Система управления двухдвигательным асинхронным электроприводом с применением микроконтроллера Atmega 48

На основе проведенных исследований для обеспечения надежности и повышения уровня автоматизации, была разработана принципиальная электрическая схема автоматического импульсного управления двухдвигательным асинхронным электроприводом с использованием микроконтроллера Atmega 48, приведенная на рисунке 2.9 и содержащее следующие элементы [74]:

~  – трехфазная электрическая сеть;

,  – асинхронные электродвигатели с фазным ротором;

,  – выпрямители;

,  – сглаживающие пульсации дроссели;

,  – добавочные сопротивления;

,  – основные тиристоры;

,  – конденсаторы;

,  – вспомогательные тиристоры, подключающие конденсаторы ,  к основном тиристорам;

,  – индуктивности, обеспечивающие колебательный перезаряд конденсатора;

,  – независимые источники питания конденсаторов , ;

,  – диоды служащие для прерывания колебательного разряда конденсаторов ,  от источник подпитки , ;

,  – сопротивления, ограничивающие ток подзарядки кон-денсаторов ,  от независимых источников питания , ;

,  – диоды, ограничивающие ток к источникам , ;

 ÷  – оптроны, служащие гальванической развязкой между силовой цепью и микроконтроллером;

,  – датчики тока статора, на основе трансформаторов тока;

,  – датчики скорости, на основе датчиков напряжения;

Atmega 48 – микроконтроллер фирмы Atmel Corparation;

HD 44780 – жидкокристаллический экран;

,  – кнопки управления.

 

Импульсное автоматическое управление двухдвигательным асинхронным электроприводом реализуется следующим образом.

Входные сигналы , , , , содержащие информацию о ходе, технологического процесса, с вторичных обмоток трансфор-маторов , , , , посредством выпрямительных мостов, конденсаторов и резисторов, выпрямляются, сглаживаются и осуществляется гальваническое разделение аналоговой информации, сформированные таким образом, под требуемый диапазон измерения сигналы, поступают на вход порта ввода микроконтроллера и далее в аналого-цифровой преобразователь, поступившие данные аналого-цифровой преобразователь преобразовывает в цифровой код и с помощью внутренней шины передает их центральному процессору, в соответствии с заданной программой центральный процессор производит вычисление поступивших данных и инициирует операцию, которую необходимо выполнить, код операции через внутреннею шину, поступает в широтно-импульсный модулятор. В широтно-импульсном модуляторе входная координата в виде двоичного кода, преобразовывается в координату – скважность включения вентилей.

Преобразование происходит следующим образом, широтно-импульсный модулятор, входящий в состав микроконтроллера Atmega 48, преобразует поступивший информационный сигнал от центрального процессора, в последовательность импульсов , , для первого М1 и второго М2 двигателей, характеризуемых длительностью импульса ,  и длительностью паузы ,  при постоянном периоде ,  их следования, который задается внутренним задающим генератором импульсов. Выходным параметром широтно-импульсного модулятора являются коэффициенты заполнения [75]:

 

(2.26);

 

(2.27)

 

где ,  – длительность импульса управления;

            ,  – период повторения.

Задающий генератор формирует последовательность прямоугольных импульсов с заданными периодами , .

Эти импульсы управляют генератором пилообразных импульсов , , которые поступают на вход компаратора. Входной сигнал  сравнивается с опорным напряжением , и в результате этого сравнения формируется сигнал ошибки пропорциональный разности, для каждого из двигателей М1, М2:

 

(2.28);

 

(2.29)

 

Компаратор используется для сравнения информационных сигналов, которые равны напряжению ошибки, и линейно растущего напряжения пилообразной формы. В результате этого сравнения на выходе компаратора формируется прямоугольный импульс, ширина которого определяется моментом сравнения напряжения пилы с информационными сигналами a₁(t), a₂(t) от электродвигателей М1, М2. Таким образом, ширина импульсов определяется мгновенным значением сигналов a₁(t), a₂(t) в момент сравнения с напряжением развертки пилообразной формы.

Изменение длительности импульса t_и приводит к изменению времени включенного состояния силового тиристорного ключа и, следовательно, к пропорциональному изменению выходного напряжения. Таким образом, в регулируемом ШИМ-коммутаторе обеспечивается стабилизация выходного напряжения.

 

 

Рисунок 2.9 – Принципиальная электрическая схема автоматического импульсного управления двухдвигательным асинхронным электроприводом

 

Висновок: в даній лабораторній роботі ми ознайомились із основними принципами керування дводвигунним електроприводом на базі асинхронних двигунів змінного струму. Було розглянено принцип роботи основних сидових схем управління та більш детально вивчено принцип управління із застосуванням мікроконтролера Atmega 48. Було розглянено найбільш суттєві недоліки схем та їх переваги.