Разработка однофазного мостового выпрямителя (стр. 1 из 4)
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
2. Составление логической модели диагностирования управляемого однофазного мостового выпрямителя
2. Структурный синтез контроллера
3. Разработка электрической принципиальной схемы контроллера
3.1 Разработка блока сбора информации
3.2 Разработка блока связи с исполнительными устройствами
3.3 Разработка блока контроля исправности состояния процессора и управляющей программы (watchdog timer - WDT)
3.4 Разработка блока индикации входных и выходных сигналов
4. Разработка программного обеспечения
5. Список литературы
1. Введение
В рамках настоящего курсового проекта была рассчитана математическая модель диагностирования силовой части однофазного мостового тиристорного преобразователя, а так же разработана схема защиты этого ТП от нестандартных ситуаций и отлажено сопутствующее программное обеспечение.
Программируемая логика реализована на микропроцессоре МК-51 фирмы ATMEL, который, благодаря встроенной FLASH памяти, обладает возможностью электрического перепрограммирования ПЗУ и быстрой смены управляющей программы.
В связи с применением в схеме защиты микропроцессора достигнута большая гибкость и модернизируемость данной системы. С минимальными переделками она может быть применена к любому силовому ТП, настроена на любые критические ситуации, а так же позволяет добавлять в себя различные сервисные функции.
2. Составление логической модели диагностирования управляемого однофазного мостового выпрямителя
Рассмотрим построение математической модели тиристора, как дискретного элемента с памятью. Сформулируем общие условия работы тиристора:
1) Включение тиристора происходит только при наличии положительного по отношению к катоду потенциала на аноде тиристора и отпирающего импульса (необходимого уровня и длительности).
2) Выключение тиристора происходит при уменьшении тока через тиристор до значения меньше тока удержания.
Представим функциональную модель тиристора, как дискретного элемента с памятью. Имеющей два внешних входа Х1,Х2, внешний выход Z1, вход памяти w1 и внутреннюю переменную Y1.
Этим переменным соответствуют:
Х1=1 напряжение на аноде тиристора положительное по отношению к катоду.
Х1=0 напряжение на аноде тиристора отрицательное по отношению к катоду.
Х2=1 на управляющем электроде есть отпирающий импульс заданного уровня и длительности.
Х2=0 на управляющем электроде нет отпирающего импульса.
Z1=1 ток протекающий через тиристор больше тока удержания.
Z1=0 ток протекающий через тиристор меньше тока удержания.
W1-функция возбуждения принятая равной току тиристора.
Y1=1 проводимость перехода анод-катод равна ¥.
Y1=0 проводимость перехода анод-катод равна нулю.
Пользуясь моделью тиристора и общими условиями его работы составим таблицу истинности тиристора:
| X1 | X2 | Y1,n | Y1, n+1 | Z1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
От таблицы истинности тиристора перейдем к математической формуле в виде булевых функций. Выходная функция Z1 будет иметь следующую дизъюнктивную нормальную форму:
Z1=X1X2Y1,n Ú X1X2Y1,n Ú X1X2Y1,n = X1(X2 ÚY1,n )В соответствии с этим выражением составим диаграмму перехода тиристора:
Рассмотрим силовую часть управляемого выпрямителя со средней точкой при работе на последовательно включенные активно-индуктивную и противо-ЭДС двигателя М нагрузки:
Х1=1 – характеризует положительный потенциал на аноде тиристора в течение интервалов времени на которых U2msinwt>∆UV
Х1=0 – характеризует отрицательный потенциал на аноде тиристора в течение интервалов времени на которых U2msinwt<∆UV
Х2=1 – характеризует ток Iу амплитудой и длительностью, обеспечивающих к моменту окончания Iу достижение прямого анодного тока тиристора IV>Iуд.
Х2=0 – характеризует отсутствие тока Iу.
Z1=1 – характеризует прямой ток IV>Iуд, протекающий через тиристор.
Z1=0 – характеризует ток IV<Iуд, протекающий через тиристор.
Z2=1 – характеризует падение напряжения UR на активном сопротивлении Rн нагрузки ТП при протекании тока IV.
Z2=0 – соответствует отсутствию падения напряжения UR на активном сопротивлении Rн нагрузки ТП.
Z3=1 –характеризует ЭДС самоиндукции в индуктивности Lн при изменении тока Iн в нагрузке ТП в интервалах времени когда
EL= -LнdIv/dt <0.
Z3=0 –характеризует ЭДС самоиндукции в индуктивности Lн при изменении тока Iн в нагрузке ТП в интервалах времени когда
EL= -LнdIv/dt >0.
Z4=1 – характеризует противо-ЭДС двигателя при условии Ед≠0.
Z4=0 – характеризует отсутствие противо-ЭДС двигателя т.е. Ед=0.
Z5=1 – характеризует результирующее напряжение Uн на выходе ТП при условии:
Uн= IнRн+ LнdIv/dt +Eд ≠0.
Z5=0 – характеризует отсутствие напряжения Uн на выходе ТП т.е. при Uн=0.
Х3=1 – характеризует активное сопротивление Rн нагрузки если соблюдается условие:
Х3=0 – характеризует активное сопротивление Rн нагрузки если это условие не соблюдается.
Х4=1 – характеризует индуктивность цепи нагрузки ТП при Lн≠0.
Х4=0 – характеризует индуктивность цепи нагрузки ТП при Lн=0.
Х5=1 – характеризует изменение тока нагрузки Iн во времени если dIн/dt<0.
Х5=1 – характеризует изменение тока нагрузки Iн во времени если dIн/dt> 0.
Х6=1 – характеризует положительный потенциал на анодах тиристоров при условии:
U2msin(wt+ν) - Eд >∆UV
Х6=0 – характеризует отрицательный потенциал на анодах тиристоров при условии:
U2msin(wt+ν) - Eд <∆UV
Хк=1 – характеризует коммутационный процесс токов в тиристорах ТП если имеет место коммутация с одного тиристора на другой.
Хк=0 – характеризует коммутационный процесс токов в тиристорах ТП если отсутствует коммутация тока в тиристорах.
Поскольку ток нагрузки ТП равен сумме токов Iv1 = Iv2 и Iv3 = Iv4 тиристоров V1, V2, V3, V4, указанное событие отражено в логической сети введением логического суммирования сигналов Z01, Z02, равных:
Z01 = z11/\Z12; Z02 = Z13/\z14
и характеризующих токи, последовательно протекающие через соответствующие тиристоры V1, V2 и V3, V4. Так как тиристоры могут открываться лишь при одновременной подаче управляющих импульсов тока Iy1, Iy2 для тиристоров V1, V2 и импульсов тока Iy3, Iy4 для тиристоров V3, V4 это событие отражено в логической сети введением логического произведения сигналов X21, X22 и X23, X24. Коммутационный процесс в ТП характеризуется введением в логическую сеть сигнала Xк=1.
Математические выражения алгебры логики, характеризующие режим работы однофазной мостовой схемы ТП, могут быть представлены как:
Z5={[(Z11ÙZ12) Ú (Z13ÙZ14)] Ù X3Ú (X4ÙX5) ÚZ4}ÙXк
Z11,n+1=[(X21ÙX22) Ú Z11n] Ù [(X1ÙX6) Ú (X4ÙX5)Ú ( Z11,n Ù Z13,n ÙXK)]
Z12,n+1=[(X21ÙX22) Ú Z12n] Ù [(X1ÙX6) Ú (X4ÙX5)Ú ( Z12,n Ù Z14,n ÙXK)]
Z13n+1=[(X23ÙX24) Ú Z13n] Ù [(X1ÙX6) Ú (X4ÙX5)Ú ( Z11,n Ù Z13,n ÙXK)]