ПЗ (1230311), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Управляющий элемент можно подразделить на ряд более простых элементов. Принцип построения такого элемента для контура стабилизации тока тягового двигателя однофазно-постоянного тока показан на функциональной схеме (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 – Функциональная схема управляющего элемента

В соответствии с этой схемой, цифровой регулятор тока (РТ) реализует заданный закон регулирования и на основе двоичного кода рассогласования заданного и реального тока якоря формирует двоичный код управляющего воздействия. По условиям работы исполнительного элемента (ИЭ) – тиристорного преобразователя – величина управляющего воздействия должна находиться в зоне допустимых значений, то есть должно выполняться условие

(2.1)

Эту функцию реализует логический элемент (ЛЭ), выходной цифровой сигнал который ограничен по максимальному и минимальному значениям [10].

Назначением узла фазового управления (УФУ) является преобразование двоичного кода в фазовый сдвиг управляющего импульса на угол . Для этого используется генератор изменяющегося кода (ГИК). Синхронизация изменяющегося кода и управляющих импульсов с напряжением контактной сети осуществляется узлом синхронизации с сетью (УСС) посредством коротких импульсов синхронизации , частота следования которых соответствует удвоенной частоте напряжения контактной сети. Помимо этих импульсов УСС генерирует также тактовые импульсы и , обеспечивающие синхронную работу цифровых элементов УЭ. При этом импульсы синхронизированы сетью и за полупериод питающего напряжения генерируется 16 тактовых импульсов [10].

Выполнение алгоритма управления ИЭ обеспечивается узлом распределения импульсов (УРИ) по плечам тиристорного преобразователя. Например, при использовании однофазного мостового преобразователя импульс передается в первый и третий каналы в положительный полупериод напряжения , а во второй и четвертый каналы – в отрицательный полупериод. Распределение импульсов по каналам обеспечивается импульсной последовательностью с частотой напряжения сети.

Рассмотрим варианты технической реализации и особенности работы элемента сравнения и управляющего элемента при выполнении их на базе цифровых интегральных микросхем. Элемент сравнения ЭС выполняет функцию вычисления рассогласования между заданным значением тока якоря, поступающим от задающего элемента ЗЭ в виде двоичного кода , и текущем значением тока якоря, поступающим в виде кода с выхода чувствительного элемента ЧЭ. Принципиальная схема ЭС представлена на рисунке 2.8.

Р исунок 2.8 – Принципиальная схема элемента сравнения

В основе работы элемента сравнения лежит операция суммирования прямого двоичного кода заданного тока якоря с дополнительным кодом его текущего значения, что равносильно выполнению операции вычитания

. (2.2)

Дополнительным кодом к исходному (прямому) коду является код, дополняющий n-разрядное число до числа с кодом, содержащим во всех n разделах нули, а в n+1 разряде – единицу. Для двоичной формы представления чисел справедливо следующее правило перехода от прямого двоичного кода к дополнительному: сначала производится инверсия всех разрядов кода, затем к полученному инверсному коду прибавляется единица младшего разряда. При необходимости возврата к прямому коду эти операции следует повторить, то есть выполнить обратное преобразование. Например, инверсным кодом двоичного числа 1010 является код 0101, дополнительным кодом – 0110. Таким образом, если производится вычитание двоичного кода числа из двоичного кода числа , то справедливо следующее выражение:

(2.3)

Техническая реализация выражения (2.2) выполнена с помощью четырехразрядного сумматора D1 (рисунок 2.8) на интегральной микросхеме К155ИМ3 (зарубежный аналог 7483N). Дополнительная единица младшего разряда подается на вход в виде напряжения единичного уровня, то есть величиной более 2,4 В. Следует иметь в виду, что на выходах сумматора D1 результат сравнения получается в прямом коде, если и в дополнительном коде при . Сигнал на выходе сумматора D1 равен единице при положительной разности и нулю при отрицательной. Сумматор D2 с цепями коммутации на элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ (микросхема D3) предназначен для преобразования дополнительного кода при отрицательной разности в прямой код. Действительно, при положительном знаке разности сигнал равен единице, сигнал на выходе инвертора Д4.5 равен нулю. В этом случае сигналы с выходов сумматора D1 проходят без изменения через элементы Д3 и сумматор D2 на выходы . При отрицательном знаке разности единичный сигнал поступает на входы элементов Д3, что приводит к инверсии сигналов сумматора D1 на выходах элементов Д3. Этот же сигнал обеспечивает прибавление единицы по входу переноса сумматора D2 к инверсному коду разности . Таким образом, в случае отрицательного знака разности элементы Д3 и сумматор D2 осуществляют обратное преобразование дополнительного кода разности . Этим обеспечивается получение на выходах элемента сравнения, при положительном знаке разности единица присутствует на выходе , при отрицательном – на выходе [10].

Регулятор тока формирует управляющее воздействие в соответствии с заданным законом. Пример технической реализации двухпозиционного регулятора представлен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 – Принципиальная схема двухпозиционного регулятора

Регулятор выполнен на элементах И-НЕ D1, D2, D3. В соответствии с характеристикой регулятора тока на его выходе формируется управляющее воздействие при и при . Поскольку значения и всегда могут быть выбраны из области допустимых значений и для этих значений заведомо выполняется условие (2.1), применение логического элемента при использовании двухпозиционного регулятора тока не требуется. Работа двухпозиционного регулятора тока основана на использовании сигналов и знака рассогласования . Получение на выходе регулятора тока одного из сигналов или реализовано на основе операции логического умножения элементом D3 инверсных сигналов в соответствии с законом отрицания:

. (2.4)

Действительно, , то есть на выходе двухпозиционного регулятора тока оказывается один из кодов или в зависимости от значения сигнала .

Пример технической реализации регулятора постоянной скорости (РПС) представлен на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 – Принципиальная схема регулятора постоянной скорости

Управляющее воздействие на выходе этого регулятора изменяются с постоянной скоростью , увеличиваясь при положительном знаке рассогласования и уменьшаясь при отрицательном. Значение скорости при выбранной разрядности двоичного кода определяется тактовой частотой

, (2.5)

поступающей от генератора импульсов узла синхронизации сетью. Импульсы с частотой проходят на суммирующих вход реверсивного счетчика D2 через первый из элементов И-НЕ D1 в случае положительного знака разности (единичное значение сигнала ) и обеспечивает увеличение . В случае отрицательного знака разности (единичное значение сигнала ) импульсы с частотой проходят через второй элемент И-НЕ D1 на вычитающий вход реверсивного счетчика D2 – значение кода уменьшается. Таким образом, суммирование или вычитание квантов управляющего воздействия выполняет реверсивный четырехразрядный двоичный счетчик D2. Его информационные входы D1–D4, вход синхронизации С и вход сброса в ноль не используются [10].

Особенностью данной технической реализации регулятора постоянной скорости является получение на выходах счетчика D2 уже ограниченного кода управляющего воздействия . Это ограничение реализуется путем включения логического элемента не последовательно с регулятором тока (рисунок 2.7), а в обратную связь по отношению к регулятору тока (рисунок 2.10). Действительно, сигналы и с выхода логического элемента поступают на входы регулятора постоянной скорости, а эти сигналы, в свою очередь, зависят от выходного кода счетчика D2 регулятора постоянной скорости (рисунок 2.10). Работа логического элемента (рисунок 2.11) основана на принципе сложения прямого и дополнительного кодов уменьшаемого и вычитаемого чисел соответственно, который был рассмотрен выше при описании элемента сравнения. На выходе логического элемента единичный сигнал формируется при выполнении условия , на выходе – при выполнении условия . При нулевом значении одного из сигналов или , что соответствует достижению одного из пределов или , соответствующий элемент D1 регулятора постоянной скорости блокирует прохождение импульсов на вход счетчика D2, вследствие чего код перестает изменяться [10].

Рисунок 2.11 – Принципиальная схема логического элемента

Таким образом, выходной код регулятора переменной скорости при включенном в его цепь обратной связи логический элемент может изменяться в пределах и подается непосредственно на входы узла фазового управления УФУ.

Для работы узла фазового управления необходим код , изменяющийся в течение каждого полупериода от максимального значения до минимального. Для получения этого кода используется генератор изменяющегося кода ГИК, принципиальная схема которого представлена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 – Принципиальная схема генератора изменяющегося кода

Характеристики

Список файлов ВКР