Diskretinės tristorių valdymo sistemos tyrimas (laboratorinis darbas)
Laboratorinis darbas Nr. 2
DISKRETINĖS TIRISTORIŲ VALDYMO SISTEMOS TYRIMAS
1. Darbo tikslas
Susipažinti su diskretinės-skaitmeninės tiristorių valdymo sistemos struktūra, pagrindiniais elementais, veikimo principu ir charakteristikomis.
2. Teorinė dalis
Reikalaujamas didelis elektros pavaros statinis tikslumas (0,01-0,001%) ir darbo režimo optimizavimas galimas tik naudojant skaitmenines elektros pavaros valdymo sistemas. Valdomas keitiklis su skaitmenine valdymo sistema gali būti sujungtas dviem būdais. Vienas būdas – tai valdantį skaitmeninį kodą pakeisti analoginiu signalu, naudojant skaitmeninį-analoginį keitiklį, ir gautą analoginį signalą naudoti tradicinio keitiklio valdymui. Kitas būdas – įrenginiuose su skaitmenine informacija naudoti skaitmenines tiristorių valdymo schemas, į kurių įėjimą tiesiogiai yra paduodamas kodas. Tokių schemų privalumas yra didelis patikimumas, tikslumas, stabilumas, mažas parametrų išsisklaidymas.
Keitiklio skaitmeninės valdymo sistemos struktūrinė schema pavaizduota 1 paveiksle. Laboratorinio darbo maketo principinė schema pavaizduota 2 paveiksle.
Schemos veikimo principas:
Sinusinei maitinimo įtampai pereinant per nulį, sinchronizatorius S išduoda signalą užrašymo schemai US užrašyti į skaitiklį-registrą SR turimą septynių skilčių kodą Z1…Z7. Jeigu į SR yra užrašomas nors vienas loginis “1“ signalas, tai per ARBA 1 schemą praėjęs impulsas įjungia impulsų generatorių IG, kuris generuoja F dažnio impulsus. Generatoriaus dažnis F turi būti sinchronizuotas su maitinimo šaltinio dažniu f pagal priklausomybę:
,
kur K – reikalingas tiristorių atidarymo kampo reguliavimo diapazonas, n – dvejetainio kodo skilčių skaičius.
Šiuo atveju tiristorių valdymo impulsų kampas, keisis nuo maksimalios reikšmės iki nulio proporcingai dvejetainiam kodui.
Impulsų generatoriaus IG generuojami impulsai paduodami į SR. Skaitiklį perpildžius, jo išėjime gausime impulsą, kuris pateks į impulso formuotuvą IF. IF suformuoja reikiamos trukmės impulsą, kuris per vieną iš ventylių 1V-4V ir impulsų stiprintuvą IS bus paduotas į tiristoriaus valdymo elektrodą. Kuo didesnis dvejetainis kadas buvo užrašytas į SR, tuo greičiau bus užpildytas skaitiklis ir tuo mažesnis bus tiristoriaus atidarymo kampas.
Pavyzdžiui, jeigu buvo užrašytas kodas 1111111, tai SR persipildymas įvyks po pirmo IG impulso ir gausime tiristoriaus atidarymo impulsą pačioje pusperiodžio pradžioje. Jeigu į SR buvo užrašytas kodas 0000001, tai skaitiklio persipildymas įvyks po 127 impulsų, kas atitiks pusperiodžio pabaigą ( ≈ 1800 ).
Iš IF impulsas paduodamas į IG ir tuo jis sustabdomas. Taip pat iš IF impulsas paduodamas į SR, kuris yra pervedamas į nulį.
Impulsų paskirstymo schema veikia taip. Priklausomai nuo norimo keitiklio įtampos poliariškumo ženklo, schema ŽS paduoda loginį vienetą į 1V, 3V arba 2V, 4V ventilius. Sinchronizavimo schema S duoda loginį “1” vieną pusperiodį (teigiamą) ventiliams 1V, 2V, o kitą pusperiodį (neigiamą) – 3V, 4V. Tokiu būdu impulsai iš IF vieną pusperiodį gali praeiti per ventilius 1V arba 2V, priklausomai nuo ŽS būvio, o kitą pusperiodį per 3V arba 4V. Prisiminsime, kad ventiliai yra loginiai elementai IR, kurių išėjime gauname loginį vienetą tiktai tada, kai visuose įėjimuose yra vienetai.
Tiristoriaus atidarymo kampo minimalus žingsnis yra apskaičiuojamas pagal formulę:
,
kur n – kodo skilčių skaičius, αmax – maksimalus tiristoriaus atidarymo kampas. 3. Darbo užduotis
-
- Susipažinti su valdymo sistemos elementais ir veikimo principu.
- Ištirti valdymo sistemos veikimą statikoje.
- Ištirti valdymo sistemos veikimą dinaminiame rėžime.
- Gauti duomenis lygintuvo išėjimo įtampos priklausomybei nuo valdymo kodo Ud = f(N) ir atidarymo kampo priklausomybei nuo valdymo kodo α = f (N) .
- Apskaičiuoti minimalų atidarymo kampo žingsnį Δα ir impulsų generatoriaus dažnį F, kai
ir 
. Patikrinti tai eksperimentiškai. - Nubraižyti gautas charakteristikas.
- Padaryti išvadas.
Laboratorinio darbo maketo principinė schema pavaizduota 2 paveiksle.
4. Laboratorinio darbo ataskaita Susipažinau su valdymo sistemos elementais ir veikimo principu. Keisdamas keletą kodų panagrinėjau sistemos darbą statiniame ir pusiau automatiniame rėžime. Detaliau sistemos darbą ištyriau automatiniame rėžime. Gautus rezultatus pateikiu lentelėje Nr.1. 1 lentelė 
Nubraižau grafiką Ud=f(N).
3 paveikslėlis Grafikas Ud=f(N)
Nubraižau grafiką α=f(N).
4 paveikslėlis Grafikas α=f(N).
Apskaičiuoju minimalų atidarymo kampo žingsnį Δα ir impulsų generatoriaus dažnį F, kai αmax =π/2 ir αmin = π . 
,
,
Skaičiavimus patikrinau praktiškai. Reguliavimo diapazoną K nustatau įjungdamas jauniausią skiltį ( mygtukas S1 ) ir potenciometru R keičiu generatoriaus dažnį, kol bus gautas maksimalus atidarymo kampas ( 900 ir 1600 ). Generatoriaus dažnį išmatuoju prijungęs dažnomatį prie kontrolinių gnybtų, perjungęs jungiklį S9 į padėtį „R“ ir laikydamas paspaudęs mygtuką S. Prie 900 kampo dažnomatis rodė 25 kHZ, o prie 1600 – 15 kHZ.
5. Laboratorinio darbo išvados Keitiklio išėjimo įtampos Ud priklausomybė nuo keitiklio valdymo kodo N yra netiesinė. Kodui N didėjant nuo 0 iki 127, teigiama ir neigiama išėjimo įtampos didėja. Tuo tarpu valdymo kodo N priklausomybė nuo valdymo kampo α yra tiesinė, priklausomybė tarp šių dydžių atvirkštinė: N didėjant, α mažėja.Taip yra dėl valdymo sistemos skaitiklio prisipildymo-kuo N didesnis, tuo greičiau prisipildo skaitiklis, tuo greičiau impulsas iš skaitiklio per formuotuvą perduodamas į tiristorių valdymo elektrodus.Skaitmeninė valdymo sistema yr diskretinė, tai yra valdymas galimas tik tam tikrais laipsniais. Norimą valdymo „pakopų“ skačių galima keisti didinant ar mažinant keitiklio skilčių skaičių N, tuo pačiu kinta valdymo žingsnis ∆α. Ši priklausomybė išreiškiama formule: 
Didinant skilčių skaičių, reguliavimo pakopų skaičius taip pat didėja, taip gaunamas didesnis reguliuojamos įtampos tikslumas.