импульсы для тиристоров вырабатываются МПК программным путем. После начала формирования управляющего импульса для очередного вспомогательного тиристора происходит подготовка данных для включения с заданной частотой следующего по закону управления основного тиристора. Если результаты прогноза выключения очередного основного тиристора отрицательны, МПК переходит к подпрограмме повторного подзаряда коммутирующего конденсатора и повторной попытке коммутации. Такой переход к подпрограммам происходит циклически четыре раза подряд, при дальнейшей неудачной коммутации производится аварийное выключение инвертора. При положительных результатах прогноза об очередной коммутации подготовленные МПК данные, соответствующие закону управления тиристорами инвертора с заданной частотой, загружаются в таймер и далее формируется управляющий импульс очередного главного тиристора. Контроль за появлением обратного напряжения на основных тиристорах осуществляется схемами регистрации моментов появления обратного напряжения. Каждая из схем вырабатывает логическую единицу, когда обратное напряжение приложено к соответствующему тиристору. Шесть выходов схем регистрации соединены через элемент ИЛИ с МПК по одной линии, подключенной к МПК. Отсутствие логической единицы в этой линии в определенный момент времени вызывает переход МПК к работе по подпрограмме повторной коммутации. Эффективно использование микропроцессорного управления в преобразовательных устройствах с переменными структурой и алгоритмом управления, например в полупроводниковых зарядных устройствах емкостных накопителей энергии [24]. В частности, для обеспечения высоких энергетических показателей применяется ступенчатое регулирование входного напряжения по определенному закону в зарядном устройстве, состоящем из амплитудно-импульсного регулятора входного напряжения (АИР) и транзисторного токоформирующего элемента (ТФЭ), определяющего значение тока заряда емкости накопителя. В целях минимизации потерь мощности в ТФЭ переключение ступеней АИР должно производиться с учетом ряда факторов: значений входного напряжения устройства, остаточного напряжения на емкости накопителя и др. Для реализации алгоритма оптимального управления этими процессами разработана система микропроцессорного управления. В основу этой системы положен микропроцессорный комплект КР580. Обмен информацией между процессором и внешними устройствами осуществляется через интерфейсные устройства, включающие в себя типовые микросхемы дешифратора, таймера, ЦАП и АЦП и др. Программа записывается в ПЗУ. После реализации программы начальной установки в исходное положение элементов устройства и подачи команды на его работу МПК начинает вычислять время заряда накопителя и число ступеней выходного напряжения АИР. Далее по* текущему времени, получаемому с блока таймеров, МПК рассчитывает по аналитическим выражениям зарядный ток первой ступени. Вычисленное значение тока сравнивается с максимально допустимым для этой ступени, записанным в ПЗУ. Меньшее из этих значений записывается в регистр СУ зарядным током ТФЭ. Последний будет стабилизировать заданный ток в процессе заряда емкостного накопителя до напряжения ступени АИР. В момент равенства этих напряжений вырабатывается сигнал на блек приоритетных прерываний и осуществляется переход на соответствующую программу обслуживания прерывания. По этой программе происходит оценка номера ступени напряжения АИР и далее переход на новую ступень напряжения. Алгоритм управления имеет циклический характер. Процесс оканчивается достижением заданного напряжения на емкостном накопителе. При работе производится автоматическая коррекция временных интервалов заряда по ступеням, учитывающая остаточное напряжение на емкости накопителя после разряда. 0 ... 38 39 40 41 42 43 44 ... 49
|
