ПРОБЛЕМА РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРАХ

THE PROBLEM OF IMPLEMENTING A CONTROL SYSTEM FOR THYRISTOR RECTIFIERS ON MICROCONTROLLERS

Ivan Zelenkov

student, Komsomolsk-on-Amur State University,

Russia, Komsomolsk-on-Amur

Alexander Petukhov

scientific adviser, senior lecturer of the Department of «Industrial electronics and innovative technologies», Komsomolsk-on-Amur State University,

Russia, Komsomolsk-on-Amur

АННОТАЦИЯ

В большинстве практических случаев требуется регулировать выходные параметры электрических преобразователей. Это приводит к необходимости разработки управляемых выпрямителей. Создание системы управления на микроконтроллере вызывает проблемы, поэтому многие разработчики выбирают способы реализации при помощи аналоговых элементов, либо жесткой логики. Представлены результаты работы системы управления тиристорным выпрямителем на базе микроконтроллера.

ABSTRACT

In most practical cases, it is necessary to regulate the output parameters of electrical machines at constant current. This leads to the need to develop controlled rectifiers. Creating a control system on microcontrollers is fraught with problems, so many developers resort to implementation methods using either elementary elements or hard logic. The results of the operation of a microcontroller-based thyristor rectifier control system are presented.

Ключевые слова: система управления, тиристорный выпрямитель, микроконтроллер.

Keywords: control system, thyristor rectifier, microcontroller.

Главная функция и назначение системы управления тиристорного выпрямителя является обеспечение надежного отпирания тиристора в требуемый момент времени. Система управления формирует импульс отпирания на электрод управления тиристором необходимой мощности и длительности. Система управления должна обеспечивать следующие задачи:

- выдавать синхроимпульсы по напряжению сети питания на тиристоры данного преобразователя;

- обеспечение регулируемый сдвига по фазе импульсов управления;

- обеспечивать нормальную и стабильную работу при колебаниях амплитуды, помехах питающей сети.

В качестве примера, на электронном ресурсе «САЙТ ПАЯЛЬНИК» пользователь «e_c_c» представил свою реализацию трёхфазного тиристорного управляемого выпрямителя, где описывает структуру устройства, описывает каждую схему, ее назначение и кратко описывает работу устройства.

Рисунок 1. Схема системы управления выпрямителем, разработанная пользователем «e_c_c»

Так же он представил свои осциллограммы выпрямленного напряжения с разными углами сдвига.

Рисунок 1. Осциллограмма выходного напряжения выпрямителя

Рисунок 2. Осциллограмма выходного напряжения выпрямителя

Из осциллограмм видно, что при различных углах сдвига выпрямленное напряжение не однородно. Тиристорные ключи выпрямителя открываются неравномерно, из-за чего происходят скачки по напряжению, либо ранние или поздние открытия тиристоров.

В качестве другого примера будет рассматриваться собственный эксперимент с разработкой системы управления на микроконтроллере. Эксперимент будет проводиться в программе симуляции Proteus 8 Professional. Схема системы управления.

Рисунок 3. Схема системы управления

Данная система управления работает следующим образом: контакты PD0 и PD1 подключены к системе синхронизации, построенные на операционных усилителях, по схеме сравнения, которая выдает сигналы прохождения положительной, либо отрицательной полуволн переменного напряжения сети, а МК выдает сигналы управления на тиристорные ключи.

Написана простая программа для микроконтроллера, для исследования внутренних задержек МК.

Рисунок 4. Программа для микроконтроллера

Для простоты и наглядности частоту генерации пульсаций источника зададим равную 1 Гц. Построив схему в Proteus и указав путь к файлу программы разрешением HEX для МК запустим симуляцию и подключим виртуальный осциллограф к контактам синхронизации и управления МК. Канала С и D измеряют синхроимпульсы, А и В сигналы управления.

Рисунок 5. График осциллограммы сигналов синхронизации и сигналов управления

Из график видно, что при заданной задержки 5 мс осциллограммы сигналов управления выдаются гораздо позже, это связано с внутренними задержками МК.

Заключение

Существует проблема создания системы управления тиристорного выпрямителя на базе микроконтроллера. Главная причина, почему на микроконтроллере тяжело реализовать систему управления – это внутренние задержки. При выполнении программы микроконтроллер последовательно обрабатывает каждой строчки кода уходит время, обратное частоте тактирования самого микроконтроллера, из-за этого требуемый угол сдвига тиристора может быть нестабильным при выставленных настройках. В качестве иллюстрации данной проблемы рассматривается несколько примеров реализации такой системы управления.

Список литературы:

1. Нестерук В.Ф. Моделирование периферийного оборудования в интегрированной среде разработки Proteus : учеб. пособие / В.Ф. Нестерук – Омск : ФГБОУ ВПО «ОмГТУ», 2014. – 67 с.
2. Гельман, М.В. Преобразовательная техника: учебное пособие: в 3 ч. / М.В. Гельман. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. – Ч. 2. – 104 с.
3. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники / Г.С. Зиновьев – Новосибирск: Издво НГТУ, 2004. – 672 с.