Характеристики микропроцессорных фазосдвигающих устройств

№ п/п	Синхронное	Асинхронное
1	Синхронизация от БСС	Синхронизация от БСС (при первом включении) и от ПТ
2	Время расчета постоянное	Время расчета переменное
3	Вычисляется 	Вычисляется 
4	Работа возможна в разомкнутой и замкнутой системах	Работа возможна только в замкнутой системе
5	Усложнение алгоритма управления в одноканальном варианте при  > 0	Простота и постоянство алгоритма работы при любом угле 
6	Возможен практически любой скачок угла управления	Скачок угла управления ограничен в сторону уменьшения
7	Неработоспособно в сетях с искажениями	Работоспособно в сетях с искажениями

В ряде случаев, например при ограниченном числе программируемых таймеров в микроконтроллере, при малом числе внешних входов для запросов на прерывание, невысоких требованиях к точности поддержания уровня выходного напряжения, можно использовать синхронно-асинхронный вариант микропроцессорного ФСУ. Его суть заключается в следующем [13]. Синхронизация от ТЕК осуществляется только один или два раза за период сети по одной из фаз для формирования угла  соответствующего вентиля, а формирование интервалов времени, определяющих момент включения остальных вентилей в группе или в УВ в целом, производится асинхронно. На следующем периоде все повторяется. Возможное отклонение выходного напряжения из-за неидеальности формируемых временных интервалов не будет существенным за период сети (20 мс).

Реализация этого варианта требует значительно меньше аппаратных средств (меньшее число ПТ и более простого БСС), что наиболее явно проявляется в одноканальном варианте. Однако при этом усложняется программное обеспечение: оно должно реализовать и синхронный и асинхронный принципы работы. Кроме того, могут возникать проблемы при наложении асинхронных и синхронных интервалов. Важным достоинством синхронно-асинхронного микропроцессорного ФСУ является возможность работать как в замкнутых, так и в разомкнутых системах.

2.3.7. Способы распределения импульсов управления

Одна из функций МПСУ – функция алгоритмического распределения. Она тесно связана с числом каналов микропроцессорного ФСУ. Чем больше каналов, тем проще реализовать распределение. Так, в случае шестиканального микропроцессорного ФСУ функция алгоритмического распределения реализуется автоматически: каждый канал формирует угол и импульс управления для своего вентиля. В случае трехканального варианта импульс управления каждого канала нужно распределить между двумя вентилями, в случае двухканального варианта – между тремя вентилями, а в случае одноканального – между шестью вентилями. Последний случай, самый сложный, рассмотрим подробнее. Методы же, используемые в данном случае, могут быть распространены и на остальные варианты построения микропроцессорного ФСУ.

Распределение импульсов управления в одноканальных микропроцессорных ФСУ может быть реализовано двумя способами: с подпрограммой прерывания и без подпрограммы прерывания по программируемому таймеру. В обоих случаях аппаратура примерно одна и та же, более существенно отличие в программном обеспечении.

На рис. 2.8 приведена схема функциональной части одноканального микропроцессорного ФСУ (интерфейсная часть не показана). В ее состав входят один программируемый таймер (PT), шестиразрядный регистр RG, одновибратор и шесть логических элементов 2И. Программируемый таймер и RG являются программно доступными. Обращение к ним происходит соответственно по адресам ADR1 и ADR2. Ниже описывается наиболее сложный случай – формирование и распределение узких импульсов управления.

В случае распределения импульсов с подпрограммой прерывания по ПТ алгоритм распределения следующий. В заданный момент времени микропроцессор записывает в программируемый таймер (внутренним сигналом WR1) код N_, определяющий длительность формирования требуемого интервала, и запускает его на счет (пусть это происходит автоматически при записи данных). Отсчитав заданное число периодов тактирующих сигналов f_т и сформировав тем самым интервал t_, программируемый таймер создает на выходе импульс, который поступает на линию INT2 и далее на программируемый контроллер прерывания (см. рис. 2.2).

По соответствующей процедуре микропроцессор переходит на подпрограмму прерывания по ПТ. В ней одной из первых команд является посылка в RG по адресу ADR2 шестиразрядного слова состояния вентилей, которое записывается внутренним сигналом WR2. Этот же сигнал поступает на вход одновибратора, который формирует требуемую длительность управляющего импульса _и, поступающего на один из входов всех шести логических элементов 2И. На второй вход этих элементов поступает уровень с соответствующего разряда регистра RG. Импульс управления появляется на выходе того логического элемента, на втором входе которого присутствует «1». Сформированные импульсы (у₁ – у₆) через усилители и гальваническую развязку непосредственно поступают на вентили.

у1

у2

у3

у4

у5

у6

Рис. 2.8

В случае распределения импульсов без подпрограммы прерывания по ПТ алгоритм распределения несколько иной. В определенный момент времени микропроцессор записывает сначала ССВ в RG (в этом случае сигнал WR2 на вход одновибратора не поступает), а затем код N_ – в программируемый таймер (такой порядок предотвращает пропуск импульсов управления при   0). Отсчитав заданный интервал, ПТ также формирует на выходе импульс, который поступает не на линию INT2, а на вход одновибратора (см. штриховую линию). А дальше все происходит, как в предыдущем случае.

Достоинством первого варианта распределения является гибкость в управлении УВ: в RG можно записать информацию, которая наиболее полно отвечает моменту времени, непосредственно предшествующему началу формирования импульса управления и его распределения. Кроме того, этот способ хорошо соотносится как с асинхронным, так и синхронных типом ФCУ. Недостатком является усложнение программного обеспечения: появляется дополнительная подпрограмма по прерыванию от ПТ.

Достоинство второго варианта распределения импульсов – простота программного обеспечения (по сравнению с первым вариантом). Недостатки – жесткая заданность распределения импульсов еще на начальной стадии формирования угла управления, использование только в синхронных микропроцессорных ФСУ.

Замечание. В случае формирования широких (120-градусных) импульсов аппаратура упрощается, особенно для первого варианта. Прежде всего отпадает необходимость в одновибраторе и логических элементах. В первом варианте импульсы снимаются прямо с выходов регистра RG. Во втором варианте необходим еще один регистр, в который ССВ переписывается сигналом с ПТ после формирования угла управления.