Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Микропроцессорное управляющее устройство должно быть связано с объектом управления. Эта связь осуществляется через так называемые устройства сопряжения УСО, относящиеся обычно к периферийным устройствам. Так, например, в преобразователях информация о контролируемых параметрах поступает обычно от датчиков тока, напряжения, фазы и др. в форме аналоговых сигналов различных уровней, а с МПК вЂ” в Рис.
5.15. Структурная схема связи преобразователя с микропроцессо нмм р комплектом цифровом виде. Функции УСО заключаются в согласовании этих сигналов. На рис. 5.15 представлена упрощенная структура связи преобразователя с МПК, организующей ввод и вывод информации в процессе управления. Обычно УСО содержат аналого-цифровые преобразователи (АЦП), цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), усилители, коммутаторы и другие устройства и элементы.
С другой стороны, возникает необходимость организации взаимодействия периферийных устройств, в частности УСО, с процессором и ОЗУ. Эти функции возлагаются иа интерфейс, представя)гющий собой совокупность унифицированных аппаратурных, программных и конструктивных средств, реализующих взаимодействие УСО с ОЗУ и МП, Эта связь может иметь- радиальную структуру„когда каждое периферийное устройство напрямую подключается к МП и ОЗУ или магистральную структуру при наличии общей связующей шины. Для МПК различных типов выпускаются специальные интерфейсные БИС (как программируемые, так и непрограммируемые), называемые также периферийными адаптерами. Такие интерфейсные адаптеры включают в себя набор регистров, систему шин, дешифратор и другие элементы.
Они позволяют кратковременно хранить информацию при обмене ею между ОЗУ, МП и ПЗУ, определять адрес соответствующего регистра, реализуя в общем алгоритм взаимодействия МПК с ПЗУ. Разработка микропроцессорных систем проводится в несколько этапов: формализация задач управления и составление алгоритмов их реализации, составление программы и ее 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 МП.
Для выполнения в машинные коды для конкретных типов МП. Для этих работ на ЭВМ используют набор специальных вспомогательных программ. б.З З. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВаНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В [211 на основе анализа научно-технических публикации 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 управл ения и регулирования значительного количества парамет- х. а ис. 5.16 ов по сложным законам в различных режимах. На ри . ров о представлен вариант упрощеннои структуры уира ° Информация о параметрах и состоянии аппаратуры электродвигателя поступает в МПК через УСОз от дм~жо ~ж~- тродвигателя ДЭД, а о состоянии преобразователя — от датчиков преобразователя ДСП.
При необходимости (например, Г лгпи 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Таблица 5,1. Области использования МПК н преобразователях Вид преебра ывателя Функции мцк Зависимые преобразователи в выпрямительном и инверторном режимах Регуляторы частоты вращения в электроприводе постоянного тока, Регуляторы выходного напряжения и тока нагрузки Зависимые реверсивные преобразователи с разлельиым управ- лением Регулятор частоты вращения в электро- приводе постоянного тока. Регулятор тока, реализация логики управления комплектами преобразователя Непосредственные преобразователи частоты Генерация синусоилального ведущего сигнала, реализация логики управления комплектами преобразователя Регулятор частоты вращения электропривола, формирование алгоритма управления, логическое управление Регуляторы переменного и постоянного тока Автономные инверторы напря- жения Регулятор частоты вращения в асинхронном электроприволе, осуществление сложных законов ШИМ Автономные инверторы тока Регулятор частоты вращения в асинхронном электроприводе 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. Рис. 5.16, Структурная схема управления ВЭП Для управления ключевыми элементами используют таймеры Т, 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 УСО,. Обеспечение требуемых параметров управляющих импульсов (по длительности, мощности и др.) осуществляется формирователями 17 № 3558 управляющих импульсов традиционного типа (которые также могут быть отнесены к УСО,). Информация с датчиков, как правило, поступает в аналоговой форме и в таких случаях основными элементами УСО, 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 УСОз. 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 122].
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 С,. Для генерации последовательности управляющих импульсов тиристорами КУ в такой системе используется второй счетчик Сз таймерного устройства, осуществляющего фазовый сдвиг и. 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 С, и определяет угол и 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 [231 рассматривается применение однокристального микропроцессора для управления трехфазным инвертором, выполненным по широко известной схеме Мак-Мури, вариант которой в однофазном исполнении приведен на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
