МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, а также для регулирования частоты вращения этих двигателей.
Для управления такими двигателями известна система управления асинхронным двигателем 1, в которой управление инвертором осуществляется от недорогой 8-битовой микроЭВМ.
Недостатком устройства 1 является то, что сигналы задания частоты вращения, действительной частоты вращения и момента обрабатываются в аналоговом виде, что снижает надежность устройства.
В качестве прототипа выбрано известное устройство 2, включающее в себя сигнальный и главный микропроцессоры, которые обмениваются между собой через многобайтный регистр данных сигнального мифопроцессора. Сигнальный микропроцессор имеет несколько каналов таймера для генерирования импульсов широтно-импульсной модуляции в каждой из фаз асинхронного двигателя. Вход главного микропроцессора подключен к выходу сигнального мифопроцессора, формирующего запрос на прерывание. Также ко входу главного микропроцессора подключен пульт управления.
Сигнальный микропроцессор генерирует импульсы синхронизации, передний фронт каждого из этих импульсов инициирует прерывание главного микропроцессора для обновления регистров каналов таймера в соответствии со значением длительности импульса широтно-импульсной модуляции, загруженного в многобайтный регистр данных. Значение, загружаемое в многобайтный регистр данных таймера, вычисляет главный процессор в функции положения ротора асинхронного двигателя и требуемого тока статора. Скважность импульсов определяется в соответствии со значениями, записанными в регистры каналов таймера. При этом период импульса (или паузы) центрирован относительно переднего фронта синхроимпульса.
МКИ Н 02 М 7/48, Н 02 Р 5/28
Недостаток известного устройства 2 заключается в том, что оно не обеспечивает достаточной надежности и долговечности его работы, а также возможностей увеличения быстродействия. Это объясняется тем, что в момент перехода с одной частоты вращения на другую последовательность импульсов управления транзисторами инвертора меняется на новую, существенно отличающуюся от предыдущей. Поэтому переключение транзисторов в эти моменты времени сопровождается возникновением дополнительных перегрузок по току и напряжению. В кривых выходного тока и напряжения возникают нежелательные изломо. Все это ухудшает энергетические и эксплуатационные показатели системо. Существенное увеличение быстродействия устройства не представляется возможным из-за весьма значительного объема вычислений, производимых основным и таймерным микропроцессорами.
Предлагаемой полезной моделью реализуется возможность использования микропроцессорной системы для быстродействующих электроприводов, а также решается задача сглаживания формы тока статора двигателя при переходе с одной частоты вращения на другую.
Технический результат заключается в увеличении быстродействия микропроцессорной системы управления асинхронным двигателем в целом, улучшении формы переходных процессов и повышении надежности работы преобразователя частоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в микропроцессорной системе управления асинхронным двигателем, содержащей пульт управления, подключенный к главному микропроцессору, а также сигнальный микропроцессор, подключенный к преобразователю частоты, выход которого соединен с асинхронным двигателем, между сигнальным и главным микропроцессором установлен двунаправленный асинхронный буфер.
Именно заявленная микропроцессорная система, два микропроцессора которой работают асинхронно, обеспечивает переход с одной частоты вращения двигателя на другую за минимальное время без возникновения дополнительных перенапряжений на транзисторах инвертора и тем самым достижение цели полезной модели. При изучении технических признаков.
отличающих заявляемую полезную модель от прототипа, было выявлено, что они обеспечивают соответствие критерию промышленная применимость.
На фиг. приведена структурная схема микропроцессорной системы управления. Пульт 1 управления подключен к главному микропроцессору 2, выводы шины данных которого подключены также к двунаправленному асинхронному буферу 3. К буферу 3 подключен сигнальный микропроцессор 4. Выходы сигнального микропроцессора подключены к управляющим входам преобразователя 5 частоты, к выходам которого подключен асинхронный электродвигатель 6. Блок главного микропроцессора 2 включает в себя собственно микропроцессор и контроллер клавиатуры и дисплея. На главный мифопроцессор 2 возложены функции связи с вышестоящей ЭВМ и пульта 1 управления, формирования кода задания скорости и общего управления. Связь главного мифопроцессора 2 и сигнального микропроцессора 4 осуществляется через двунаправленный буфер 3. Чтение и запись в данный буфер по одному и тому же адресу можно производить в один и тот же момент времени, что исключает необходимость синхронизации этих процессов. Сигнальный микропроцессор 4 содержит, кроме собственно микропроцессора, генератор несущей частоты и блок формирования задержек на открывание транзисторов преобразователя 5 частоты с автономным инвертором напряжения. Сигнальный микропроцессор 4 вырабатывает импульсы управления силовыАЛИ транзисторами преобразователя 5 частоты в соответствии с заданием, полученным от главного микропроцессора 2. Система управления может быть реализована на микропроцессорах семейства MCS-51 фирмы Intel или аналогичном.
Микропроцессорная система управления работает следующим образом.
Задание на частоту вращения электродвигателя вводится с пульта 1 управления или с другой ЭВМ. Главный мифопроцессор 2 формирует текущий сигнал задания и записывает его в двунаправленный асинхронный буфер 3. Сиг 1альный мифопроцессор 4 считывает для себя задание из буфера 3 не синхронизируясь с главным микропроцессором. Сигнальный мифопроцессор 4 формирует последовательности управляющих сигналов для реализации алгоритмов широтно-импульсной модуляции и посылает их в преобразователь 5 частоты, тем самым регулируя частоту вращения асинхронного двигателя 6. Особенность работы сигнального микропроцессора 4 заключается в том, что последовательности импульсов управления транзисторами инвертора, реализующие законы широтно-импульсной модуляции, рассчитываются заранее и заносятся в запоминающее устройство, а переход с одной последовательности импульсов на другую осуществляется путем предварительного поиска совпадающих значений, с которого и начинается цикл новой последовательности импульсов.
Предлагаемая микропроцессорная система, два микропроцессора которой работают асинхронно, обеспечивает переход с одной частоты вращения двигателя на другую за минимальное время без возникновения дополнительных перенапряжений на транзисторах инвертора, что увеличивает быстродействие микропроцессорной системы управления асинхронным двигателем в целом, улучшает форму переходных процессов и повышает надежность работы преобразователя частоты.
Источники информации:
1.Патент 5334924 США, МКИ Н02 Р 5/40, 1994
2.Патент 5317248 США, МКИ Н02 Р 5/28, 1994