Sistem de comandă cu microprocesor pentru un invertor MID

Memoriu Justificativ

Datorită perfecţionării tehnologiilor de fabricaţie a dispozitivelor semiconductoare, care au dus la realizarea tiristoarelor cu parametri superiori (timpii de aprindere până în şi timpii de stingere până la

), compatibili cu timpii de execuţie a instrucţiunilor unui microsistem ( ), motoarele asincrone şi-au găsit o utilizare mult mai largă datorită simplificării metodelor de acţionare a lor.

Elementele de execuţie realizate cu tiristoare au proprietăţi dinamice superioare, gabarit redus, siguranţă în funcţionare, întreţinere simplă şi randament ridicat.

Dispunându-se de tiristoare cu performanţe ridicate a fost posibilă realizarea invertoarelor mai complexe, ca cele de tip Mc Murray folosite în aplicaţia noastră, pentru reglajul vitezei motoarelor asincrone, motoare superioare celor de current continuu datorită: preţului de cost mai scăzut, dimensiunii de gabarit reduse, moment de inerţie redus, întreţinere simplă şi nu în cele din urmă siguranţa mai mare în funcţionare.

Aparent dezavantaj al motoarelor asincrone comandate de invertor ar fi faptul ca datorită conversiei energiei CA – CC – CA randamentul ar fi mai scăzut decât al motoarelor de current continuu. Având în vedere că instalaţiile cu invertoare utilizate pentru comandă şi alimentarea motoarelor asincrone folosesc de regulă trei metode:

- reglarea tensiunii circuitului intermediar de c.c.

- reglarea tensiunii la ieşirea invertorului

- reglarea tensiunii prin invertor, o vom folosi pe aceasta din urma fiind cea mai avantajoasă şi cu care putem obţine performanţe dinamice ce le egalează pe cele ale motorului de current continuu.

Metoda de reglare a tensiunii prin invertor cuprinde procedee

caracterizate de modificarea intervalelor de conducţie ale tiristoarelor din schema invertorului.

Reglarea tensiunii prin fragmentarea intervalelor de conducţie se mai cunoaşte şi sub denumirea de “metoda aprinderii şi stingerii successive pe fază”. Cu această metodă este posibilă reducerea conţinutului de armonici joase de tensiune la ieşirea invertorului.

Metoda folosită în acest scop este modularea impulsurilor în durată (M.I.O.). Tensiunea de ieşire pe o fază va avea o componentă de joasă frecvenţă cu frecvenţa egală cu a semnalului modulator sinusoidal, precum şi componente de inaltă frecvenţă determinate de frecvenţa înaltă de comutaţie.

Modularea impulsurilor în durată se realizează prin compararea unor semnale triunghiulare simetrice sau în dinte de fierăstrău (cu frontul anterior sau posterior brusc crescător sau descrescător) cu semnalul modulator sinusoidal.

Punctele de intersecţie dintre cele două unde vor fi timpi de aprindere sau de stingere forţaţă a tiristoarelor din schema invertorului aşa cum vom explica mai pe larg în capitolul “Principiul metodei de reglare M.I.D.”.

Invertorul cel mai utilizat pentru procedeul M.I.D. este Mc Murray cu circuite de limitare a tensiunii de încărcare a condensatoarelor de comutaţie.

Semnalele de comandă necesare tiristoarelor principale din invertor vor fi obţinute cu ajutorul microsistemului cu microprocessor Z80, portul A al Z80 – PIO fiind alocat pentru ieşirea semnalelor de comandă şi comanda de MUX.

Pentru realizarea programului am folosit o replică a reglajului classic analogic în sensul buclării după tensiune. Prin intermediul unor traductoare de tensiune alternativă şi de current se va cunoaşte în permanenţă valoarea tensiunii actualizate a motorului (pe înfăşurările sale) cât şi curentul absorbit de acesta.

Valoarea tensiunii se va compara cu tensiunea prescrisă fixată de utilizator printr-o interfaţă simplă, rezultatul comparării fiind utilizat în alegerea unor tablouri de impulsuri de comandă a tiristoarelor invertorului ce vor fi scoase afară.

Fiecare din aceste tablouri va fi calculate dinainte şi va fi caracteristic unei anumite trepte de turaţie a motorului. Tablourile şi programul vor fi înscrise în memoria Eprom a microsistemului astfel încât odată cu scoaterea de sub alimentare a celui din urmă sa nu şteargă valorile calculate. Întrucât se pot determina uşor ecuaţiile timpilor de intersecţie ale semnalului modulator sinusoidal cu unda triunghiulară, vom putea avea formulele de calcul pentru timpii de aprindere şi stingere ai tiristoarelor.

După cum vom vedea aceste formule sunt ceva mai greu de rezolvat astfel încât vom obţine timpii necesari pe un calculator compatibil SPECTRUM.

Mai mult despre funcţionarea microsistemului şi facilităţile sale folosite în alcătuirea programului vom spune la capitolul “Generalităţi despre microsistem”.

Traductorul de tensiune alternative trifazată (T.T.A.) este folosit de mai multă vreme în schemele de reglare a proceselor rapide. Ieşirea acestui traductor va fi convertită analog – digital de către C.A.D. ce foloseşte D.A.C. 08. Aceasta ieşire va fi “selectată” prin MUX-ul comandat de Z80-PIO port A.