Устройство для управления вентильным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧ,ЕСНИРЕСПУБЛИК 1 А 80114 4(51) Н 02 Р 11/00 ГОСУД ПО ДЕ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСН ЬСТВ ТВЕККЬЗЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1.Авторское .свидетельство СССРВ 641604. кл. Н 02 М 1/08, 1977.2,Сегагй Кооу апй АЬав ОщташагЭщгес 1 0181.га 1 Сопгго 1 Ьу М.сгоргосеввог оГ а Рца 1 АС/ЭС ТЬугдвгог Сопчеггег. - "5-йЬ 1 ЕС 1 Аппй. Сопй. Ргод1 пд. апй Сопряг. Арр 1. Мдсгоргосеввог, РЬ 11 аде 1 рЬда, Ра,. 1979", Нею Чог 1 с,1979, х. 8-13,(54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее задающий генератор тактовых импульсов, микропроцессорный вычислительный блок, включающий в себя микропроцессор с двумя входами прерывания, программно-задающий блок, блокпараллельного ввода и два блока параллельного вывода информации, блокраспределения отпирающих импульсов,выходй которого предназначены дляподключения к управдяющим электродамвентилей преобразователя, а входыподключены,к выходам первого блокавывода информации, блок нуль-органови регистратора полярностей фаз трехФаэной питающей сети, входы которогоподсоединены к питающей сети, содержащий шестибитный информационный иимпульсный выходы, о т л и ч я ю -щ е е с я тем, что, с, целью расширения функциональных возможностейустройства путем сокращения машинного времени, затрачиваемого микропроцессором на управление углом от-пирания вентилей, оно снабжено бло" ком счетчиков тактовых импульсов . с входом тактирования, импульсным выходом, двумя информационными и одним управлякяцим входами, блок нуль" органов и регистратора полярностей фаз снабжен .входом управления, прйчем шестибитный информационный выход блока нуль-органов и регистратора полярностей фаз подключен к информационному входу блока ввода информации, управляющий выход которого подсоединен к входу управления блокаю нуль-органов и регистратора полярнос З тей фаз, импульсный выход которого подключен через блок ввода информации к первому вхоцу прерываний микро" процессора для запуска подпрограммы обслуживания прерываний от нуль-органов, информационные и управляющие вы ходы второго блока вывода иншовмации подсоединены соответственно к первому и второму информационным и управляющим входам блока счетчиков, вход тактирования которого подключен, к выходу задающего генератора тактовых импульсов, а импульсный выход - Оф к второму входу прерываний микропро- ффффф цессора для запуска, подпрограммы обслуживания прерываний от счетчиков тактовых импульсов.2. Устройство по п,1, о т л и ч а- ДЬ ю щ е е с я тем, что блок нуль-органов и регистратора полярностей фаз содержит несть каналов преобразования информации о состоянии полярностей фаз напряжений трехфазной питающей сети с последовательно соединен.Затем текущее .значение угла о;б умножается на коэффициент пересчета в код временного интервала, выдавае- в мый на информационный вход счетчиков 19 или 20.бБлок Аб "Ожидание прерывания".Так как все расчетные и подготови- и тельные операции выполнены, то дается команда разрешить прерьвания микропроцессора 4 и затем вновь перейтич к блоку 6, т.е. ожидать прерывания. ный вход программно-управляемого счетчика 19 блока 17.Блок А 4 "Прием входной информации".Этот блок и все последующие принадлежат циклически повторяющейся части программы в отличие от блоков А 1-АЗ, характеризующих начальный ее участок. По каналу 28 считывается заданное значение выходного напряже О ния ВП П . . По каналу 29 считывается сигнал обратной связи, т.е. тех. нологическая информация о контролиру емом.параметре. В нашем случае таким параметром является фактическое зна чение выходного напряжения П 1,. Блок А 5 "Расчет следующего значе 11 ния угла отпиранияНо известным 01и П рассчитывается в соответствии с выбранным 20 законом регулирования значение углаотпирания для следующего вентиля, Так как К с.=0, то К Пд;=0 иПс Зцс, агссоз 25 А 7 "Прерьвание от нуль-орга нов".При достижении каким-либо линейным напряжением питающей сети нулевого уровня блок 1 нуль-органов и ре гистратора полярностей фаз вырабатывает узкий импульс на своем выходе 30, чем воздействует через блок 5 параллельного обмена на вход 15 системы прерьвания микропроцессора 4. 0 Начинается выполнение подпрограммы "Прерьвание от нуль-органов".Блок А 8 "Прием кода от РПФ".Микрбпроцессор осуществляет прием цифрового 6-разрядного кода от ре з гистратора полярностей фаз блока 1 по каналу 27 через устройство 5 ввода. Блок А 9 "Зона вентилей катоднойгруппы".Микропроцессор анализирует кодсостояния полярностей фаз и по немуопределяет, эона какого вентиля имеет место в данный момент времени.Если идет зона вентиля катодной группы (с нечетным номером), то программа переходит к блоку А 12, если нет,то к блоку А 10Блок А 10 "Зона вентилей аноднойгруппы"./Микропроцессор анализирует кодсостояния полярностей фаз и по немуопределяет, идет ли в данный моментзона вентиля анодной группы (с четным номером). Если идет зона четного вентиля, то программа переходитк блоку А 13, если же ни одна из зонне идентифицирована, то к блоку А 11.Блок А 11 "Аварийный останов".Так как микропроцессором не былаидентифицирована зона ни одного извентилей, это означает, что пятыйкод от РПфне.совпадает с эталонными кодами зон и, следовательно, имется нарушения в работе аппаратуры.озможность выхода программы налок А 11 позволяет организовать прораммно следующие функции устройста: диагностику состояния трактакодных сигналов (питающая сеть,локи 1 и 5); автоматический поискеисправного узла; выдачу на печатьли экран дисплея сообщения обслужиающему персоналу; выполнение перелючений, аварийное отключение; вклюение сигнализации, аварийный остаОВ е.В приведенном примере предусмотрен только "Аварийный останов".Блок А 12 "Выбор очередного вентиля катодной группь. Запуск ПУС 1".Блок работает, если имеет местоэона 1, 3 или 5, В ячейку памяти выдаваемого на управляющие электродытиристоров кода с именем С 01 записывается код из табл. 3 соответственно1, 3 или 5 вентиля, подлежащего включению после отработки с,=-Ю;.Затемформируется и по каналу 23 выдаетсякод управления, содержащий адрес(бит15) и двоичный код временного интервала в младших битах программноуправляемого счетчика 19 (ПУС 1).Одновременно по каналу 25 выдаетсясигнал Вывод", после получения которого ПУС 1 запускается,БЛок А 13 "Выбор очередного вентиляанодной группы. Запуск ПУС 2".Блок работает, если имеет местозона 2, 4 или 6В ячейку памяти выдаваемого на управляющий электроды 5тиристоров кода с именем С 01 записывается код из табл. 3 соответственно2, 4 или 6 вентиля, подлежащего включению в данной зоне. Затем формируется и выдается по каналу 24 код управ- Оления, содержащий адрес (бит 15) идвоичный код временного интервала вмладших битах программно-управляемогосчетчика 20 (ПУС 2). Одновременнв поканалу 25 выдается. сигнал "Вывод", 5после получения которого ПУС 2 запускается.Блок А 14 "Выход из прерывания нарасчет угла отпирания".осуществляется выход микропроцессо 20ра из режима прерывания от нуль-органа, и программа переходит к блоку 4,т.е. на прием входной информации изатем расчет следующего значения углаотпирания. 25Блок А 15 "Прерывание от ПУС 1 илиПУС 2",После запуска выбранный счетчик19 или 20 начинает вычитать из записанного начального кода по единице 30с приходом каждого тактового импульса от генератора 18 и после отсчетаинтервала времени, соответствующегорассчитанному углу отпирания в моментобнуления воздействует через схему 2215приоритета (схему монтажное ИЛИ) ивход 16 на систему прерываний микропроцессора 4. Процессор прерываетсвою работу и переходит на подпрограмму "Прерывание от ПУС 1 или ПУС 2" 4 О(блока А 15) .Блок А 16 "Сброс ПУС 1 или ПУС 2".Первой же операцией подпрограммыпрерывания от счетчиков является сбростриггеров прерывания ПУС 1 или ПУС 2, находящихся в блоке 21 управления счетчиками.Сброс этих триггеров осуществляется по сигналу "Ввод", выдаваемомумикропроцессором через устройство вывода 7 в блок 21 по каналу 25, 5 оБлок А 17 "Включение выбранного,вентиля".В соответствии. с кодом выбранно. го ранее в блоках А 12 или А 13 вентиля, микропроцессор выдает через 55 устройство 6 вывода данных в блок 26 распределения отаирающих импульсов сигнал напряжения на управляющие электроды включаемого вентиля .и предыдущего, включенного вентиля дл подтверждения .проводящего состояния последнего.Блок А 18 "Выход из прерывания".Происходит выход микропроцегсора из режима прерывания от блока 17 программно-управляющих счетчиков, и программа вновь возвращается к той команде, перед которой произошло прерывание.С приходом импульса прерывания от следующего, очередного, нуль- органа блока 1 весь цикл работы повторяется согласноблок-схеме алгоритма от блока А 6 через подпрограмму прерывания от нуль-органов (блоки А 7-А 14), блоки А 4, А 5, А 6 и подпрограмму прерывания от ПУС 1 или ПУС 2 для зоны следующего включаемого вентиля.В предлагаемом устройстве по срав. нению с известным имеются два счетчика для этсчета углов отпирания шести вентилей преобразовательного моста, одного для катодной группы, другого для анодной группы вентилей. Счетчики запускаются в моменты естественного отпирания поочередно, что при наличии программного контроля очередности повышает надежность работы устройства и вентильного преобразователя.Достоинством устройства является возможность изменения закона управления углом отпирания вентилей по определенной наперед заданной или корректирующейся в процессе управления программе, что является залогом построения адаптивных или самонастраивающихся систем на его основе. Возможность работы по изменяемой, корректирующейся программе, повьшает гибкость. управ лення вентильным преобразователем и, следовательйо, расширяет функциональные возможности управления.Преимуществом предлагаемого устройства является освобождение микропроцессора от элементарной функции отсчета временных интервалов, занимающей большую часть (до 987) машинного времени и резко снижающей эффективность использования процессорного элемента в устройстве. Эта функция счета количества тактовых импульсов для "отмеривания" интервала за" держки включения выбранного вентиля возложена в устройстве на обычные21 1146781 00 Разряд кода (бит) 05 04 03 02 01 АВ СВ СА ВА АС ВС Номер нуль-органа(фиг. 2) 34 39 38 36 37 35 Н 05 Н 04 НОЗ Н 06 НО 1 Н 02 АВ СА СВ ВА АС ВС Таблица 2 02 00 04 03 05 01 В 2 В 4 В 6 В 5 ВЗ В 1 внешние двоичные счетчики тактовых1импульсов. На процессор возложенафункция более высокого уровня -функция управления углом отпираниявентилей преобразователя, которая 5состоит из следующих более мелкихфункций: Ф 1 - управление работойсистемы прерываний самого процессора Ф 2 - прием заданного значения,угла отпирания или заданного закона 10его изменения, а также информациио значении сигнала обратной связи;ФЗ - управление приемом информациио состоянии напряжений питающейсети; Ф 4 - анализ входной информации 15и выбор следующего отпираемого вентиля; Ф 5 - расчет необходимого угла отпирания для выбранного вентиля; Ф 6управление работой внешних счетчиковтактовых импульсов, в том числе: 20Ф 6.1 - выбор соответствующегосчетчика,Ф 6,2 - занесение кода угла отпирания в выбранный счетчик,Ф 6,3 - запуск выбранного счетчика,25Ф 6.4 - прием прерывания (т.е. сигнала о том 1 что заданный интервалвремени уже отсчитан),ф 6.5 - сброс сигнала прерываниясработавшего счетчика, 30. Логическая переменная на входах регистра 41Диаграмма (фиг. 3) Линейное напряжение Разряд(бит) выводимогокода Номер включаемого вентиля ф 7 - выдача сигнала на включение выбранного вентиля. Здесь перечислены функции процессора, а именно только те, которые необходимы для выполнения основного назначения устройства - управления вентильным преобразователем. При реализации описанного алгоритма управления, основанного на использовании средств прерывакня, эти функции занимают всего лишь около 2,57 машинного времени процессора. При этом внешний блок счетчиков, выполняя функцию сче" та тактовых импульсов внешнего задающего генератора, работает непрерывно и параллельно с процессором. В резуль тате такой организации аппаратных и программных средств на процессор можно дополнительно возложить функции диагностики технического состоянФя, текущего контроля параметров технологическогр процесса, сигнализации, выдачи сообщений обслуживающему персоналу, поиска оптимального режима и др. Это приводит к расширению функциональных воэможностей устройства путем сокращения машинного времени, затрачиваемого микропроцессором на управление углом отпирания вентилей,Таблица 11146731 23 Таблида 31 Входной двоичный код вразрядах Зона 05 0302 01 00)и СА . ВА ВС АС 1 1 0 0 0 1 1 В 1 1 О 0 0 1 1 2 В 2 0 0 00 0 0 1 1О О О 1 1 1 1 111 0 Включаемыйвен- тиль 1 1 3 ВЗ 1 0 4 В 4 0 0,5 В 5 0 0 6 Вб Входной двоичный код в разрядах1146781 авитель В.Бунакед М.Кузьма Т Н.Данкул Подписноеомитета СССР 1378/ ткрытиикая наб., д.4 о 42 Тираж 646 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рау1146781 10 25 ными нуль-органом и формирователемимпульсов синхронизации в каждом изканаловразделительный трансформатор, первичные разные обмотки которого соединены в треугольник и подключены К.питающей сети, а вторичныесоединены в звезду и подключены ксоответствующим парам нуль-органов,одного для положительных, а другогодля отрицательных значений соответствующего линейного напряжения питающей сети в каждой паре, управляемыйшестибитный регистр на шести элементах 2 И с шестибитными информационными входом и выходом и входом управления к шестибитному: элемент 6 И-НЕ,причем выходы нуль-оганов подключенык шестивходовый информационному входу управляемого регистра, выход которого подсоединен к информационномувыходу блока, вход управления которого соединен с входом управления регистра, при этом выходы, нуль-органовчерез соответствующие формирователиИмпульсов синхронизации связаны с 1Изобретение относится к электротех нике, а именно к управлению вентиль- ными преобразователями, работающими от сети переменного тока с использованием методов цифровой обработки 5 информации, и может быть применено в регулируемом электроприводе постоянного тока.Известно устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее генератор тактовых импульсов, нуль-органы, счетчики тактовых импульсов, преобразователи входного аналогового сигнала в код, логические блоки и схемы сравнения кодов и выдачи сигналов на включениевентилей в момент равенства кодов 13Недостатками этого устройстваявляются наличие преобразователей аналогового сигнала в код и электронная перестройка частоты генераторатактовых импульсов, что снижает еготочность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для прямого цифрового управвходами элемента 6 И-НЕ, выход которо го подсоединен к импульсному выходу блока.3. Устройство по пп.1 и 2, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что блок счетчиков тактовых импульсов содержит два нереверсивных вычитающих счетчика тактовых импульсов анодной и катодной групп мостового вентиль- ного преобразователя соответственно, блок управления счетчиками и блок определения приоритета счетчиков, причем вход тактирования блока подсоединен к счетным входам счетчиков, кодовые входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока счетчиков, управляющий вход которого связан через блок управления счетчиками с входами записи кода, сброса и разрешения счета счетчиков, выходы которых подключены к соответствующим входам блока определения приоритета счетчиков, выход которого подсоединен к импульсному выходу блока счетчиков. 2ленин с помощью микропроцессора дуальным тиристорным преобразователем переменного тока в постоянный, содержащее микропроцессор, программно- задающее устройство, внешние часы, датчик нуля тока, устройство ввода для синхронизации с сетью трехфазного тока, устройство вывода для управления тиристорами, моностабильный селектор"и блок усиления и распределения отпирающих импульсов 2.Недостатком известного устройства является наличие моностабильного селектора и внешних часов, используемых для организации опроса микропроцессором устройства ввода с некоторой достаточно высокой частотой, что приводит к снижению точности регулирования напряжения и тока вентильного преобразователя. Другим недостатком является использование одного из внутренних регистров микропроцессора в качестве счетчика для отсчета углов отпирания вентилей тиристорного моста. Это приводит к загрузке микропроцессора непроизводительной работой в1146качестве счетчика импульсов и, следовательно, сужает возможности использования микропроцессора для расчета, выбора и реализации различных законов управления вентильным преобразователем.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем сокращения машинного времениг затрачиваемого микропроцессором10 на упавление углом отпирания вентилей.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным преобразователем, содержа щее задающий генератор тактовых импульсов, микропроцессорный вычислительный блок, включающий в себя микропроцессор с двумя входами прерывания, программно-задающий блок, блок 20 параллельноо ввода и два блока параллельного вывода информации, блок распределения отпирающих.импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам 25 вентилей преобразователя, а входы под. ключены к выходам первого блока вьвода информации, блок нуль-органов и регистратора полярностей фаз трехфаэ.ной питающей сети, входы которого подЗО соединены к питающей сети, содержащий шестибитйый информационный и импульсный выходы, снабжено блоком счетчиков тактовых импульсов с. входом тактирова ния импульсным Выходом дВумя инфор 35 мационными и одним управляющим входами, блок нуль-органов и регистратора полярностей фаз снабжен входом управления, причем шестибитнцй информационный выход блока нуль-органов и ре гистратора полярностей фаз подключен к информационному входу блока ввода информации, управляющий выход которого подсоединен к входу управленияблока нуль-органов и регистратора полярностей фаз,импульсный выход ко-торого подключен через блок ввода информации к первому входу прерываний микропроцессора для запуска подпрограммы обслуживания прерьваний 50 от нуль-органов, информационные и управляющий выходы второго блока вывода информации подсоединены соответственно к первому и второму информационным и управляющему входам блока счетчиков, вход тактирования которого подключен к выходу задающего генератора тактовых импульсов, а импульс 781 4ный выход " к второму входу прерываний микропроцессора для запуска подпрограммы обслуживания прерыванийот счетчиков тактовых импульсов.Блок нуль-органов и регистратораполярностей Фаз содержит шесть каналов преобразования информации о состоянии полярностей фаэ напряженийтрехфазной питающей сети с последовательно соединенными нуль-органом иформирователем импульсов синхронизации в каждом из каналов, разделительный трансформатор, первичные фаэнцеобмотки которого соединены в треугольник и подключены к питающей сети, а вторичные соединены в звездуи подключены к соответствующИМ парамнуль-органов, одного для положительных, а другого для отрицательных эна.чений соответствующего линейного напряжения питающей сети в каждой паре,управляемьй шестибитный регистр нашести элементах 2 Ис шестибитнымиинформационными входом и выходом управления и шестивходовый элемент 6 ИНЕ,фпричем выходы нуль-органов подключены к шестибитному информационномувходу управляемого регистра, выходкоторого подсоединен к информационному выходу блока, вход управления которого соединен с входом управлениярегистра, при этом выходы нуль-органов через соответствуецие формирователи импульсов синхронизации связаны свходами элемента БИ-НЕ, выход которого подсоединен к импульсному выходублока,Блок счетчиков тактовых импульсов содержит два нереверсивных вцчитающих счетчика тактовых импульсов анодной и катодной групп мостового вентильного преобразователя соответственно, блок управления счетчиками и блок определения приоритета счетчиков, причем вход тактирования блока подсоединен к счетным входам счетчиков, кодовые входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока счетчиков, управляющий вход которого связан через блок управления счетчиками с входами записи кода, сброса и разрешения сче-Ф та счетчиков, выходы которых подключены к соответствующим входам блока определения приоритета счетчиков, выход которого подсоединен к импульсному выходу блока счетчиков.1 О На фиг. 1 приведена. функциональная схема устройства для управлениятрехфазным мостовым вентильным преобразователем; на фиг. 2 - принципиальная схема блока нуль-органов 5и регистратора полярностей фаз; .нафиг, 3 - временные диаграммы напряжений и токов, поясняющие работуустройства; на фиг. 4 - структурныесхемы алгоритмов основной частиуправляющей программы и подпрограммобслуживания прерываний.Устройство содержит блок 1 нульорганов и регистратора полярностейфаз трехфазной питающей сети, микропроцессорный вычислительный блок 2(управляющая микро-ЭВМ, микрокомпьютер), программно-задающий блок 3,микропроцессор 4 с системой прерываний, блок 5 параллельного ввода информации, блоки 6 и 7 параллельноговывода информации, шины 8 управленияшины 9 адреса, шины 10 данных, арифметико-логическое устройство 11 микропроцессора, устройство 12 управля 25ющей памяти микропроцессора, устройство 13 управления выполнением операций микропроцессора, интерфейс 14микропроцессора, вход 15 прерываниямикропроцессора от блока нуль-органов и регистратора полярностей фаз,вход 16 прерывания микропроцессораот блока счетчиков, блок 17 счетчиков тактовых импульсов, задающий генератор 18 тактовых импульсов, счетчики 19 и 20 тактовых импульсов катодной и анодной групп вентильногопреобразователя соответственно, блок21 управления счетчиками, блок 22определения приоритета счетчиков, 40информационные входы 23 и 24 блокасчетчиков, управляющий вход 25 бло. ка счетчиков, блох 26 распределенияотпирающих импульсов, информационныйвыход 27 блока нуль-органов и регист ратора полярностей фаз, канал 28для ввода информации о заданном значении угла отпирания, канал 29 дляввода дискретного сигнала обратнойсвязи, импульсный выход 30 блока 50нуль-органов и регистратора полярностей фаз, выход 31 прерывания блокапараллельного ввода информации,управляющий вход 32 блока нуль-органов и регистратора полярностей фаз, 55разделительный трансформатор 33,каналы 34-39 преобразования информации о состоянии полярностей фаз напряжений трехфаэной питающей оети, шестивходовый логический элемент 6 ИНЕ 40, управляемый регистр 4 1, разделительный диод 42, резисторы 43 и 44, опорный диод 45, базовый 46 и коллекторный 48 резисторы усилителя-нормализатора, резистор 47 смещения усилителя-нормалиэатора, транзисторы 49, конденсатор 50, резистор 51 дифференцирующей цепи, разделительный диод 52, базовый 53 и коллекторный 54 резисторы, транзистор 55, вход 56 управ ления регистром 41, нуль-орган 57 с усилителем, формирователь 58 импульсов синхронизации.Устройство предназначено для цифрового микропроцессорного управления вентильным преобразователем. Силовая часть вентильного преобразователя представляет собой выпрямительный шестивентильный мост, состоящий из анодной и катодной групп управляемых вентилей, например тиристоров (фиг.1) Зажимы переменного тока моста подключены к трехфазной сети. Выпрямительный мост питает в общем случае активно-индуктивную с противо-ЭДС нагрузку. Так как все вентили моста управляемые, мост является полностью управляемым и симметричным. Управляющие электроды тиристоров присоедине ны к соответствующим выходам блока распределения отпирающих импульсов предлагаемого устройства.Входной информацией для предлагаемого устройства служат линейные напряжения трехфазной питающей сети, 0 цЬ 1 ьов 11 с и их инверсии 11,а 11 сУ, . Каждому из этих шести напряжений соответствует свой нуль-орган, которые объединены в блок 1 нуль- органов и регистратора полярностей фаз (фиг, 2). Входы нуль-органов связаны с соответствующими фазами трехфазной питающей сети, а выходы через специальные формирующие и логические схемы подключены к входу устройства ввода микропроцессорного вычислительного блока 2.Микропроцессорный вычислительный блок 2 представляет собой программмируемое, управляющее в реальном масштабе времени специализированное вычислительное устройство, в состав которого входят программно-задающий блок 3, микропроцессор 4, блок 5 ввода и блоки 6 и 7 вывода информации, связанные между собой шинами 81 О управления, адреса 9 и шинами 10 данных. В качестве такого вычислителЬного блока может быть также использована миниатюрная вычислительная машина (микро-ЭВМ, микрокомпью тер), выполненная на основе какого" либо кбнкретного микропроцессорного набора.Программно-задающий блок 3 представляет собой сочетание перепрограммируемого запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства и служит для хранения программы работы, констант и переменных данных, получаемых от внешних 15 устройств и в результате вычислений.Микропроцессор 4 состоит из стандартных узлов: БИС регистрового арифметико-логического устройства 11, устройства 12 управляющей памяти, БИС 20Ууправления выполнейием операций 13 и интерфейса 14 (согласующего устройства) для связи микропроцессора с каналом шин адреса, данных и управления. В состав БИС управления выполнекием операций 13 входит система прерываний микропроцессора, которая имеет два входа 15 и 16 в виде отдельных шин. Работа основной программы устройства может быть прервана либо 30 от воздействия блока 1 (от нуль-органов) по входу 15, либо от блока 17 программно-управляемых счетчиков по входу,16. При этом микропроцессор переходит на соответствующую подпро- З 5 грамму обслуживания прерывания.Блок 17 счетчиков тактовых импульсов содержит два двоичных нереверсив ных вычитающих счетчика 19 и 20 тактовых импульсов, блок 21 управления 40 счетчиками и блок 22 определения приоритета счетчиков, Счетчики 19 и 20 могут загружаться двоичными кодами и управляться программно по шинам адреса 9, данных 10 и управления 8 45 через блок 7 параллельного вывода информации, Для этого информационные выходы 5 лока 7,подсоединены к информационным входам 23 и 24 счетчиков, а управляющий выход - к входу 25 5 О блока 21 управления счетчиками, Счетчики 19 и 20 служат для отсчета временных интервалов, соответствующих заданным или рассчитанным значениям угла -.Ы, отпирания вентилей. Счетчик 19 служит для отсчета углов отпирания вентилей катодной группы моста, а счетчик 20 - анодной группы. Счетчики 19 и 20 ведут счет тактовых импульсов от задающего высокочастотного генератора 18 тактовых импульсов, выход которого связан со счетными входами счетчиков. Выходы счетчиков подключены к входам блока 22 определения приоритета счетчиков, выход которого образует импульсный выход блока 17, который в свою очередь подсоединен к входу прерываний микропро- . цессора 4 для запуска подпрограммы обслуживания прерываний вычислительного блока 2 от счетчиков 19 и 20 тактовых импульсов.Каждый из счетчиков 19 и 20 является нереверсивным, синхронным и снабжен триггером окончания счета. Счетные входы счетчиков 19 и 20 объединены и связаны через элемент разрешения счета с входом тактирования блока 17. Информационные входы отдельных триггеров каждого из счетчиков 19 и 20 отбразуют информационный параллельный кодовый вход для эагруэ ки начального кода отмеряемого угла отпирания. Кодовые вхопы счетчиков 19 и 20 подключены соответственно К информационным входам 23 и 24 блока 17.управляющий вход 25 блока 17 связан через блок 21 управления счетчиками с входами записи ( установочньм), сброса и разрешения счета счетчиков 19 и 20. Выходы триггеров окончания счета счетчиков 19 и 20,подключены к соответствующим входам блока 22 определения приоритета счетчиков, а выход последнего подсоединен. к"импульсному выходу блока 17. Блок 22 определения приоритета счетчиков мо. жет иметь различную конструкцию и может быть выполнен, например, по стандартной логи.:еской схеме разделения 2 ИЛИ. В этом случае он осуществляет равный приоритет счетчиков 19 и 20 тактовых импульсов.Точность регулирования угла отпирания зависит от выходнои частоты генераторатактовых импульсов, которая выбирается в пределах от 1 до,.100 кГц,. и от числа двоичных разрядов счетчика, которое колеблется от 8 до 12.Блок 26 служит для окончательного Формирования, усиления и распределения отпираюЩих импульсов по вентилям преобразователя. Для этого информационный вьжод микропроцессора 4 связан шинами 8-10 с входом блока 261146 распределения импульсов, через блок 6 параллельного вывода дискретной информации.Блок 5 параллельного ввода служит для ввода в микропроцессорный модуль дискретной информации и имеет несколько входов (каналов ввода), задаваемых их адресами: канал 27 для ввода дискретной информации от регистратора полярностей Фаз блока 1, 10 канал 28 для ввода информации о заданном значении угла отпирания, канал 29 для ввода дискретного сигнала обратной связи по току или напряжению вентильного преобразователя и 15 т,п. Блок 5 ввода имеет также вход 30 и выход 3 1 для передачи импульсного сигнала прерывания, выработанного каким-либо внешним блоком, В предлагаемом устройстве прерывание 20 программы осуществляется при наступ ленни момента перехода через нуль какого-либо линейного напряжения трехфазной питающей сети от импульса, который формируется нуль-органа ми блока 1. Для этого импульсный выход блока 1 подключен к входу 15 устройства 13 управления микропроцессора через вход 30 и выход 3 1 по прерыванию блока 5 ввода. Канал 32, Зр соединяющий блоки 1 и 5, служит для передачи сигналов управления "ввод" микропроцессорного вычислительного блока 2 в блок 1.Блок 1 нуль-органов и регистрато- З ра полярностей Фаз содержит (фиг.2) разделительный согласующий трансформатор 33, шесть каналов 34-39 преобразования информации о состоянии полярностей фаз напряжений пи тающей сети с последовательно соединенными нуль-органом 57 и Формирователем 58 импульсов синхронизации, в каждом из каналов, управляемый шести- битный регистр 4 1 на шести логических элементах 2 И с шестибитными информационными входом и выходом 27 и входом 56 управления и шестивходовый логический элемент 6 И-НЕ 40. Первичные обмотки Фаз разделительного тран-о сформатора 33 соединены в стандартную схему треугольника и подключены к трехфазной питающей сети, а вторичные соединены в звезду и подключены к входным зажимам нуль-органов. у Иэ шести нуль-органов блока 1 три, принадлежащие каналам с номерами 34, 36 и 38, регистрируют переход питаю 781 10 щих линейных напряжений от отрицательных значений к положительным, а остальные три, принадлежащие каналам с номерами 35, 37 и 39 - от положительных значений к отрицательным. Выходы нуль-органов связаны через транзисторные Формирователи импульсов с соответствующими входами шестивходового логического элемента 40, осуществляющего логику 6 И-НЕ, Выход этого элемента является импульсным выходом 30 блока 1 и присоединен к входу по прерыванию устройства 5 ввода.Внутреннее устройство каналов 34- 39 преобразования информации о состоянии полярностей Фаз напряжений питающей сети и входящих в них нуль- органов и Формирователей импульсов синхронизации может быть различным. На Фиг. 2 представлен один из самых простых вариантов выполнения нуль- органов и Формирователей.Нуль-орган любого из каналов 34- 39 преобразования информации о состоянии полярностей фаз напряжений питающей сети содержит в свою очередь входную цепь и транзисторный усилитель-нормализатор. Например, нуль- орган 57 канала 35 содержит разделительный диод 42 с токоограничиваюпдм резистором 43, опорный диод 45 с токоограничивающим резистором 44и усилитель на транзисторе 49. Цепочка последовательно соединенныхразделительного диода 42 и резистора43 включена между началом обмотки соответствующей Фазы и общейточкой звезды Фаз вторичной обмотки трансФорматора 33. Цепочка последовательно "соединенных резистора 44 и опорного диода 45 подключена параллельно резистору 43.Входная цепь предназначена для согласования величины входного переменного напряжения с уровнем входных сигналов транзисторного усилителянормалиэатора и ТТЛ-логики и дляформирования сигнала логической "1"в течение первого или второго полупериода переменного напряжения, т.е,для выбора нужного полупериода. Навыходе этой цепи, т.е. на опорномдиоде 45, проводящем ток в прямом направлении, получается прямоугольный импульс той или другой полярности в зависимости от выбранного полу- периода.11 1146781 12Транзисторный усилитель-нормали, ненных конденсатора 50 и резистора затор содержит транзистор 49 п-р-п-51, подключена между выходом нуль- типа, базовый 46 и коллекторный 48 органа 57 (коллектор транзистора 49) резисторы, а также резистор 47 .смеще- и "общим" проводом, Она служит для ния. Вход усилителя-нормализатора 5 Формирования узких импульсов напряжеподключен параллельно диоду 45. Уси- ния в момент перехода линейного налитель-нормализатор служит для усиле- пряжения 11 д через нулевое значение. ния и ограничения импульсов, подавае- Выходной транзисторный усилитель мых от входной цепи, а также приведе- выполнен по схеме с общим эмиттером ния их к уровням логической " 1" и 1 О и содержит транзистор 55, базовый 53 логического "О". Схема усилителя- и коллекторный 54 резисторы. Вход нормализатора меняется в зависимости транзистора усилителя через раэделиот того, в каком полупериоде входно- тельныйдиод 52 подключен параллель- го переменного напряжения он формиру- но резистору 51 дифференцирующей ет сигнал логической"1". Если он 15 цепи. Разделительный диод 52 служит Формирует сигнал логической " 1" в для "блокирования" отрицательного первом полупериоде, а сигнал логичес- импульса, сформированного дифференкого "О" во втором, он выполняется цирующей цепью. Транзистор 55 открыло схеме эмиттерного повторителя. вается только в те промежутки времеПри этом он не имеет резистора сме- Ю ни, когда от последней приходят по- щения, а резистор 48 нагрузки стоит ложительные узкие импульсы. Соответв цепи эмиттера. По такой схеме вы- ственно в эти же промежутки времени полнены нуль-органы каналов 34, 36, на выходе усилителя, т,е. на коллеки 38. торе транзистора 55, вырабатываютсяЕсли он Формирует сигнал логичес узкие импульсы напряжения, инверти 11 11кой 1 :во втором . полупериоде, а рованные относительно положительного сигнал логической О в первом, он уровня напряжения питания +5 В. выполнен по схеме с общим эмиттером,- Устройство остальных каналов реПри этом он снабжен резистором 47 образования информации о состоянии смещения, который включен между плю полярностей фаз напряжений питающейсовой шиной источника и баЬой, а на- ; сети аналогично, отличия заключаются грузочный резистор 48 включен в цепи лишь в точке подключения входной цеколлектора трацзистора 49. По такой пи, направлении проводимости раздели-. схеме выполнены нуль-органы каналов тельного 42 и опорного 45 диодов и 35, 37 и 39. конфигурации схемы усилителя-нормалиСовокупность шести нуль-органов затора.образует шестиканальный регистратор , Выходы Формирователей импульсов полярностей фаз напряжений питающейвсех шести каналов 34-39 преобраэовасети, имеющий шестибитный выход. ния информации подсоединены к соотНапряжение на выходе любого усили ветствующим входам шестивходового теля-нормализатора является информа- логического элемента 6 И-НЕ 40 котоЭ ционным выходным сигналом для сост- рый осуществляет логику ИЛИ для ин-ветствующего канала регистратора по- версных значений сигналов на его вхо" лярностей фаэ, поэтому для передачи дах. Следовательно на выходе элеменэтого сигнала выход любого усилителята 40 вырабатывается серия узких имнормализатора соединен с информацпон- пульсов положительной полярностиУ ным входом соответствующего двухвхо-. частота которых равна шестикратной дового элемента 2 И управляемого ре- частоте питающей сети. Каждый из гистра 41 передачи информации. этих импульсов появляется в момейт .В состав любого из каналов 34-39 5 о перехода какого-либо из линейных преобразования информации 34 входит напряжений сети через нуль, Выход формирователь импульсов синхрониза- элемента 6 И-НЕ 40 образует импульсции. Например, формирователь 58 им- ный выход 30 блока 1, который в свою пульсов синхронизации, входящий в очередь подключен к импульсному вход состав канала 35, содержит дгАферен блока 5 ввода информации, выход 31 цирующую цепь и выходной транзистор- которого подсоединен к входу 15 пре/ный усилитель. Дифференцирующая цепь, рываний микропроцессора 4. При по- :состоящая из последовательно соеди- ступлении импульса синхронизации свыхода 30 блока 1 наступает прерывание основной программы процессора и запускается подпрограмма обслуживания прерываний от нуль-органов.Управляемый регистр 41 передачи 5 информации выполнен на шести двухвходовых Йогических элементах 2 И.Первые входы этих элементов образуют информационный вход регистра 41 и подсоединены к выходам соответствующих нуль-органов каналов 34-39. Вто рые входы этих элементов объединены к шине 56 управления регистра 41 канала 32 управления блока 1, по которой передается управляющий сиг нал "Ввод" от блока 3 параллельного ввода информацииШестибитный выход управляемого регистра 41 является информационным выходом 27 блока 1 нуль-органов и регистратора поляр ностей фаз, который подключен к информационному входу блока 5 ввода информации.Устройство для упавления вентильным преобразователем работает следу ющим образом.После включения электропитания и запуска программы программно- задающий блок 3 микропроцессорного вычислительного блока 2 выполняет ЗО первоначальные сброс и установку всех внешних устройств и блоков, включает систему прерьваний микропроцессора 4 и вырабатывает определенный закон управления. Заданное значение угла отпирания, например, в двоичном коде считьвается микропроцессором через блок 5 ввода по каналу 28, корректируется в соответствии с сигналом обратной связи, 40 вводимым по каналу 29, согласно выработанному закону управления и подготавливается к выдаче его на информационные входы 23 и 24 программноуправляемых счетчиков 19 и.20. 45Блок 2 нуль-оргайов и регистратора полярностей фаз на своем выходе 30 вырабатывает после каждого момента перехода одного из линейных напряжений сети через нулевой уровень узкий импульс, поступающий через устройство 5 ввода на вход 15 системы прерываний микропроцессора 4, Так как временная задержка появления этих импульсов после соответствующих моментов перехода через нулевой уровень незначительна, то практически эти импульсы можно считать совпадающими с моментами естественного отпирания вентилей. Импульсы, генерируемые блоком 1, играют роль импульсов синхронизации работы устройства с переменными напряжениями питающей сети.Весь период изменения каждого питающего напряжения импульсами синхронизации разбивается на шесть интервалов - зон сетевого напряжения. Каждая зона характеризуется определенным кодом на выходе регистратора полярностей фаз (РПФ) блока 1. В интервале длительности одной зоны значение этого кода остается неизменным. Если бы полупроводниковый силовой мост вентильного преобразователя (ВП) был неуправляемым, т.е. выполнен не на тиристорах, а на диодах, то с наступлением каждой очередной зоны вступал бы в проводящее состояние очередной вентиль. Из этого следует, что эоны сетевого напряжения можно пронумеровать в порядке очередности включения вступления в проводящее состояние вентилей диодного моста,В любой момент времени на входах регистра. 41 имеется информация о текущем состоянии полярностей фаэ линейных напряжений. Эта информация считывается микропроцессором 6-бит" ным параллельным кодом по каналу 27 через устройство 5 ввода путем подачи сигнала логической "1" (сигнал "Ввод" ) на управляющий вход 56 регистра 4 1 (фиг. 2). Разрядам этого кода соответствуют следующие нуль- органы и линейные напряжения (см. табл, 1).Устройство 6 вывода данных связано с управляющими электродами вентилей силового моста через фор- мирователи блока 26 распределения отпирающих импульсов таким образом, что каждому разряду (биту) выводимого байта информации соответствует определенный вентиль моста. Соответ ствие битов кода, выдаваемого микро процессорным модулем 2 через устрой ство 6 вывода и блок 25, .Управляемым вентилям моста устанавливается табл. 2В интервале каждой из зон сетевого напряжения может быть произведено включение только одного, очередного, вентиля моста, при этом предыдущийвентиль продолжает проводить ток, авентиль, предшествовавший предыдущему, выходит из состоянияпроводимости. В табл. 3 указано, по какому коду байта входной информации соответствует код байта выходной информации, т.е; такие вентили могут бытьвключены в той или иной зоне. Из табл. 3 следует, что единичному состоянию бита выходного кода соответствует высокий уровень напряже-,ния на управляющем электроде тиристора, нулевому состоянию - отсутствие напряжения, 15Выдавая в определенные моментывремени единичные коды через устройство 6 вывода и затем снимая их,микропроцессор в последовательности,задаваемой программой, и в соответствии с входными воздействиями осуществляет включение выбранных вентилей, т.е. управление вентильным преобразователем,Иикропроцессорный модуль 2 работает в течение всего времени функционирования предлагаемого устройствадля управления вентильным преобразователем с момента включения его электропитания по программе, хранящейсяв его запоминающем устройстве, в соответствии с алгоритмом, приведеннымна фиг. 4.Как следует из фиг. 4, алгоритмфункционирования устройства состоит 35из трех частей, которые соответствуют основной программе и двум подпрограммам прерывания. Основной програм;ме соответствуют блоки А 1-Аб блок,схемь алгоритма. Подпрограмме прерывания от нуль-органов соответствуютблоки А 7-А 14, подпрограмме прерывания от программно-управляемых счетчиков (ПУС) - блоки.А 15-А 18.Программа работает циклически, 45по тактам, начало каждого такта соответствует переднему фронту импуль"са синхронизации (фиг. 3). Каждаязона сетевого напряжения соответствует одному такту управления, в кото;50ром производится расчет значения угла Й;отпирания, определение и выдача,соответствующего выходного кода наотпирание вентилей. Импульсами синхрониэации, приходящими от нуль-орга 55,нов блока 1, осуществляется .прерыва"ние основной программы шесть раз эапериод. В каждом такте микропроцес 7 дсИ П ЗГ 2 Пс агссоз Далее умножается на соответствуюирюймасштабный коэффициент и подготавлиФвается к выдаче его на информационсор считывает системную информацию,например по каналу 28 - заданное значение выходной координаты (напряжения илн тока на выходе ВП), код режима работы и др,Пусть для определенности вентильный преобразователь работает в режиме регулирования напряжения П,1 постоянного тока на активно-индуктивной нагрузке. В этом случае по каналу 28 считывается в двоичном кодезаданное значение выходного напряженйя П 1 з.По каналу 29 с датчика считывается в двоичном коде значение сигналаобратной связи, т,е. технологическаяинформация о контролируемом параметре, В нашем случае таким параметромявляется фактическое значение выход.ного напряжения П 1Примем, что устройство управленияВП работает с разомкнутой обратнойсвязью (К =0), а закон управлениясоответству т отработке ступенчатоговходного сигнала постоянного значения бесконечной длительности, поданного на входф 28 в момент времениНиже приведено описание блоков алгоритма, соответствующее блок-схемена фиг. 4.Блок А 1 "Начало".Этому блоку соответствует запускосновной части управляющей программыБлок А 2 "Инициализация".В этом блоке микропроцессорныймодуль 2 выполняет первоначальныесброс, установку и исходное состояние всех внешних устройств и блокови подготовку рабочих ячеек памяти,включает систему прерываний микропроцессора 4 и включает в нее блоки1 и 17, способные вызвать прерывания.Блок АЗ "Определение начальногозначения угла отпирания".Заданное начальное значение 01Ойдонапример, в двоичном коде считываеТсямикропроцессором 4 через устройство5 ввода по каналу 28. Начальное значение угла отпирания вычисляется поформуле