Разработка и исследование тиристорного выпрямителя с микропроцессорным управлением для широкорегулируемого электропривода

• Автор: Сергеев, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК И ПРОИЗВОДСТВА ТИРИСТОРНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1.1 Обзор состояния тиристорных выпрямителей для двигателей постоянного тока
1.2 Технические требования для микропроцессорных систем управления (МПСУ) тиристорным выпрямителем
1.3 Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ
2.1 Основные этапы проектирования МПСУ
2.2 Анализ и разработка структуры МПСУ
2.3 Разработка алгоритма управления МПСУ
2.4 Выбор типа микропроцессора
2.5 Алгоритм автонастройки МПСУ
2.7 Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ САР СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ И МПСУ
3.1 Анализ особенностей динамических свойств системы с тиристорным выпрямителем и двигателем постоянного тока при большом диапазоне регулирования скорости
3.2 Исследование динамических процессов на модели
3.3 Оптимизация динамических процессов
3.4 Оптимизация структуры МПСУ с аналоговыми датчиками скорости
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ТИРИСТОРНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ С МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ
УПРАВЛЕНИЯ
4 Л Опытный образец САР скорости двигателя постоянного тока на базе тиристорного выпрямителя с МПСУ
4.2 Алгоритм работы МПСУ
4.3 Разработка принципиальной схемы МПСУ и результаты исследования
4.4 Выводы
Заключение
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Алгоритм работы МПСУ
Приложение Б Листинг программы
Актуальность работы. В настоящее время большое значение имеет развитие полупроводниковых преобразователей с микропроцессорным управлением для регулирования скорости асинхронных, вентильных и вентильно-индукторных двигателей. Однако не утратил актуальность вопрос создания тиристорного микропроцессорного управления для электропривода (ЭП) постоянного тока, который отличается высокой надежностью, обратимостью преобразования электроэнергии, низкой стоимостью и простотой алгоритмов управления (скалярное управление вместо векторного в транзисторных системах). В настоящее время во многих производственных механизмах горной, металлургической, полиграфической, цементной и других отраслях промышленности широко применяется ЭП постоянного тока. Поэтому нет оснований утверждать, что в обозримом будущем произойдет полное вытеснение тиристорных систем регулирования постоянного тока электроприводом переменного тока.
Особый прогресс в развитии серийного тиристорного ЭП постоянного тока в нашей стране наблюдался в 70 - 80 гг. XX века. Большой вклад в развитие этого направления внесли российские ученые: Булгаков A.A., Шипилло В. П., Слежановский О.В., Юньков М.М., Ключев В.И., Ильинский
Н.Ф., а также основатель Чебоксарской школы приводчиков Поздеев А.Д., его ученики и продолжатели Иванов А.Г., Донской Н.В., Никитин В.М., Горчаков В.В., Альтшуллер М.И. и др.
За рубежом наибольших успехов в развитии тиристорных систем регулирования ЭП достигли фирмы Siemens, ABB, BOSCH и др., которые наряду с современными приводами переменного тока провели модернизацию аналоговых систем приводов постоянного тока и успешно применяют современные тиристорные ЭП с цифровым управлением. Однако использование результатов этих разработок ведущих инофирм при модернизации отечественных тиристорных систем регулирования оказывается

что сократило «мертвую», с точки зрения регулирования, зону до 0,8 -1,0 мс. А из [62] следует, что угол регулирования рассчитывается в течение нескольких интервалов преобразования (для т = 6 равное 3,3 мс). В разрабатываемом МПСУ на основе АЭМСЗОО производительность процессора позволяет уменьшить цикл расчета нового угла управления до 31 мкс (при тактовой частоте 25МГц), что намного меньше в вышеуказанных системах. В наилучших аналоговых системах с автоподстройкой асимметрия импульсов управления составляет ±1°, что составляет 55мкс. Таким образом, при цикле расчета длительностью 31 мкс асимметрия импульсов не будет более ±1°.
Рис. 2.16. Функциональная схема МПСУ на базе микроконтроллера АБМСЗОО
В разрабатываемой системе в качестве датчика скорости может использоваться тахогенератор (сигнал поступает на аналоговый интерфейс) или импульсный датчик (сигналы поступают на интерфейс импульсного датчика). В данной работе не рассматриваются системы с импульсными датчиками