Устройство для управления вентильным преобразователем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„ (5D4 Н 02М 7 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ":: .,..-з

H ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 г

I

lg (61) 1146781 (21) 3754729/24-07 (22) 20.06.84 (46) 15.01.86. Бюл. Ф 2 (7 1) Комсомольский-на-Амуре . политехнический институт (72) В.П. Погорелов и В.А. Чекалов (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1146781, кл, Н 02 P 13/16, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

BEHTHJIbHblN ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ по авт. св,91146781,отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости работы устрой. ства, блок нуль-органов и регистратора полярностей фаз снабжен,О -триггером с входом установки и элементом

НЕ, вход которого подключен к входу управления блока нуль-органов, а выход — к входу установки Э -триггера, информационный вход которого подсоединен к общей шине устройства, вход синхронизации — к выходу элемента

6И-НЕ, а прямой выход - к импульсному выходу блока нуль-органов.

1205243

Изобретение относится к электро-технике, а именно к управлению вен-. тильными преобраз ователями, работающими от сети переменного тока, с испольэ ова нием MEYopQB цифровой обработки информапии, и может быть использовано в регулируемом эг.:ектроприводе постояннога тока, Целью изобретения является повышение надежности и устойчивости работы устройства.

На фиг, 1 приведена функп ональная схема устройства управления углом ог-. пирания вентилеи несимметричного шестивентильного моста; на фиг. 2 — прин ципиальная схема бг ока пуль-opI GHoв и рсгистратора полярностей фаз (РПф); на фиг., 3 — функциональная схема программно-управляемого счетчика (ПУС), на фиг. — струк"".урная схема агггоритма основной части управляющей програьяы; на фиг. 5 — структурная схема алгоритма программ прерывания; на фиг,, 6 — временные диаграммы, по.ясняющие работу ПУС", на фиг, " — вре менные диаграммы напряжений и токов, 1 поясняющие работу устройства.

Предлагаемое устройство предназначено для цифроього процессорного управления преобразователями переменного и постоянного тока различных типов, отличающихся как по числу фаэ питающей сети, так и по конфигурации силовой схемы, когычеству и типу вентилей. Рассматривается управление вентильным преобразователем (ВП) переменного тока в постоянный представ ляющим собой шестивентильный мост, питающийся от трехфазной сети, в котором анодная группа соцержит диоды. а катоцная — тиристоры (фиг. 1).

Управляющие электроды тиристоров присоединены к соответствующим выходам блока усиления и распределе— ния отпирающих импульсов устройства=

Входной информацией для устройства служат линейные напряжения трехфа.з 1 О ьс 1 с инверсии Ll ä, IJ IJä . Каждому иэ этих напряжений соответствует свой нуль-орган (все они объединены в блоке 1 нуль-органов и РПФ. фиг. 2

Микропроцессорный вычислительный блок 2 представляет собой програжчир уемо е, упр авляюще е в р еа.л ьн ом масштабе времени специализированное ,вычислительное устройство, в состав ,которого входят программно-задающее

Зэ

50 устройство 3, микропроцессор 4, блоки 5, 6 и 7 ввода информации и вывода информации (блоки параллельного обмена информацией), связанные между собой шинами 8 управления, 9 адреса, 10 данных. В качестве такого вычислительного устройства может быть также использована микро-ЭВМ, выполненная на основе конкретного микропроцессорного набора, например,К581.

Программно-задающее устройство 3 представляет собой сочетание перепрограммируемого запоминающего устройства (ПЗУ) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и служит для хранения программы работы, констант и переменных данных, получаеMbLx от внешних устройств и в результате вычислений.

Блоки 5, 6 и 7 параллельного обмена информацией предназначены для приема микропроцессорным блоком 2 дискретной информации параллельным кодом от внешних устройств и блоков и передачи дискретной информации иэ микропроцессорного блока 2 во внешние устройства и блоки. С внешними устройствами и блоками обмен информацией осуществляется по шинам ввода и вывода через два 16-битных триггерных регистра, имеющихся в составе каждого из блоков 5, 6 и 7, регистра ввода данных и реги— стра вывода данных. Обмен информацией между микропроцессором 4 и блоками 5, 6 и 7 осуществляется посредством программных операций с опросом их флагов или с использованием средств прерывания. Любая программная операция, которая загружает байт или слово в выходной регистр данных, вызывает появление на управляющем выходе блока параллельного. обмена прямоугольного импульсного сигнала напряжения

"Вывод, информирующего внешний блок о выдаче ему данных. Когда данные считываются из регистра ввода данных микропроцессором,в блоке

napaëëåëüíñão обмена вырабатывается управляющий импульсный сигнал "Ввод", который посылается во внешний блок, чтобы информировать последний о приеме данных.

Все блоки микропроцессорного вычислительного блока 2 связаны между собой каналом шин 8 управления, 9 адреса и 10 данных. Эти шины в

3 1 различных модификациях микропроцессоров могут быть одно- или двунаправленными. При этом шины адреса и данных могут быть как отдельными, так и объединенными. Например, для микропроцессорного набора К58 1 адрес и данные передаются по одним и тем же 16 двунаправленным шинам данных— адреса.

Микропроцессор (например, типа

К58 1) состоит из стандартных узлов:

БИС вЂ” регистрового арифметико-логического устройства 11, устройства

12 управляющей памяти, БИС 13 управления выполнением операций и интер° фейса 14 (буфера) для связи микропроцессора с каналом шин адреса, данных и управления. В состав БИС 13 управления выполнением операций входит система прерывания микропроцессора, которая имеет два входа 15 и 16 в виде отдельных шин. Работа основной программы устройства может .быть прервана либо от воздействия блока 1 нуль-органов по входу 15, либо от воздействия блока 17 ПУС по входу

16, При этом микропроцессор переходит на обработку соответствующей подпрограммы прерывания.

Блок 17 ПУС служит для отмеривания временных интервалов, соответствующих заданным или рассчитанным значениям угла отпирания к вентилей. Особенностью блока 17 в рассмат. риваемом варианте устройства является наличие в нем только одного ПУС тактовых импульсов, что оказывается достаточным для управления тремя тиристорами несимметричного шестивентильного моста. В блоке 17 осуществляется счет числа импульсов от высокочастотного генератора тактовых ,импульсов, выход которого подключен через делитель частоты к тактовому входу двоичного управляемого счетчика. Последний может загружаться и управляться программно по шинам адреса, данных и управления. Для этого выход микропроцессорного модуля 2 подсоединен через блок 7 параллельного обмена к соответствующим информационному и управляющим входам блока

17 ПУС, выход которого подключен к второму входу 16 системы прерываний микропроцессора 4, Блок 18 служит для окончательного формирования, усиления и распределения отпирающих импульсов по вентилям преобразователя. Для этого информаци

205243 4

1онный выход микропроцессорного блока 2 связан с входом блока 18 усиления и распределения импульсов через блок 6 параллельного обмена информацией Блок 18 представляет собой совокупность трех двухкаскадных транзисторных усилителей по числу управляемых вентилей выпрямительного моста. Вход каждого из этих усилителей подключен к выходу соответствующего информационного разряда регистра вывода блока 6, а выход — к управляющему электроду соответствующего тиристора В,, В или В5

Заданное значение угла отпирания м, (или выходного напряжения

0<, ) вентильного преобразователя вводится в микропроцессорный блок

2 по каналу 19 ввода дискретной

20 информации. Канал 20 служит для ввода дискретных сигналов обратной связи по току или напряжению вентильного преобразователя. Каждый

25 иэ каналов 19 и 20 ввода дискретной информации представляет собой комплект иэ 16 шин, которые подключены к соответствующим информационным входам 16-битных регистров ввода блоков 7 и 6 соответственно.

Блок 5 параллельного обмена служит для ввода в микропроцессорный модуль 2 дискретной информации о состоянии напряжений питающей сети от блока 1 нуль-органов и РПФ.

Для этого информационные входы блока 1 подсоединены к клеммам питающей сети переменного тока, вход управления — к управляющему выходу

22 блока 5 параллельного обмена, 40 импульсный выход 23 связан через блок 5 параллельного обмена с входом 15 системы прерываний микропроцессора 4, а информационный выход

21 через блок параллельного обме45 на 5 — с информационным входом микпопроцессорного блока 2.

Блок 1 нуль-органов и РПФ (фиг. 2) содержит разделительный согласующий трансформатор 24, шесть каналов 25-30 преобразования информации о состоянии полярностей фаз, управляемый регистр 31 с входом управления 32, шестивходовый логический элемент совпадения-инверсии 33, триггер 34 перехода через нулевое значение напряжения сети, логический элемент НЕ ,35 с входом 36. Каждый из каналов

1 12052 преобразования 25 — 30 информации а состоянии полярностей фаз, в свою очередь, содержит. нуль-орган и транзисторный формирователь импульсов.

Последний состоит иэ дифференцирующей 38 -цепи и выходного транзисторного усилителя,, Совокупнссть шести нуль-органов образует шести— разрядный регистратор полярностей фаз линейных напряжений и их инверсий.Выходы регистратора полярностей фаз подсоединены к входам логичес— кого элемента б И-HE 33, выход которого подключен к входу синхронизации (нхоц С ) триггера 34 перехода через нулевое значение линейного напряжения сети. Информационный вход этого триггера (вход Т) ) подсоединен к шине Общий", а прямой (неинверс.ный) выход триггера 34 является импульсным выходам 29 блока 1„ Шина

"Ввод" канала 22 управления, связанного с выходом блока 5 параллельного обмена, падсоединена к входу 32 управления регистром 3 1 и входу 36, связанному через инвертор 35 с входом установки (вхад 5 ) триггера 34.

Нуль-орган канала преобразования информации а состоянии полярности напряжения >>» питающей сети содержит входную цепь и усилитель-нормализа-гор . Входная цепь нуль-органа содержит разделительный диод 37 с токоограничивающим резистором 38 и опорный диод 40 с токоограничивающим резистором 39. Цепочка последовательно соединенных разделительного диода 37 и резистора 38 вклк>чена между началом обмотки СA — раздели-тельного трансформатора 24 и общей точкой звезды ега вторичных обмоток.

Цепо >ка последовательно соединенных резистора 39 и опорного диода 40 подключена параллельно резистору 38.

Транзисторный усилитель-нормали45 затор канала 26 преобразования содержит тразистор 44» —.р- » типа, базовый 41 и коллекторный 43 резисторы, а также резистор 42 смещения, Вход усилителя-нормализатара подключен параллельно опорному диоду 40.

Усилитель-нормализатор служит для улучшения фронтов импульсов напряжения, формируемых во входной цепи,, а также для приведения их к уровням логических 1 или 0". Схема усилителя-нормализатора меняется в зависимости от того, в каком полупери-. оде входного переменного напряжения он формирует сигнал логической "1".

Если он формирует сигнал -"1" в первом полупериоде и сигнал 0" во вто ром, то он выполняется по схеме с общим эмиттером двухкаскадным и не имеет резистора смещения. По такой схеме выполнены усилители-нормализаторы в каналах преобразования

25, 27 и 29.

Если усилитель-нормализатор формирует сигнал "1" во втором полупериоде и сигнал "0" в первом, то он выполняется, как в рассматриваемом случае, по схеме с общим эмиттером однокаскадным. При этом 0Н снабжен резистором 42 смещения, который включен между плюсовой шиной источника и базой транзистора 44. По такой схеме выполнены усилители-нормалиэаторы в каналах преобразования 26, 28 и 30.

Напряжение ..а выходе усилителянормализатора является информацион-. ным выходным сигналом для соответствующего разряда регистратора полярностей фаз, поэтому для передачи этого сигнала выход усилителянармализатора соединен с информационным входом соответствующего логи ческого элемента 2 И регистра 31.

Дифференцирующая цепь, с остоящая иэ последовательно соединенных конденсатора 45 и резистора 46, и выходной усилитель на транзисторе 49 образуют формирователь импульсов синхронизации канала преобразования 26.

Дифференцирующая цепь подключена между выходом усилителя-нармализатора (коллектор транзистора 44) и общим проводом. Она служит для формирования узких импульсов напряжения после момента перехода линейного напряжения Ugz через нулевое з начение.

Выходной транзисторный усилитель содержит транзистор 49,базовый 47 и коллекторный 48 резисторы. Вход этого усилителя подключен параллельно резистору 46 дифференцирующей цепи.

Устройство остальных каналов. преобразования аналогично и отличается лишь точкой подключения входной цепи, направлением проводимости разделительного 37 и опорнага 40 диодов и конфигурацией схемы усилителя-нормалиэатора.

7 1205243 8

Блок 7 имеет шину управления 50

"Ввод" и шину управления 51 "Вывод".

Блок 17 ПУС (фиг. 3) задающий генератор 52 прямоугольных тактовых импульсов, делитель 53 частоты такто вых импульсов. с входом 54 начальной установки, двоичный счетчик 55 тактовых импульсов, дешифратор 57 адреса„триггер 59 прерывания, триггер 60 запуска счета, трехвходовый 10 логический элемент совпадения-инверсии ЗИ-HE 64, элемент задержки 63 и инверторы 61 и 62 ° Информационные входы счетчика импульсов — в нашем примере с первого по десятый !5 (rn = 10) — подключены через канал

56 вывода кода временного интервала к соответствующим с первой по десятую выходным информационным шинам ВДОΠ— ВД09 блока 7 параллель- 20 ного обмена. Выходные информационные шины с одиннадцатой по шестнадчатую ВД 10 — ВД 15 (k = 6) подключены через канал 58 вывода адреса программно-управляемого счетчика к соответствующим входам дешифратора

57 адреса, выход которого подключен к первому входу трехвходового элемента 64 совпадения-инверсии. Шина управления "Вывод" 51 блока 7 подкл чена к второму входу непосредствен но и через элемент 68 задержки к третьему входу трехвходового элемента совпадения 64. Выход последнего подключен к входу синхронизации (вход С ) триггера 60 запуска счета и входу записи (вход С ) счетчика им пульсов 55.

55 ю- 30

Задающий генератор 52 прямоугольных импульсов выполнен по известной схеме на трех двухвходовых элементах

2И-НЕ и стабилизирован по частоте кварцевым резонатором. Выход генератора 52 подключен к входу синхронизации (входу С ) делителя частоты импульсов генератора, осуществляющего уменьшение частоты импульсов и генератора в 2 раз, где n — число последовательно включенных триггеров делителя 53.

Делитель 53 частоты импульсов выполнен, например, на основе счетчика, содержащего и последовательно включенных триггеров, работающих в счетном режиме, причем количество триггеров и определяется необходимым диапазоном периода тактовых импульсов, подаваемых на вход счетчика 55, и частотой задающего генератора 52. Делитель 53 частоты имеет вход 54 начальной установки (вход R ), при подаче потенциального сигнала напряжения высокого уровня на который можно установить все триггеры делителя в исходное состояние и запретить работу делителя. Выход делителя подключен к вычитающему входу (вход обратного счета "-1") счетчика 55.

Счет тактовых импульсов, поступающих с выхода делителя 53 частоты, осушествляется -разрядным двоичным счетчиком 55, имеющим информационных входов (2(— Эп ), счетный вход "-1", вход записи С и вход начальной установки,R . Информационные входы счетчика подсоединены к информационному выходу блока 7 микропроцессорного модуля 2 через канал 56 вывода кода временного интервала. Счетчик 55 снабжен специальным триггером

59 прерывания, который перебрасывается в "0" в момент окончания счета заданного числа импульсов, сигнализируя этим окончание отработки заданного временного интервала. Для осуществления этого вход начальной установки R счетчика 55 присоединен к инверсному выходу триггера 59 прерывания, вход записи С вЂ” к выходу трехвходового элемента 3 И-НЕ 64. Информационный вход триггера 59 прерывания подключен к шине "Логический

0" (" Общий" ), вход синхронизации через инвертор 61 — к выходу заема счетчика 55, установочный вход — к выходу инвертора 62.

Триггер 60 запуска счета служит для управления работой делителя 53 частоты импульсов. Для этого информа ционный вход триггера 60 запуска счета соединен с шиной "Логический

0", (" Общий" ), вход стробирования подключен к выходу элемента 3И-НЕ

64, установочный вход через инвертор 62 — к шине 50 управляющего сигнала "Ввод" блока 7 параллельного обмена модуля 2, а выход — к входу

54 начальной установки делителя.

Выходом блока 17 программно"управляемого счетчика является прямой выход триггера 59 прерывания, подключенный к выходной шине 16 блока 17.

Являясь частью управляющей микропроцессорной системы, которая может содержать несколько счетчиков, каждый

ПУС характеризуется определенным, Б

20 присвоенным только ему системным адресом, содержащим I(двоичных разрядов и передаваемым ему из микропроцессорного блока 2 параллельным двоичным кодом. Этот адрес дешифрируется специальным ацресным дешифратором 57, на выходе которого" вырабатывается логический сигнал напряжения верхнего уровня, если из микропроцессора пришел адрес, присвоенный данному ПУС. Для осуществления приема адреса вход адресного дешифратара 57 присоединен через канал

58 передачи адреса к выходу блока 7 параллельнога обмена, а выход адресного дешифратора соединен с первым входам трехвходавого элемента ЗИ-HE

6 . Дешифратор 57 адреса представляет собой I< — входовой логичeñêèé элемент j; И-НЕ с входным узлом задания адреса и выходным инвертаром.

Устройство для управления вен— тильным преобразователем работает следующим образом.

Функционирование блока 1 нульорганов и РПФ (фиг, 2) поясняется временньп|и циаграммами, приведенными на фиг. 7, на которых приняты слецуницие обозначения: 5дд, 5„о „

5ь, Бзд, 6 д, 5 „— логические сигналы (напряжения) на выходе РПФ;

0», напряжение на выходе элемента 33 блока 1; 0, — совокупность напряжений питающей сети U, Оь, (> > U pp выходное напряжение преобразователя (напряжение на нагрузке); 1 „ напряжение на выходе блока 17 ПУС;

1 1ь gq 1 ьц st g> р 1 < токи вен тилей -преобразователя.

Блок 1 по информации об изменении мгновенных значений линейных напряжений питающей трехфазнай сети определяет моменты естественного отпирания вентилей, вырабаты вая в эти моменты узкие импульсы яа выходе соответствующего канала

25 — 30. Транзистор выходного усилителя формирователя импульсов каж догo из каналов открывается только в те промежутки времени, когда от дифференцирующей 8С -цепи приходят положительные узкие импульсы. Соответственна в эти же промежутки времени на выходе усилителя, т.е. например, на коллекторе транзистора 49,, вырабатываются узкие импульсы напряжения нулевого уровня. Этим импульсы

Q$

<15

43 суммируются по И на элементе 6И-НЕ

33 блока 1„т ° к. элемент 33 осуществляет логику ИЛИ для инверсных значений сигналов на его входах.

Следовательно, на выходе элемента

33 вырабатывается серия узких импульсов положительной полярности, частота которых равна шестикратной частоте питающей сети ° Каждый иэ этих импульсов появляется после момента перехода какого-либо из линейных напряжений сети через нуль. С выхода элемента 6И-НЕ 33 импульсы поступают на вход синхронизации (вход С ) триггера 34..Каждый импульс сбрасывает этот триггер, в результате чего на его выходе 23, являющемся импульсным выходом блока 1, появляются импульсы требования прерывания низкого уровня.

Сигнал напряжения низкого уровня с выхода 23 блока 1 поступает через блок 5 на вход 15 прерывания микропроцессора 4 и переводит последний в режим прерывания. Микропроцессор остается в этом режиме до тех пор, пака будет под нулевым уровнем напря. жения вход и шина 15 или выход 23 блока 1, т. е. пока триггер 34 будет находиться в сброшенном состоянии.

Получив этот сигнал прерывания, микропроцессор по cooYâåñòâóþùåìó вектору переходит на подпрограмму обслуживания прерывания, выполняет необходимые операции и после их окончания вырабатывает сигнал "Ввод" на. выходе

22 блока 5, имеющий вид строба, т.е. импульса напряжения высокого уровня.

Этот импульс поступает на вход 36 блока 1, проходит через инвертор 35 и низким уровнем по входу б вновь устанавливат триггер 34, в результате чего на выходе 23 и, следовательно на входе 15 микропроцессора 4 появляется высокий уровень напряжения.

Таким образом, микропроцессор в нужный момент сам сбрасывает сигнал требования прерывания и возвращается к выполнению тай или иной программы. В результате на выходе 23 блока

1 вырабатывается серия импульсов через каждые 60 периода питающей о сети, каждый из которых соответствует моменту перехода через гулевой уровень одного из линейных напряжений U46 0 „, а,д,0,д, 0,, U 4c. Эта рия импульсов используется для синхронизации работы всей системы управления углам отпирания путем подачи

11 1 их с выхода 23 через блок 5 на вход

15 системы прерываний микропроцессора

205243 12

10

Блок 1 вырабатывает также информацию о текущем состоянии полярности каждого из линейных напряжений Цдв, Овс, 0 сд H Hx инверсии 1 вд» О,в,0 д соответствующую логическим сигналам дв вс осд вд Бсв, 5" Эта и форма. ция может быть считана микропроцессором 6-разрядным параллельным кодом через регистр 31 по каналу 21 через блок 5 параллельного обмена.

Блок 17 ПУС работает следующим образом. Задающий генератор 52 тактовых импульсов вырабатывает импульсы с частотой порядка нескольких мегагерц в течение всего периода работы, пока подается электропитание микросхем.

Функционирование блока 17 ПУС поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг. 6, на которых приняты следующие обозначения: (Вывод ) — сигнал синхронизации вывода кода иэ блока 2 на шине 51;

0в (Ввод ) — сигнал синхронизации ввода данных на шине 50; (1 — выходной сигнал элемента ЗИ-НЕ 64; 0в, выходной сигнал инвертора 6 1; 0 eo напряжение на прямом выходе триггера

60 запуска счета; 0 — напряжение

Ф на инверсном выходе триггера 59 прерывания; Ов — выходной сигнал инвертора 62; U,< — сигнал прерывания от

ПУС; ь — момент прихода сигнала нВывод ; — момент записи хода временного интервала в счетчик; Г момент запуска счета; — момент окончания отсчета временного интервала; — момент прихода сигнала

"Ввод"; uв — момент принятия программно-управляемым счетчиком исходного состояния.

В начале работы все элементы блока приводятся микропроцессором в следующие исходные состояния.

В исходном состоянии триггер 60 запуска счета установлен. Триггеры делителя 53 частоты сброшены в "0" высоким уровнем напряжения, соответствующим логической "1", поступающим с прямого выхода триггера 60 запуска счета на вход 54 начальной установки делителя 53. Этот высокий уровень запрещает работу делителя

53 и следовательно, прохождение тактовых импульсов с выхода делителя на вход обратного счета двоич15

55 ного счетчика 55. При отсутствии адреса данного счетчика на линиях канала 58 передачи адреса на выходе дешифратора 57 адреса имеется ниэ кий уровень напряжения, соответствующий логическому "0", который поступает на первый вход трехвходового элемента 3H — НЕ 64. На выходе последнего при этом установлен высокий уровень потенциала, который запрещает запись кода с канала 56 в счетчик 55 по C -входу.

В исходном состоянии триггер 59 прерывания установлен, и логическая

" 1" с его прямого выхода поступает на выходную шину 16 блока 17 ПУС.

При отсутствии сигнала "Ввод", т.е. при низком уровне потенциала на линии 50, на выходе инвертора 62 имеется сигнал логической "1", поступающий на установочные входы триггеров 59 и 60 и разрешающий их работу, т.к. в исходном состоянии триггер 59 прерывания установлен, логической 0, поступающий с его инверсного выхода на установочный вход счетчика 55, разрешает работу последнего, причем на выходах двоичных разрядов счетчика 55 также установлен логический "0", который, поступая на вход инвертора 61, устанавливает на выходе последнего и на соединенном с ним входе синхронизации триггера 59 прерывания потенциал логической " 1 .

Для формирования некоторого временного интервала, соответствующего расчетному значению угла отпирания необходимо, чтобы микропроцессор 4 через блок 7 параллельного обмена выдал адрес ПУС по каналу 58 передачи адреса, код формируемого временного интервала по каналу 56 и импульсный сигнал "Вывод" на линию 51.

При поступлении в момент времени, присвоенного программно-управляемому счетчику адреса на выходе адресного дешифратора 57 появляется сигнал логической " 1", который разрешает прохождение импульсного сигнала "Вывод" через элемент

ЗИ-НЕ 64. Запись кода заданного интервала времени, выставленного на линиях канала 56 в двоичный счетчик 55, осуществляется передним отрицательным фронтом сигнала, вы рабатываемого на выходе элемента

205243

13 1

ЗИ-НЕ 64 в момент,При этом на выходе заема (О) счетчика 55 появляется сигнал логической " 1", показывающий, что в счетчик записан ненулевой код. На выходе инвертора

61 соответственно появляется сигнал логический "О".

Элемент 63 задержки необходим для того, чтобы задержать до момента времени о запись кода в счет2 чик 55 относительно переднего фронта си r нала Выв од, поя вля юще г ос я в момент,, и дать, таким образом, закончиться переходным процессам в каналах связи 56, 58, 51 с блоком

7. Задним положительным фронтом импульса, вырабатываемого в момент на выходе элемента ЗИ-НЕ 64, осуществляется установка в "0" триггера 60 запуска счета. Сигнал логического "0" с выхода последнего поступает на вход 54 начальной устайовки делителя 53 частоты, разрешая работу последнего.

Начиная с момента времени 2з на вход .обратного счета двоичного счетчика 55 начинают поступать тактовые импульсы с делителя 53, вследствие чего из первоначально установленного содержимого счетчика начинают последовательно вычитаться единицы. После прохождения числа импульсов, равного первоначально записанному числу, счетчик 55 устанав ливается в состояние нулевого кода (момент времени с ). .В этот момент на выходе сигнала заема (О) счетчика 55 появляется отрицательный перепад напряжения. Положительный . перепад напряжения, появляющийся на выходе инвертора 61, устанавливает в "О" триггер 59 прерывания.

Низкий уровень напряжения с прямого выхода последнего поступает на выход блока 17, т.е. на шину 17, соединенную с входом системы прерываний микропроцессора. Наступает режим прерывания.

На инверсном выходе триггера 59 появляется сигнал логической "1", который поступает на вход R начальной установки счетчика 55, чем запрещает дальнейший счет:импульсов.

Микропроцессор 4, получив сигнал прерывания и обработав его, выдает в момент .на линию 50 ответный сигнал "Ввод, который, пройдя через инвертор 62, низким уровнем

- напряжения устанавливают триггеры 59 прерывания и 60 запуска счета. При этом сигнал логической "1" поступающий с прямого выхода триггера 60 запуска счета на вход 54 начальной установки делителя 53 частоты, устанавливает триггеры последнего в "О" и запрещает Работу делителя 53.

После установки триггера 59 прерывания передним фронтом сигнала Ввод| в момент с< сигнал логической " 1", появившийся на его прямом выходе, устанавливает уровень напряжения логической " 1", на выходе 16 блока 17

ПУС. Сигнал логического "О", поступающий с инверсного выхода триггера

59 прерывания на вход 55 начальной установки двоичного счетчика, подготавливает последний к следующему циклу приема кода и отсчета временного интервала °

По окончании импульса "Ввод" в момент времени все элементы блока 17 ПУС вновь устанавливаются в исходное состояние, Из описания работы блока 17 и временных диаграмм (фиг. 6) следует, что формируемый интервал времени Т, (угол отпирания о ; ) начинается в момент и оканчивается в момент 4.

Особенностью работы несимметричного шестивентильного моста является то, что для изменения напряжения на стороне постоянного тока в пределах от наибольшего значения до нуля необходимо изменять угол регулио рования от 0 до 180 . При этом первая -неуправляемая часть преобразователя не изменяет своего напряжения, а вторая часть по мере увеличения угла уменьшает свое напряжение, затем, переходя в инверторный режим, иэмео няет его знак и при угле оС = 180 открывается в чисто инверторном режиме, суммарное напряжение преобразователя в этом случае равно нулю.

Каждый из трех управляемых вентилей моста при индуктивной нагрузке о проводит ток в течение 120, т.е. в течение одной трети периода питающего напряжения. Отсюда вытекает ограничение„ накладываемое на продолжительность работы ПУС: он должен запускаться три раза за период и после каждого запуска отмерять угол оС о не превышающий 120

- Из сказанного выявляется противоречение: с одной стороны, угол ос, 16

1205243, синхронизации, поступающими от нульорганов блока 1, разбивается на шесть эон, В интервале каждой из эон может бьггь произведено включе5 ние только одного из шести вентилей выпрямительного моста. В таблице указано, какому коду байта входной информации канала 21 соответствует включение того или иного вентиля

10 для углов отпирания, меньших 60 (Входной двоичный код в разрядах Зона

Включаемый вентиль

В, 0 0 О . 0 0

2 В 0 0 0 0 1 0

3 B О 0 0 1 О, 0

4 В 0 0 1 0 0 0

5 В 0 1 0 0 0 0

6 В6 1 0 0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 1 1

1 1

1 0

0 0

> 120, то режим управления ПУС изменяется: устанавливается "первый" тип режима, характеризующийся признаком kJ = 1 и задание угла отпираt о ния ПУС выдается в виде м;, = ® -120 т.е. оно уменьшается на величину

120о. Одновременно с корректировкой угла отпирания корректируется и выбор вентиля: осуществляется вклюl чение вентиля не текущей, а предшес г вовавшей нечетной эоны.

Работу системы управления углом отпирания вентилей проследим одновременно с кратным описанием блоков алгоритма на фиг, 4 и 5.

Блок 65 "Начало" — запуск основной части управляющей программы.

Блок 66 "Инициализация".

В этом блоке микропроцессорный блок 2 выполняет первоначальные сброс, установку в исходное состояние всех внешних устройств и блоков и подготовку рабочих ячеек памяти, включает систему прерываний микропроцессора и вырабатывает определен55 ный закон управления углом отпирания вентилей.

Блок 67 "Определение начального значения угла отпирания

15 должен изменяться от 0 до 180, с другой стороны, он не может превышать 120

В предлагаемом устройстве это противоречие разрешается путем использования специального алгоритма, структура которого приведена на фиг. 4 и 5. Весь период изменения питающего напряжения импульсами

05 04 03 02 01 00

Бд Бс Бся 8 54 ьс 4

1 1 0 0 0 1

1 0 0 0 1 1

1 1 1 0 0 0

Таблица составлена с учетом того, что все вентили шестивентильного моста являются управляемыми. В рассматриваемом конкретном случае управления несимметричным мостом (фиг. 1) на блок 18 усиления и распределения отпирающих импульсов микропроцессор выдает только коды нечетных вентилей В,, Вэ и  — тиристоров, образующих управляемую катодную группу моста.

Каждая зона соответствует одному такту управления, в котором производится расчет значения угла отпирания для следующего очередного такта. Ввиду того, что значение, = о

120 является граничным, в каждом такте управления программа определяет больше или меньше 120 угол отпирания очередного вентиля c( о

Если ; С.120, то устанавливается

"нулевой" тип режима (фиг. 7), характеризующийся признаком К2 - "О. °

В этом режиме возможно изменение угла a от 0 до 120 обычным измео нением от нуля до некоторого максимального значения информационной части входного кода ПУС блока 17.

После отсчета угла М; отпирается вентиль текущей нечетной зоны. Если

Выходной двоичный код в разрядах

05 04 03 02 01 00

1205243 о(;, =a — 120

17

Заданное начальное значение угла отпирания, например, в двоичном коде считывается микропроцессором через блок 7 параллельного обмена по ка налу 19, корректируется в соответствии с сигналом обратной связи, вводи мым по каналу 20, в соответствии с выбранным законом управления и подготавливается к выдаче его на информационный вход ПУС блока 17.

В примере программы, приведенном ниже, начальное значение угла отпирания задано константой в ячейке памяти AL P .

Блок 68 "Прием входной информации" °

Программа работает циклически по тактам, с периодом, равным 60

Импульсами синхронизации, проходящими от нуль-органов блока 1,осуществляется прерывание основной программы шесть раз за период. В каждом такте программа считывает по каналу 19 заданное значение выходной координаты (напряжения или тока на выходе,ВП). Пусть ВП работает

l ,в режиме регулирования напряжения постоянного тока на активно-индуктивной нагрузке 0 1 . В этом случае ,по каналу 19 считывается заданное значение выходного напряжения 0,1

По каналу 20 с датчика считывается сигнал обратной связи, т ° е. технологическая информация о контролируемом.параметре. В нашем случае таким параметром является фактическое среднее значение выходного напряжения t3g., Блок 69 "Расчет следующего знаll чения угла отпирания

По известным 0 и 0,1 ° рассчиты4

1 вается в соответствии с выбранным законом регулирования значение угла отпирания Ы, для следующего вентиля.

Блок 70 "Определение типа режима".

Производится анализ величины рась четного значения угла отпирания, т.е. решается вопрос 1 120

Если a (120 то программа переходит к блоку 71, если a, ) 120 то программа переходит к блоку 72.

Блок 71 "Установка признака режима 0" ° .

Так как расчетное значение угла с 120, то имеет место "нулевой" режим и устанавливается признак это го режима: в ячейку памяти 09 запи сывается О.

18

Блок 72 "Установка признака режима 1".

Так как расчетное значение угла

a, >120, то имеет место "первый" режим и программа устанавливает признак этого режима: в ячейку памяти

RJ записывается 1.

Блок 73 "Корректировка угла отпирания".

В связи с тем, что имеет место режим 1, производится корректировка значения угла отпирания к . Вычисляется значение которое будет преобразовано в двоичный код задания ПУС.

Блок 74 ."Ожидание прерывания" °

Так как все расчетные и подготовительные операции проведены, то дается команда разрешить прерыва,ние микропроцессора и ожидать прерывания .

Блок 75 "Прерывание от нульорганов

При достижении напряжением какойлибо из фаз питающей сети точки естественного отпирания блок 1

30 нуль-органов и РПФ вырабатывает им- пульс напряжения нулевого уровня на своем выходе 23 по прерыванию, чем воздействует через блок параллельного обмена 5 на вход 15 системы

35 прерываний микропроцессора, Начинается выполнение подпрограммы "Прерывание от нуль-органов".

Блок 76 "Прием кода от РПФ".

Микропроцессор вырабатывает !

40 сигнал "Ввод и принимает код от

РПФ блока 1 через регистр ввода блока 5 по информационному каналу 21.

По сигналу "Ввод" поступающему на вход 36 блока 1, устанавливается

4g триггер 34, что соответствует снятию сигнала требования прерывания от нуль-органов блока 1.

Блок 77 "Режим 1".

Микропроцессор анализирует содержимое ячейки RJ признака типа режима и, если оно равно О, переходит к блоку 78, а если оно равно 1, то переходит к блоку 81.

Блок 78 "Зоны 1, 3, 5 вентилей".

Микропроцессор анализирует код состояния полярностей фаэ и по нему определяет, зона какого вентиля имеет место в данный момент для режи1205243

50.ма О. Если идет зона нечетного вентиля, то программа переходит к блоку

84, если зона четного вентиля — то к блоку 79.

Блок 79 "Зоны 2, 4, 6 вентилей". 5

Микропроцессор анализирует код состояния полярностей фаз для режима 0 и по нему определяет, зона какого вентиля имеет место в данный момент. Если идет зона четного вентиля, 10 то программа переходит к блоку 86, если ни одна из эон.не идентифицирована, то к блоку 80.

Блок 80 "Аварийное состояние "0".

Так как микропроцессором не была идентифицирована зона ни одного из вентилей, это эначавт,.что принятый код от РПФ не совпадает с эталонными кодами эон, следовательно, имеются нарушения в работе аппаратуры. Возможность выхода программы на блок 80 позволяет организовать такие функции системы: диагностику состояния аппаратуры; автоматический поиск неисправ. ного узла.; выдачу на печать или 25 экран дисплея сообщений обслуживающему персоналу; выполнение переключений, аварийное отключение; включение сигнализации и др.

В приведенном примере программы предусмотрен только "Аварийный останов 0".

Блок 81 "Зона 1, 3, 5 вентилей".

Этот блок аналогичен блоку 78, но работает при наличии режима 1.

Если микропроцессор распознал, 35 что в данный момент имеет место зона нечетного вентиля, то программа переходит к блоку 85, если же эона четного вентиля, то к блоку 82.

Блок 82 "Зона 2, 4,,6 вентилей".

Микропроцессор анализирует код состояния полярностей фаэ для режима

1, и по этому коду определяет, зона какого вентиля имеет место в данный

45 момент времени. Если идет зона четного вентиля, то программа переходит к блоку 86, если же ни одна иэ зон не идентифицирована, то к блоку 83, Блок 83 "Аварийное состояние 1".

Блок аналогичен блоку 80 с той лишь разницей, что состояние наступает в режиме

В приведенном примере программы предусмотрен только "Аварийный останов 1". 55

Блок 84 "Выбор очередного вентиля режима О, подлежащего включению. Запуск IIYC".

Блок работает, если имеет место зона 1, 3 или 5 вентиля в режиме О.

В ячейку памяти выделяемого на управляющие электроды тиристоров кода с именем С0 записывается код иэ таблицы соответственно 1, 3 или 5 вентиля, подлежащего включению в данной или следующей зоне. Затем формируется и выдается код задания для ПУС и сигнал "Вывод", после получения которогосчетчик 55эапускается.

Блок 85 "Выбор очередного вентиля режима 1, подлежащего включению.

Запуск ПУС".

Блок работает, если имеет место зона 1, 3 или 5 вентиля в режиме 1, В ячейку памяти выдаваемого на управляющие электроды тиристоров кода с именем С02 записывается код из таблицы соответственно 5, 1 или 3 вентиля, подлежащего включению в данной зоне.

Затем формируется и выдается код задания для ПУС и сигнал Вывод", после получения которого счетчик 55 запускается.

Блок 86 "Выход иэ прерывания на расчет угла отпирания".

Осуществляется выход микропроцессора из режима прерывания от нульорганов, и программа переходит к блоку 68, т.е. на прием входной информации и затем расчет следующего значения угла отпирания.

Блок 87 "Прерывание от ПУС".

После запуска счетчик блока 1? начинает суммировать тактовые им пульсы, приходящие от генератора 52, | и после отсчета интервала времени, соответствующего рассчитанному углу отпирания, в момент обнуления воздействует через вход 16 на систему прерываний микропроцессора 4.

Процессор прерывает свою работу и переходит на подпрограмму 1Прерывание от ПУС". Затем сигналом Ввод производится сброс триггера прерывания в блоке счетчика 17.

Блок 88 "Включение выбранного вентиля .

В соответствии с кодом выбранного ранее в блоках 84 или 85 вентиля микропроцессор выдает через регистр вывода данных блока 6 в блок 18 усиления и распределения импульсов сигнал напряжения на включение выбранного вентиля, формирует импульс включения и затем снимает его.

Блок 89 "Выход,"из прерывания".

2l

Происходит выход микр опр оцесс ора из режима прерывания от ПУС, и программа вновь приходит к той команде, перед которой произошло прерывание.

1205243

22

С приходом импульса от следующего очередного нуль-органа весь цикл работы программы повторяется от блока 75 для зоны следующего вентиля.

1205243

1205243!

205243

Jz сч

Cat свг ВЧ as

И

Редактор М. Циткина

Заказ 8537/56 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

4 с вс вд сл

8с8

Лдв

Составитель ь. Бунаков

Техред А.Ач Корректор М. Максимишинец

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4