CS268285B1 - Zapojení periferních obvodů aikropočítače pro přímé číslicové,řízení tyrlstorových měničů - Google Patents

Abstract

Zapojení spadá do oboru tyristorových měničů. Řeší se fázová řízení měničů proudu na bázi tyriatorů. Vý­ hodnost řeieného zapojení spočívá v tom, ie je velmi jednoduché, přičemi lze jedním mikropočítačem provádět jak regulaci měničů, tak i přímo generování zapalovacích impulsů. Z první vstupní svorkovnice je přiváděno synchronizační napětí přes galvanický oddělovač, součtový obvod, fázový detektor, napětím řízenému oscilátoru, jehoi výstup je zapojen na první vstup děliče frekvence, na druhý vstup čí­ tače a hodinové vstupy prvních časových obvodů. Výstup děliče frekvence Je připojen na druhý vstup fázového detektoru. Na interní sběrnici mikropočítače Je zapojen vícevatupový analogo-číslicový převodník skutečné hodnoty proudu měniče, dále dělič frekvence, čítač, první časovači obvody s výstupy zapalovacích impulsů.

Description

Vynález se týká zapojení periferních obvodů mikropočítače pro přímé číslicové řízení tyristorových měničů.

Dosud používaná zapojení řídicích obvodů a mikropočítači pro fázové řízení měničů proudu s polovodičovými ventily používají obvykle pro každý impulsní výstup oddělené časovači obvody. Při složitější struktuře měniče to přináší velké množství součástek, a tím i sníženou spolehlivost. Proudová smyčka jo často řešena analogově a přibývají zbytečné konverze řídicích veličin. Rovněž není uspokojivě řešena filtrace synchronizačního signálu, zejména při přechodových stavech v síti, vedoucí mnohdy k nevysvětlitelným poruchám v provozu.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení periferních obvodů mikropočítače pro přímé číslicové řízení tyristorových měničů podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že na první vstupní svorkovnici pro synchronizační napětí je svým vstupem připojen galvanický oddělovač, jehož první výstup je připojen na vatup prvního tvarovacího obvodu. Jeho výstup je připojen na vstup filtru, jehož výstup je připojen na vstup druhého tvarovacího obvodu. Jeho výatup je připojen na první nastavovací vstup čítače. Druhý výstup galvanického oddělovače je připojen na první vstup fázového detektoru, jehož výstup je připojen na vatup napětím řízeného oscilátoru. Jeho výstup je připojen jednak na druhý vstup čítače, jednak na hodinové vstupy prvních časovačích obvodů a jednak na první vatup děliče frekvence. Jeho výstup je připojen na druhý vstup fázového detektoru, přičemž na druhou vstupní svorku pro skutečnou hodnotu proudu měniče je připojen vícevstupový analogo-čísllcový převodník. Jeho výstup jo připojen na Interní sběrnici mikropočítače, na kterou je dále obousměrně připojen čítač, dělič frekvence, *prvijíml vetupy první časovači obvody, řídicí obvod, vícenásobný bránový obvod a druhé časovači obvody. Jejich výstupy jsou připojeny na druhé vstupy hradel, jejichž první vstupy jsou připojeny na výstup vícenásobného bránového obvodu. Výstupy prvních časovačích obvodů jsou připojeny na řídicí obvod a výstupy hradel jsou připojeny na výkonové zesilovače zapalovacích impulsů řízených tyrietorů měničů.

Alternativní provedení spočívá v tom, že na výstup galvanického oddělovače je zapojen vstup součtového obvodu, jehož výatup je připojen na vstup fázového detektoru.

Výhodnost řešení podle vynálezu spočívá v tom, že jedním mikropočítačem je možná nejen regulace měničů, ale i přímé generování zapalovacích impulsů, a to i pro několik nezávislých smyček. Odpadají i komplikace s komunikací mezi jednotlivými funkčními bloky a lze též enadno aplikovat vlečné regulace či adaptivní řízení. Výhody zapojení vyniknou zejména při použití mikroprocesorů ae zvýěeným hodinovým kmitočtem. Zapojení neobsahuje nastavovací prvky a jakákoliv změna funkce ee dosáhne pouze změnou programu. Správnost funkce lze ověřit jednoduchým testovacím programem, takže zapojení jo výhodné pro vývoj, výrobu i provoz. Konstrukčně je možno - umístit všechny součástky na jedinou desku,, snadno výměnnou při poruše.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení, jehož schéma zapojení je znázorněno na připojeném výkresu.

Na první vstupní svorkovnici V pro synchronizační napětí s počtem N fází a frekvencí F, které jsou shodné s napájecí soustavou tyristorových měničů, je připojen stejným počtem vodičů, jako je počet fází, vstup galvanického oddělovače 1_. Galvanický oddělovač. může být realizován pomocí optoelektronické vazby, nebo transformátorů apod. První výatup galvanického oddělovače 1. je jednovodičový a je připojen na vstup prvního tvarovacího obvodu £· První tvarovací obvod £ může být tvořen komparátorem. Výstup prvního tvarovacího obvodu £ je připojen na vstup filtru 2» který je tvořen dolní propustí konstantním zpožděním. Výstup filtru 2 připojen ne vstup druhého tvarovacího obvodu 8 s hyeterezí a zvýieným prahem. Tento druhý tvarovací obvod může být opět tvořen komparátorera. Výstup druhého tvarovacího obvodu .8 je připojen na první nastavovací vstup Čítače χ. Druhý výstup galvanického oddělovače 1_ je připojen na vstup součtového obvodu 2. pomocí takového počtu vodičů, který je rovný počtu N tÁií. Součtový obvod χ ®ůže být tvořen odporovým součtovým členem. Při počtu N » 1 fází součtový člen χ odpadá. Výstup součtového členu χ je připojen na vstup fázového detektoru 2· Výstup fázového detektoru 2 je připojen na vstup napětím řízeného oscilátoru £. Fázový detektor 3 a napětím řízený oscilátor 4 jsou tvořeny v konkrétním provedení speciálním integrovaným obvodem. Výstup napětím řízeného oscilátoru £ je připojen jednak na druhý vstup čítače 2, jednak na hodinové vstupy prvních časovačích obvodů 10.1 až 10_xn a jednak na první vstup děliče χ frekvence. První časovači obvody 10.1 až lO.n mohou být tvořeny integrovanými obvody. Dělič £ frekvence je rovněž tvořen Integrovaným obvodem. Výstup děliče 2 frekvence je připojen na druhý vstup fázového detektoru 2· Na druhou vstupní svorkovnici X pro skutečné hodnoty proudů měničů je připojen vícevstupový analogo-číslícový převodník 16 vybavený analogovým pamítovým obvodem, tvořeným např. RC-členem. Jeho výstup je připojen na interní sběrnici mikropočítače 1§, na kterou je dále obousměrně připojen čítač 2» dělič 2 frekvence, prvními vstupy první časovači obvody 10.1 až 10.n_L řídicí obvod 11, vícebránový obvod 12 a druhá časovači obvody lízl *1 li-Dz Výstupy prvních časovačích obvodů 10_tl až 10.n jsou připojeny na vstupy řídicího obvodu 11. Výstupy druhých časovačích obvodů IJ^l až IJ.n jsou připojeny na druhá vstupy hradel 14_rl až 14.n, jejichž první vstupy jsou připojeny na výstup vícenásobného bránového obvodu 12. Výstupy I_±1 až I.n hradel 14.1 až 14.n jsou připojeny na výkonové zesilovače zapalovacích impulsů řízených tyristorových měničů, které nejsou znázorněny. Vícenásobný bránový obvod 1^ je tvořen integrovaným obvodem. Řídicí obvod 11 je vytvořen na bázi tranzistorů. Druhé časovači obvody 13^1 až 13·η a hradla 14.1 až 14_Λη jsou tvořeny Integrovanými obvody.

Funkce zapojení je následující.

Synchronizační napětí, s počtem N fází a frekvencí F, shodnými β napájecí soustavou měničů, je přivedeno z první vstupní svorkovnice £ na vstup galvanického oddělovače z něhož se přivádí signál vztažné ráze na vstup prvního tvarovacího obvodu £, z jehož výstupu se vede jako obdélníkové napětí na filtr £. Filtrované napětí je dále přivedeno na vstup druhého tvarovacího obvodu 2· íYvní hrana obdélníkového napětí na výstupu druhého tvarovacího obvodu 8, která nastavuje čítač 2, “á malé zpoždění, aby příliě neovlivnilo fázovou chybu při změně frekvence synchronizačního napětí. Druhá, neúčinná hrana obdélníkového napětí má podstatně větSÍ zpoždění, aby nikdy nedoělo nedokonalou filtrací k nastavení čítače 2 ^T protifázl. První tvarovací obvod 2« filtr £ a druhý tvarovací obvod 8 účinně potlačují zákmity, vyiSÍ harmonické a zejména kolísání amplitudy synchronizačního napětí.

• Synchronizační napětí, přivedené z druhého výstupu galvanického oddělovače £ na vstup součtového obvodu χ, es na jeho výstupu objeví jako obdélníkové výstupní napětí s frekvencí K.F, přičemž F je frekvence shodná s frekvenci napájecí soustavy měničů. Výstup fázového detektoru 2 říší kmitočet napětím řízeného oscilátoru £, který je k-násobken frekvence N.F a jeho perioda určuje časový krok čítače 2 » prvních časovačích obvodů 10.1 až 10.n, na jejichž hodinové vstupy je přiveden. K je dělicí konstanta děliče 2 frekvence. Čítač 2 traéněuje svůj obsah synchronně a kmitočtem P sítě, a je nastavován na počáteční hodnotu v intervalech odvozených od periody sítě. Jeho číselný obsah slouží k výpočtu relativního časového odstupu, který má uplynout od okamžiku tohoto výpočtu, až k okamžiku generování Impulsní kombinace přísluSné fáze, podle žádaného úhlu otevření měniče. Napětí, přivedená z výstupu

CS napětím řízeného oscilátoru £ na první hodinový vstup děliče £ frekvence, Je děleno konstantou X a je přivedeno z děliče £ frekvence na druhý vstup fázového detektoru £. Fázový detektor £, napětím řízený oscilátor £ a dělič £ frekvence tvoří fázový závěs. Správnou funkci synchronizačních obvodů neovlivní ani značné odchylky sítové frekvence. Mikropočítač 2£ vypočítává ze zadaného úhlu otevření a z příslušného stavu čítače £ relativní zpoždění zapalovacích impulsů tyristorů měniče a naplní jejich hodnotou první časovači obvody 10.1 až 10.n. Po uplynutí nastavené doby vyvolají tyto první časovači obvody 10.1 až 10.n přes bezprioritní řídicí obvod 11 přerušení běhu programu mikropočítače 15· Obslužný podprogram mikropočítače 1£ vyvolá nejprve sejmutí skutečné hodnoty proudu ze druhé vstupní svorkovnice X vícevstupového analogo-číslicového převodníku 16, a vyšle potom na příslušný výstup vícenásobného bránového obvodu 12 příslušnou kódovou kombinaci. Následuje aktivace příslušného druhého časovacího obvodu 13.1 až 13·η, který otevře příslušné hradlo 14.1 až 14.n na dobu, potřebnou pro otevření výkonových ventilů, tvořených tyriatory. Z výstupů 1.1 až I.n hradel 14.1 až 14.n jsou Impulsy přivedeny k zesílení ne znázorněným výkonovým zesilovačům.

Zapojením podle vynálszu lze výhodně řídit několik nezávislých měničů proudu, např. bloku cukrovarnických odstředivek.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zapojení periferních obvodů mikropočítače pro přímé řízení tyristorových měničů, vyznačující se tím, že na první vstupní Svorkovnici /Y/ pro synchronizační napětí je svým vstupem připojen galvanický oddělovač /1/, jehož první výstup je připojen na vstup prvního tvaroracího obvodu /6/, jehož výstup je připojen na vstup filtru /7/, jehož výstup je připojen na vetup druhého tvarovacího obvodu /8/, jehož výstup je připojen na první nastavovací vstup čítače /9/, druhý výatup galvanického oddělovače /1/ je připojen na první vstup fázového detektoru /3/, jehož výstup je připojen na vstup napětím řízeného oscilátoru /4/, jehož výstup je připojen jednak na druhý vstup čítače /9/, jednak na hodinové vstupy prvních časovačích obvodů /10.1 až 10.n/ a jednak na první vstup děliče /5/ frekvence, jehož výstup je připojen na druhý vstup fázového detektoru /3/, přičemž na druhou vstupní svorkovnici /X/ pro skutečnou hodnotu proudu měniče je připojen vícevetupový analogo-číslicový převodník /16/, jehož výstup je připojen na interní sběrnici mikropočítače /15/, na kterou js dále připojen obousměrně čítač /9/, dělič /5/ frekvence, prvními vetupy pr-vní časovači obvody /10.1 až 10.n/, řídicí obvod /11/, vícenásobný bránový obvod /12/ a druhé časovači obvody /13.1 až 13.n/, jejichž výetupy jsou připojeny na druhé vetupy hradel /14.1 až 14.n/, jejichž první vstupy jsou připojeny na výstup vícenásobného bráziorého obvodu /12/, přičemž výetupy prvních čaeovacích obvodů /10.1 až 10.n/ Jbou připojeny na řídicí obvod /11/ a výetupy /1.1 až I.n/ hradel /14.1 až 14^n/ jsou připojeny na výkonové zesilovače zapalovacích impulsů.

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že na výstup galvanického oddělovače /1/ je zapojen vstup součtového obvodu /2/, jehož výstup js připojen na vetup fázového detektoru /3/.