185186. lajstromszámú szabadalom • Mikroprocesszorral szabályozott egyenáramú hajtás
1 ! K5 186 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés vezérelhető áramirányítóelemekből (tirisztorokból vagy tranzisztorokból) felépített áramirányítók által táplált terhelés jeleinek, különösen villamos motorok áramának és fordulatszámának szabályozására, amely legalább egy mikroprocesszorból, óragenerátorból, címdekóderből, memóriából, buszrendszerből, regiszterből, legalább négy hardverszoftver vezérlésű számlálóból, valamint vezérlőjelképzésből, hálózatból, áramirányítóból, terhelésből és szinkronjelképzőből áll. A mikroprocesszorok fejlődése során lehetővé vált az áramirányítós rendszerek hagyományos analóg irányítóberendezéseinek felváltása mikroprocesszoros rendszerekre alapozott digitális irányítóberendezésekkel A digitális irányítás egy sor műszaki és gazdasági előnnyel jár, ugyanakkor jelentkezik egy műszaki hátrány, a jelek időbeli és értékvo >i kvantállsága. Főleg a szinkronozásnál és a .ívájtójelképzésné! kell nagy jelfelbonlást alkalmazni, egyébként jelentős periodikus és nem periodikus áramingadozás lép fel. Ugyanezt eredményezi az is, ha a hálózathoz csak a fázishelyzet szerint szinkrouoznak és nem illesztik össze a mikroprocesszor működési periódusidejét a változó hálózati periódusidővel. Az egész rendszer jóságát alapvetően megszabó c>rt feladatok elvégzésére különböző megoldások ismeretesek a szakirodalomból. A Bühler, E.: Eine zeitoptimale Thyris^r-Stromregeking unter Einsatz eines Mikroprozessors (Regelungstechnik 1978/2, 37-43. oldal) cikk olyan megoldást közöl, amely a szinkronozást szoftver úton végzi el, de a bemutatott működési diagramok alapján a periódusidőhöz való mesztés rosszul valósul meg. A Schnieder, E. : Control of DC-drives by microprocessors (2. I FAC Symposium on Control in Power Electronics and Electrical Drives, Düsseldorf, 1977, 603 -608. oldal) cikk olyan megoldást <ozol, amelyikben a gyújtásszögfelbontásra 1,4° adódik, amely a legtöbb alkalmazási esetben túl durva. A Le-Huny, H.- Perret, R.-Roye, D.: Microprocessor control of a current-fed synchronous motor drive (1979 IEEE/IAS Annual Meeting Conference Record, 873-880) a szinkronozásra PLLKapcsolást, a gyújtásszögképzésre pedig visszaállítnató számlálókat használó megoldást közöl, amellyel 0,7°-os gyújtásszögfelbontást érnek el. ehhez hasonló megoldást közöl a Tso, S. ív. - Ho, P. T. : Dedicated — microprocessor scheme for thyristor phase control of multiphase convertors (IEE Proc. 1981/2, 101 - 108. oldal) cikk is, ahol a számlálókat diszkrét áramköri elemekből valósították meg; 0,ll7’-os gyújtásszögfelbontást és ±15° lehetséges gyújtásszögváltoztatási tartományt értek el. Ennek a megoldásnak a hátránya a viszonylag nagy hardver ráfordítás és a keskeny gyújtásszögváltoztatási tartomány (15°). A gyújíásszögfelbontás mértéke egyes alkalmazásokhoz megfelelő, de még mindig nem elég finom. Az ismertetett megoldásoknak további hátránya. hogy a mikroprocesszor működéséhez egyébként is szükséges óragenerátoron kívül még egy, a hálózathoz szinkronizált belső (szoftver), vagy külső (hardver) óragenerátort tartalmaznak. Ezek működési frekvenciája főleg a belső óragenerátor esetében sokkal kisebb a mikroprocesszor óragenerátorénál, így éppen a rendszer legkritikusabb jele, a gyújtási szög lesz az elméletileg lehetséges korlátnál sokkal rosszabb felbontású. A hátrányok egy részének kiküszöbölésére mutat be egy példát a Müllfer, R.: Ansteuerung von netzgelöschten Stromrichtern mit einem Mikrorechner K 1520 (9. Wiss. Konferenz der Sektion Elektrocchnik der Technischen Universität Dresden, 1981. 14-20. oldal), amely megoldás lehetővé teszi, hogy a gyújtási szög felbontása a mikroproceszszor óragenerátora által megszabott elvi alsó határon legyen, de a szinkronozáshoz három PLL kap csokisára és 150 Hz-es jel képzésére van szüksége. A szakirodalom tanúsága szerint még nem oldoták meg azt, hogy az áramirányítók mikroprocesszoros irányítóberendezései egy óragenerátor alkalmazásával az elvileg lehetséges legnagyobb gyújtási szög felbontást, ugyanakkor nagy járulékos hardver ráfordítás nélküli pontos szinkron üzenet és széles gyújtásszögváltoztatási, tartományt tegyenek lehetővé. A találmány célja az ismert mikroprocesszoros irányítórendszerek hátrányainak kiküszöbölése és olyan irányítórendszer kialakítása, amely csak a mikroprocesszor működéséhez egyébként is szükséges óragenerátort alkalmazza, a gyújtási szög képzése és a szinkronozás pontossága a mikroprocesszor ütemidejének felel meg és a hálózathoz y ilő szinkrenozást a mikroprocesszor végzi el, ugyanakkor nincs korlátozva a gyújtásszögváltoztatási tartomány. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés azon a felismerésen alapul, hogy a mikroprocesszor családhoz tartozó hardver-szoftver vezérlésű számlálók azzal, hogy külső jelekkel, valamint program utasításokkal működtethetők, alkalmasak a gyújlasszögképzéssel, a vezérlőjelképzéssel, a szinkronozással és a szabályozással kapcsolatos időzítési feladatok ellátására, valamint az idő mérésére. Mivel működésük a mikroprocesszor óragenerátora állal megszabott sebessségü, a gyújtási szög felbontása és a szinkronozás pontossága az ütemidőnek megfelelő szög (3 M Hz-es rendszerben, kb. 0,006°) lesz, ami minden alkalmazási célra megfelel. Több egsüítműködő hardver szoftver vezérlésű számlálóval az áramirányító és az általa táplált villamos hajtás szabályozási igényeinek megfelelő megszakításkérő és egyéb vezérlőjelek is előállíthatók. A hardver-szoftver vezérlésű számlálók tartalma szoftver úton tetszőlegesen változtatható, így nincs korlátozva a gyújtásszögváltoztatási tartomány sem. Ily módon egységes elemekből felépített, kompakt és nagy felbontású rendszer adódik az áramirányító és az általa táplált terhelés jeleinek szabályozására. A találmány tehát kapcsolási elrendezés vezérelhe’ő áramirányítóelemekből felépített áramirá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 85 2
