ïºï»ï»ï»´ïºïº©ïº ïºï»ïºï»ï»¤ï»´ïº ï»ï» ïº ïº´ï»ïº ïºï»ïºïºï»´ïºï»´ïº´ïºï»ïºï»´ïº - جا٠عة د٠شÙ
ïºï»ï»ï»´ïºïº©ïº ïºï»ïºï»ï»¤ï»´ïº ï»ï» ïº ïº´ï»ïº ïºï»ïºïºï»´ïºï»´ïº´ïºï»ïºï»´ïº - جا٠عة د٠ش٠ïºï»ï»ï»´ïºïº©ïº ïºï»ïºï»ï»¤ï»´ïº ï»ï» ïº ïº´ï»ïº ïºï»ïºïºï»´ïºï»´ïº´ïºï»ïºï»´ïº - جا٠عة د٠شÙ
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول- 2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية المهندس زياد السقا 2 الدكتور المهندس هاشم ورقوزق 3 الدكتور روبير بيرت 1 الملخص أُجرِيت ْ في هذا البحث الدراسة النظرية والتنفيذ العملي لنظام قيادة رقمي لجسر ثايريستوري ثلاثي الطور متعدد الاستخدامات، توخينا في بحثنا هذا تنفيذ النظام بشكل دارات مستقلة ليشكل نواة لنظام مخبري يسمح بمتابعة مراحل عمله المختلفة ومراقبتها، تتلخص الفكرة الأساسية لهذا النظام، بتوليد توتر ذي قيمة منخفضة بتردد عالٍ من مضاعفات تردد الشبكة ومتزامن معه بحيث يولد منه نبضات يكون عددها 255 الشبكة، تعطى زاوية الإزاحة المطلوبة بشكل رقمي من الصفر إلى نبضة خلال كل نصف دور من تردد ،255 هذا يقابل مجال إزاحة من صفر إلى 180 0 درجة كهربائية، يتم تخزينها لتقارن هذه القيمة مع خرج العداد المتزامن ، وعندما تتخطى قيمة خرج العداد القيمة المطلوبة للزاوية يتم إخراج نبضات الخانة الأولى للعداد لتطبق على الثايريستور من خلال محول نبضي خاص، أما القيمة الرقمية المطلوبة للزاوية فقد تم الحصول عليها من المخرج التفرعي في الحاسب (مخرج الطابعة)، وذلك من خلال برنامج تم وضعه لهذه الغاية، وقد دلت نتائج تشغيل هذا النظام على دقة الأداء وسرعة الاستجابة، ومرونة تغيير التوصيل لتشكيل أية دارة ثايريستورية مطلوبة. 1 2 3 قسم هندسة الطاقة الكهربائية قسم هندسة الطاقة الكهربائية - كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية - جامعة دمشق . - معهد الطاقة- غرو نوبل- فرنسا. كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية - جامعة دمشق . 87
- Page 2 and 3: القيادة الرقمية لل
- Page 4 and 5: القيادة الرقمية لل
- Page 6 and 7: القيادة الرقمية لل
- Page 8 and 9: القيادة الرقمية لل
- Page 10 and 11: القيادة الرقمية لل
- Page 12 and 13: القيادة الرقمية لل
- Page 14 and 15: القيادة الرقمية لل
- Page 16 and 17: القيادة الرقمية لل
- Page 18 and 19: القيادة الرقمية لل
- Page 20 and 21: القيادة الرقمية لل
- Page 22 and 23: القيادة الرقمية لل
- Page 24 and 25: القيادة الرقمية لل
- Page 26 and 27: القيادة الرقمية لل
- Page 28 and 29: القيادة الرقمية لل
- Page 30 and 31: القيادة الرقمية لل
- Page 32 and 33: القيادة الرقمية لل
- Page 34 and 35: القيادة الرقمية لل
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
المهندس زياد السقا<br />
2<br />
الدكتور المهندس هاشم ورقوزق<br />
3<br />
الدكتور روبير بيرت<br />
1<br />
الملخص<br />
أُجرِيت ْ في هذا البحث الدراسة النظرية والتنفيذ العملي لنظام قيادة رقمي لجسر ثايريستوري<br />
ثلاثي الطور متعدد الاستخدامات، توخينا في بحثنا هذا تنفيذ النظام بشكل دارات مستقلة<br />
ليشكل نواة لنظام مخبري يسمح بمتابعة مراحل عمله المختلفة ومراقبتها، تتلخص الفكرة<br />
الأساسية لهذا النظام، بتوليد توتر ذي قيمة منخفضة بتردد عالٍ من مضاعفات تردد الشبكة<br />
ومتزامن معه بحيث يولد منه نبضات يكون عددها<br />
255<br />
الشبكة، تعطى زاوية الإزاحة المطلوبة بشكل رقمي من الصفر إلى<br />
نبضة خلال كل نصف دور من تردد<br />
،255<br />
هذا يقابل مجال<br />
إزاحة من صفر إلى 180 0 درجة كهربائية، يتم تخزينها لتقارن هذه القيمة مع خرج العداد<br />
المتزامن ، وعندما تتخطى قيمة خرج العداد القيمة المطلوبة للزاوية يتم إخراج نبضات<br />
الخانة الأولى للعداد لتطبق على الثايريستور من خلال محول نبضي خاص، أما القيمة<br />
الرقمية المطلوبة للزاوية فقد تم الحصول عليها من المخرج التفرعي في الحاسب (مخرج<br />
الطابعة)، وذلك من خلال برنامج تم وضعه لهذه الغاية، وقد دلت نتائج تشغيل هذا النظام<br />
على دقة الأداء وسرعة الاستجابة، ومرونة تغيير التوصيل لتشكيل أية دارة ثايريستورية<br />
مطلوبة.<br />
1<br />
2<br />
3<br />
قسم هندسة الطاقة الكهربائية<br />
قسم هندسة الطاقة الكهربائية<br />
-<br />
كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية - جامعة دمشق<br />
.<br />
-<br />
معهد الطاقة- غرو نوبل- فرنسا.<br />
كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية - جامعة دمشق<br />
.<br />
87
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
كما تم تطوير تصميم النظام الرقمي للتحكم ب<br />
256 مخرجا ً،<br />
وتنفيذ نظام للتحكم ب<br />
15<br />
مخرجا ً (إنارة مسرح) ووضع برنامج قيادة خاص به، واختبار نظام التحكم المنفذ (النظام<br />
الثاني) وقد أعطى نتائج تشغيل جيدة.<br />
الكلمات المفتاحية: إلكترونيات القدرة –الجسور الثايريستورية – قيادة الجسور<br />
الثايريستورية - نبضات القدح - قاعدة المعرفة.<br />
88
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
مقدمة: I-<br />
تطورت قيادة الثايريستور في أنظمة إلكترونيات القدرة الكهربائية في السنوات الأخيرة<br />
بشكل كبير وبلغت شبه الكمال. حيث تختلف الدارات الإلكترونية المستخدمة لقيادة<br />
الثايريستور تبعا ً للتطبيقات الهندسية المراد تنفيذها، لأن أنظمة القيادة الثايريستورية<br />
المستخدمة لقيادة محركات التيار المستمر أو المحركات التحريضية متشابهة تقريب ًا،<br />
وغالبا ً ما تستخدم دارات تماثلية<br />
Analogue لنقل<br />
الثايريستور لحالة التوصيل. ولدى<br />
استخدام الثايريستور في الأنظمة ذات التوترات العالية (المرشحات الفعالة وغير<br />
الفعالة)، فإن بنية دارات القدح الثايريستورية تكون مختلفة نسبي ًا نظرا ً لوجود التوتر<br />
العالي بالقرب من بوابة الثايريستور، وهذا ما يستدعي استخدام الألياف الضوئية لنقل<br />
الإشارات (النبضات) ثم تحويلها من نبضات ضوئية إلى نبضات كهربائية لقدح<br />
الثايريستور.<br />
حاليا ً ومع استخدام طرائق البرمجة والقيادة عن طريق الحاسب أصبح من الضروري<br />
قيادة الثايريستور رقميا ً. هذه الطريقة ليست الأولى، لكننا من خلال هذا البحث نحاول<br />
التوصل لتحقيق نموذج فيزيائي لدارة استطاعة مكونة من ثايريستورات يتم قيادتها<br />
رقميا ً عن طريق الحاسب. وسوف نعتمد هذا الأسلوب مستقب ًلا لقيادة الثايريستورات<br />
لتشكيل أحمال ملوثة للشبكة الكهربائية، لتتم معالجتها بواسطة المرشحات الفعالة.<br />
اِست ُخ ْدِم مخرج الطابعة في الحاسب لتبادل المعطيات مع النظام دون الحاجة لإضافة<br />
أية بطاقة تحصيل معطيات، وذلك لنقل الثايريستورات إلى حالة التوصيل حسب<br />
الحاجة.<br />
فضلا ً عن ذلك تم تشكيل الجسور أحادية الطور والثلاثية الطور ومعدلات الطور<br />
(المدرجات) الأحادية والثلاثية، واختبارها وتسجيل النتائج عند حالات العمل المختلفة.<br />
وتم وضع برامج خاصة للتعامل مع هذه الأنظمة من أجل قيادتها عند زوايا عمل<br />
89
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
مختلفة. لمسنا من خلال الاختبارات التي أجريت مدى المرونة في العمل التي حققها<br />
هذا النظام.<br />
تم أيضا ً تنفيذ نظام آخر يعتمد على مبدأ عمل النظام الأول من حيث إمكانية إزاحة<br />
النبضات رقمي َاً، مع إضافة دارة عنونة بسيطة للتحكم بإنارة خمسة عشر مصباحا ً،<br />
يمكن الاستفادة منها في إنارة مسرح، مع إمكانيات التغيير المختلفة في سويات الإنارة<br />
لكل مصباح، وتخزين المشاهد المسرحية المشكلة بواسطة هذه التغيرات، ومن ثم<br />
إعادة عرضها تباعا ً حسب درجات الإنارة المطلوبة.<br />
-II شروط نقل الثايريستور إلى حالة الوصل<br />
:<br />
1 -II<br />
- مواصفات نبضة القدح للثايريستور:<br />
وتتضمن:<br />
1- زمن ارتفاع النبض:<br />
يجب أن يكون زمن ارتفاع النبضة صغيرا ً ويقدر بالنانو ثانية، وهو يؤثر في زمن<br />
الوصل، فكلما كان هذا الزمن أصغر كانت عملية الانتقال للتوصيل أكثر نجاح ًا.<br />
2- زمن استمرار النبضة:<br />
ويتأثر بنوعية الحمل ففي حالة الحمل الأومي<br />
[1] لا<br />
في حالة الأحمال التحريضية (محرك تيار مستمر أو تحريضي<br />
نستخدم عرض نبضة كبيرا ً لكن<br />
(....<br />
تعجز النبضة<br />
الإبرية عن نقل الثايريستور لحالة التوصيل لأن التيار المار فيه يتعرض لمعاوقة<br />
بسبب الحمل التحريضي وهنا نستخدم نبضات قدح ذات عرض أكبر من زاوية عامل<br />
الاستطاعة للحمل أو حزمة نبضات إبرية (قطار نبضات)<br />
3- سعة النبضة:<br />
.[1]<br />
إن سعة النبضة المطبقة على بوابة أي ثايريستور لها تأثير في قيمة التيار المتوقع<br />
مروره في بوابة هذا الثايريستور، ذلك لأن لكل ثايريستور تيار بوابة خاصة ً، لأن<br />
المقاومة الداخلية للنصف الناقل غير محددة وتختلف من عنصر إلى آخر<br />
ويتراوح عادة مطال النبضات بين (5÷ 1) فولت على ثانوي المحول النبضي.<br />
،[4]<br />
90
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
2 -II<br />
- أنواع نبضات القدح:<br />
النوع الأول: النبضة الوحيدة ثابتة العرض:<br />
يتراوح عرض النبضة من بضع درجات إلى قرابة 60 درجة وتكون على شكلين إما<br />
نبضة مصمتة أو نبضة محملة بالتردد العالي (قطار نبضات)، وذلك لتأكيد الوصل<br />
كما هي في حالة الحمل التحريضي شكل<br />
.(1)<br />
(1) الشكل<br />
النبضة المصمتة والنبضة المهشرة<br />
النوع الثاني: النبضة الوحيدة متغيرة العرض:<br />
يكون عرضها من ψ حتى نهاية نصف الدور أي<br />
إما مصمتة أو مهشرة (محملة بالتردد العالي)، الشكل<br />
.(180-ψ)<br />
.(2)<br />
المحول النبضي المستخدم ليلائم كل نوع من أنواع النبضات.<br />
ويمكن أن تكون أيضا ً<br />
هذا ويجب الانتباه إلى نوع<br />
(2) الشكل<br />
النبضة الوحيدة متغيرة العرض<br />
91
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
النوع الثالث: النبضة المضاعفة: بنوعيها المصمت والمهشر:<br />
تستخدم في قيادة الجسور ثلاثية الطور، لأن نبضة القدح الأولى والمزاحة بمقدار ψ<br />
تطبق على العنصر<br />
Th 1 وخلال فترة عمله المقدرة ب<br />
T<br />
q<br />
T h 2<br />
′<br />
الشكل<br />
في حالة عمل، وبعد 60º يتوقف العنصر<br />
من الدور، يكون العنصر<br />
Tعن h 2 العمل، ليعمل العنصر<br />
′<br />
،T h 3<br />
′<br />
.(3)<br />
(3) الشكل<br />
نبضة القدح المضاعفة<br />
،Th 1 يتم إضافة<br />
وخلال فترة التبديل، وحرصا ً على ضمان استمرار عمل العنصر<br />
نبضة قدح العنصر<br />
Th3' إلى نبضة قدح<br />
Th 1 فتنتج نبضة قدح مضاعفة بينهما<br />
زاوية 60º، ويتم تعميم ذلك على بقية العناصر الستة المستخدمة.<br />
-III الطرائق التقليدية لقيادة الثايريستور:<br />
-1 -III<br />
إزاحة النبضات بواسطة مقاومة متغيرة و مكثف:<br />
من أبسط الطرائق التي استخدمت لإزاحة نبضة القدح للثايريستور، طريقة إزاحة<br />
الطور من خلال دارة مقاومة متغيرة مع مكثفة و محولة ذات نقطة وصل في<br />
المنتصف ،<br />
كما هو مبين في الشكل<br />
.(4)<br />
92
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
15 Vac<br />
D<br />
220 Vac<br />
B<br />
A<br />
R<br />
الشكل<br />
15 Vac<br />
C<br />
C<br />
(4)<br />
دارة إزاحة الطور باستخدام مقاومة متغيرة مع مكثفة<br />
إِذ ْ إن توتر النقطة A يتغير بتغيير قيمة المقاومة R ويتحرك على محيط دائرة، ومن<br />
ث َم فان زاوية التوتر بين النقطتين<br />
A<br />
في الشكل (5) الذي يبين تغيير زاوية<br />
نبضة القدح المطلوبة للثايريستور.<br />
وB ستتغير من<br />
0 إلى<br />
ψ، ويستخدم<br />
180 درجة نظريا ً، كما<br />
هذا التوتر القابل للإزاحة لتشكيل<br />
(5) الشكل<br />
تغيير الزاوية ψ للتوتر Vab مع تغير المقاومة R.<br />
تطورت بعد ذلك الطرائق المتبعة لتحقيق إزاحة بالطور لنبضة القدح، لتصبح بشكل<br />
دارات متكاملة خاصة لهذا الغرض<br />
.<br />
-2 -III<br />
كان من أشهرها:<br />
إزاحة النبضات بواسطة سن المنشار المتزايد:<br />
وتتم باستخدام الدارة المتكاملة<br />
:[3] TCA785<br />
والتي تمتاز بالدقة وسهولة الاستخدام،<br />
ويتلخص مبدأ عملها كما يوضح الشكل (6) المخطط الصندوقي العام للدارة المتكاملة<br />
ذات الطراز<br />
: TCA785<br />
93
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
الشكل(6) المخطط الصندوقي للدارة<br />
TCA-785<br />
حيث يتم إدخال صورة عن توتر الطور المطلوب إلى المدخل<br />
،V5<br />
فتقوم الدارة<br />
بتمييز نقاط العبور بالصفر، وتولد إشارة سن منشار على V10 متزايدة من الصفر<br />
حتى قيمة عظمى تكون عادة بحدود<br />
،10V<br />
R9<br />
وذلك عند كل نصف دور من أدوار موجة<br />
الطور المتناوبة، هذه القيمة العظمى لموجة سن النشار يمكن ضبطها بواسطة مقاومة<br />
C10 ومكثفة<br />
خارجيتين كما في الشكل<br />
،(6)<br />
تتم مقارنة سن المنشار هذا مع توتر التحكم المطبق على<br />
الصفر حتى<br />
وذلك للتحكم بميل سن المنشار.<br />
V11<br />
،10V<br />
لتحقيق إزاحة من الزاوية صفر حتى<br />
يتم توليد نوعين من النبضات، المبينة في الشكل<br />
.180º<br />
(7)، هما:<br />
-<br />
والذي يتغير عادة من<br />
وعند نقاط التقاطع<br />
النوع الأول: هو نبضات مباشرة (يتم تحديد عرضها مسبقا ً بواسطة مكثف ومقاومة<br />
خارجيين)، هما<br />
Q 2 (وتتحرك ضمن مجال النصف الموجب للموجة المرجعية)عند<br />
94
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
و )Q 1 ،V15<br />
وتتحرك ضمن مجال النصف السالب للموجة المرجعية) عند<br />
،V14<br />
-<br />
وفي حال تم تأريض النقطة 12 يصبح عرض النبضة المباشرة متغيرا ً ) ψ− 180).<br />
النوع الثاني :هو نبضات غير مباشرة (معكوسة منطقيا ً)<br />
مجال النصف الموجب للموجة المرجعية) عند<br />
النصف السالب للموجة المرجعية) عند<br />
) Q 2<br />
و )Q 1 ،V2<br />
،V4<br />
وفي حال تم تأريض النقطة<br />
وتتحرك ضمن<br />
وتتحرك ضمن مجال<br />
13 يصبح<br />
عرض النبضة غير المباشرة متغيرا ً، من لحظة القدح حتى نهاية نصف الدور، أي<br />
.(180 −ψ )<br />
على<br />
حيث ψ هي زاوية القدح.<br />
فضلا ً عن المخارج الرئيسية السابقة يوجد مخرجان مساعدان:<br />
ψ، مخرج موجة مستطيلة متزامنة مع الموجة المرجعية وتنزاح عنها بمقدار QU -<br />
.V3<br />
- QZ مخرج للتزامن المركزي ويضم مجموع النبضتين المعكوستين<br />
على<br />
و ،Q 1 Q 2<br />
.V7<br />
تأريضه.<br />
كما أن الدارة مزودة بمدخل رقم 6 يقوم بحجز نبضات الخرج إذا ما تم<br />
95
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
) (7 الشكل<br />
أشكال التوترات المختلفة لمخارج الدارة<br />
TCA-785<br />
3 -III<br />
- إزاحة النبضات بواسطة سن المنشار المتناقص<br />
تتم باستخدام الدارة المتكاملة<br />
التزامن معه<br />
:[5]<br />
:UAA145<br />
،Pin9<br />
منشارPin7 (تكون عادة بحدود<br />
بإدخال صورة عن توتر الطور المطلوب<br />
تقوم الدارة بتمييز نقاط العبور بالصفر ،Pin16 وتولد إشارة سن<br />
(10V<br />
متناقصة من قيمة عظمى، حتى الصفر، وذلك<br />
عند كل نصف دور من أدوار الموجة المرجعية المتناوبة والمأخوذة من توتر المنبع<br />
بواسطة محولة قياس صغيرة، ويمكن ضبطها بواسطة مقاومة<br />
كما في الشكل<br />
C ومكثفة R<br />
،(8)<br />
وذلك للتحكم بميل سن المنشار.<br />
خارجيتين<br />
- الخرج هو نبضات مباشرة: نبضة عند Pin14 وتتحرك ضمن مجال النصف<br />
الموجب للموجة المرجعية المتناوبة ، ونبضة أخرى عند Pin10 وتتحرك ضمن مجال<br />
النصف السالب للموجة المرجعية. و يتم تحديد عرضها مسبقا ً بواسطة مكثف<br />
ومقاومة Rt خارجيين موصولين إلى النقطتين<br />
Ct<br />
.2,11<br />
Pin 16 -<br />
مخرج للتزامن المركزي و يضم مجموع نبضتي التقاطع مع الصفر<br />
96
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
الشكل(8) المخطط الصندوقي للدارة<br />
UAA- 145<br />
- كما أن الدارة مزودة بمدخل رقم Pin6 يقوم بحجز نبضات الخرج إذا ما تم<br />
تأريضه، كما في الشكل<br />
.(9)<br />
) (9 الشكل<br />
أشكال التوترات المختلفة لمخارج الدارة<br />
UAA- 145<br />
97
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
-IV<br />
الطرائق الرقمية لقيادة الثايريستور: وهناك طريقتان للقيادة الرقمية:<br />
-1-IV طريقة القيادة الرقمية غير المباشرة:<br />
تعتمد هذه الطريقة بشكل رئيسي على إحدى الطرائق التقليدية المذكور بعضها سابقا،<br />
والتي تتم فيها إزاحة النبضة بالطور بواسطة توتر تحكم خارجي<br />
(0-10)<br />
فولت، ويتم<br />
الحصول على توتر التحكم هذا من خلال دارة مبدل من رقمي إلى تمثيلي<br />
،(Digital to Analoge Converter)<br />
حيث يتم إدخال القيمة الرقمية (المقابلة لزاوية<br />
إزاحة الطور المطلوبة)، والتي يمكن الحصول عليه من الحاسب مباشرة من المنفذ<br />
التفرعي للطابعة أو من معالج متحكم صغري، إلى دارة المبدل ، والذي يعطي في<br />
خرجه توترا ً مستمرا ً مقابلا ً لهذه القيمة الرقمية. وبتطبيق هذا التوتر على إحدى<br />
الدارات التقليدية، من خلال مكبر حجز<br />
للنبضة كما في الشكل<br />
،Buffer<br />
.(10)<br />
عدد الخانات المستخدم للتبديل.<br />
نحصل على الجهد للإزاحة المطلوبة<br />
هذا وتعتمد دقة هذه الطريقة على دقة المبدل من حيث<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
B1<br />
B2<br />
B3<br />
B4<br />
B5<br />
B6<br />
B7<br />
B8<br />
OUT 14 741<br />
3<br />
2<br />
-<br />
+<br />
Buffer<br />
6<br />
Control Voltage<br />
(0-10 Voltes)<br />
الشكل<br />
A/D Converter<br />
(10 )<br />
توليد توتر التحكم في الطريقة الرقمية غير المباشرة<br />
-2-IV طريقة القيادة الرقمية المباشرة:<br />
تعتمد هذه الطريقة على مبدأ المعالجة الرقمية من أجل تحديد زاوية القدح المطلوبة<br />
للثايريستور. ولهذا تم استخدامها في النظام المنفذ.<br />
يبين الشكل<br />
:(11)<br />
البنية العامة لنظام القيادة الرقمية المباشرة الذي تم تنفيذه، ويتم فيه<br />
توليد نبضات متزامنة مع تردد الشبكة<br />
AD558<br />
،(50Hz)<br />
عند تطبيق هذه النبضات على العداد<br />
98
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
المتزامن يجب أن يقوم بالعد من صفر إلى 255 (ثماني خانات) خلال كل نصف دور<br />
من أدوار الموجة المتناوبة للمنبع أي كل<br />
،10 m.s<br />
ويعادل 25600 نبضة في الثانية،<br />
ولما كنا قد اعتمدنا الخانة الأولى للعداد كمنبع لنبضات القدح للثايريستور وترددها هو<br />
نصف تردد الدخل للعداد، كان التردد المطلوب توليده من العداد المتزامن يساوي إلى<br />
ضعف القيمة أي<br />
.51.2 KHz<br />
ويتم تصفير العداد عند كل تقاطع مع الصفر بحيث تتكرر عملية العد عند كل نصف<br />
دور من أدوار الموجة المتناوبة<br />
،<br />
أما القيمة الرقمية المطلوبة للزاوية من<br />
الطور من<br />
ويؤخذ خرج هذا العداد إلى المدخل<br />
B للمقارن.<br />
0 إلى<br />
0 إلى 180 درجة،<br />
255 والتي تقابل زاوية إزاحة في<br />
فتخزن في الذاكرة وذلك بعد أن يتم تأهيل هذه الذاكرة<br />
للقراءة، وهنا يقوم المقارن بمقارنة القيمة المطلوبة لزاوية الإزاحة بالطور– المخزنة<br />
255<br />
في الذاكرة مع قيمة خرج العداد، والتي تتغير من صفر إلى خلال كل نصف<br />
دور.<br />
وعندما تصبح قيمة خرج العداد B أكبر من القيمة المطلوبة للزاوية A تتغير حالة<br />
المخرج C للمقارن الموضح في الشكل<br />
،(11)<br />
نستخدم هذا التغيير في الحالة المنطقية<br />
من خلال بوابة NAND لتمرير نبضات الخانة الأولى للعداد والتي ترددها<br />
25.6KHz<br />
لتستخدم بعد المعالجة في قدح الثايريستور. وسنشرح فيما يأتي كل مرحلة بالتفصيل.<br />
) (11 الشكل<br />
البنية العامة لنظام القيادة الرقمية المباشرة<br />
99
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
-V<br />
-1<br />
مراحل العمل المنفذ:<br />
المرحلة الأولى:<br />
يتم توليد تردد عالٍ<br />
مولد التردد العالي: High Frequency Generator<br />
51.2 KHz<br />
باستخدام مبدأ الحلقة المقفلة طوريا ً<br />
متزامنٍ مع تردد الشبكة بطريقة مضاعفة تردد الشبكة<br />
(PLL) ،Phase Locked Loop كما في الشكل<br />
،(12)<br />
حيث إن Fin تردد الشبكة المرجعي<br />
.(50Hz )<br />
(N<br />
يقوم كاشف الطور بمقارنة تردد الدخل Fin مع تردد خرج المهتز (بعد التقسيم على<br />
،Fvco فإن كانا مختلفين بالتردد<br />
≠Fvco)<br />
،(Fin ينتج على خرج كاشف الطور<br />
إشارة خطأ دورية ترددها هو الفرق بين الترددين، تؤخذ هذه الإشارة بعد الفلترة<br />
والتكبير إلى المهتز المقاد فتؤدي إلى انحراف تردده باتجاه تردد الدخل<br />
،Fin وعند<br />
تساوي الترددين فان المهتز المقاد سوف يقفل خرجه على التردد ،Fin محافظا على<br />
علاقة ثابتة بينهما.<br />
12) ( الشكل<br />
مبدأ عمل الحلقة المغلقة طوريا ً- PLL<br />
هناك العديد من الدارات المتكاملة لنظام ،PLL تم استخدام الدارة<br />
في الشكل<br />
LM565 الموضحة<br />
.(13)<br />
أُخِذ َ توتر تزامن بقيمة<br />
15Vac<br />
من أحد الأطوار ليكون بعد تشكيله إشارة تردد الدخل<br />
،Fin وضبِط َ تردد الخرج على القيمة المطلوبة وهي في حالتنا<br />
،51.2KHz وبعد<br />
تقسيم هذا التردد باستخدام عشرة مقسمات لنصل إلى تردد ،50Hz تمت مقارنة هذا<br />
100
4<br />
1<br />
1<br />
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
التردد مع تردد الشبكة للحصول على تردد خرج ثابت 51.2KHz<br />
الشبكة.<br />
متزامن مع<br />
+5V<br />
+5V<br />
10<br />
13<br />
+5V<br />
8<br />
PR<br />
CL<br />
Q CLK 11<br />
74LS74 D 12<br />
5X74LS74<br />
6<br />
PR<br />
CL<br />
Q CLK 3<br />
74LS74 D 2<br />
+5V<br />
RV1<br />
4K7<br />
C2 +<br />
2.2u<br />
2<br />
input<br />
10<br />
+Vcc<br />
LM565<br />
R8<br />
1K<br />
51.2KHz<br />
R2<br />
1K<br />
R3<br />
3.3K<br />
C3<br />
1n<br />
C1<br />
R4<br />
3<br />
input<br />
7<br />
4<br />
VCO control<br />
VCOout<br />
5<br />
Phase Comperator VCO Input<br />
8<br />
Timing R<br />
9<br />
Timing C<br />
-Vcc<br />
R7<br />
10K<br />
BC107<br />
15VAC<br />
1N4148<br />
R1<br />
5.6K<br />
BC107<br />
220n<br />
33K<br />
R5<br />
1K<br />
R6<br />
1K<br />
C4<br />
1n<br />
-5V<br />
51.2 KHz<br />
الشكل (13)<br />
مخطط دارة توليد التردد العالي<br />
74LS161<br />
،(C0 → C 7 يعد من<br />
:Synchronised Counter<br />
المرحلة الثانية :<br />
العداد المتزامن<br />
51.2KHz<br />
-2<br />
في هذه المرحلة يطبق التردد<br />
على مدخلي العدادين المتزامنين<br />
والموصلين بشكل تسلسلي لتشكيل عداد ثنائي بثماني خانات )<br />
الصفر حتى 255 خلال كل نصف دور من أدوار الموجة المتناوبة كما هو مبين<br />
بالشكل (14).<br />
ويتم تصفير كلا العدادين عند كل تقاطع مع الصفر من خلال نبضات خرج مكبر<br />
العمليات ،LM741 بعد أن يتم تحويلها إلى مستوى T.T.L.<br />
الترانزيستور<br />
محول بنسبة تحويل<br />
بواسطة دارة<br />
ونرى من الشكل أن توتر التزامن (50Hz) مطبق عن طريق<br />
. 220/ 2 x15<br />
.BC107<br />
V<br />
101
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
+5V<br />
U2<br />
1<br />
CLR<br />
2<br />
CLK<br />
QD 11<br />
QC 12<br />
QB 13<br />
QA 14<br />
C7<br />
C6<br />
C5<br />
C4<br />
Ph<br />
AC220V<br />
N<br />
T1 15<br />
0<br />
15<br />
D1<br />
D1<br />
R1<br />
5K1<br />
R2<br />
220K<br />
D1<br />
D2<br />
3<br />
2<br />
7 4<br />
+<br />
LM741<br />
-<br />
6<br />
R3<br />
10K<br />
R4<br />
1K<br />
BC107<br />
U1<br />
74LS161<br />
10<br />
ENT<br />
7<br />
ENP<br />
1<br />
QD 11<br />
CLR QC 12<br />
2<br />
QB 13<br />
CLK QA 14<br />
RCO<br />
15<br />
C3<br />
C2<br />
C1<br />
C0<br />
-5V<br />
74LS161<br />
ENT<br />
ENP<br />
10<br />
7<br />
51.2KHz<br />
الشكل ) (14<br />
العداد التزامني<br />
والشكل (15) يبين الدارة المنفذة لكل من مولد التردد و العداد التزامني<br />
الشكل (15) الدارة الإلكترونية المنفذة لكل من مولد التردد والعداد التزامني<br />
102
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
3- المرحلة الثالثة: المقارن ونبضات الخرج:Pulses Comparator And Output<br />
يتم تخزين القيمة المطلوبة لزاوية الإزاحة القادمة من الحاسب (مخرج الطابعة)،<br />
0º إلى 180º، في<br />
والتي تكون بشكل رقمي من 0 إلى<br />
255 و تقابل زاوية إزاحة من<br />
القلابين 74LS75 وذلك بعد أن يتم تأهيل مدخلي العاكس ،E1,E2 لتطبق على<br />
،(A0-A3) فيطبق<br />
المداخل الأولى لكل من المقارنين (B3 -B0).<br />
أما المداخل الثانية<br />
عليها مخارج العداد المتزامن، وعندما تصبح قيمة العداد<br />
تقوم البوابة(NAND) بتمرير نبضات الخانة الأولى<br />
≤ القيمة المطلوبة للزاوية<br />
C0 للعداد التزامن، حتى نهاية<br />
نصف الدور الأول، حيث يتم أخذ هذه النبضات إلى دارة تكبير الاستطاعة والمحول<br />
النبضي ومنها إلى الثايريستور. ثم تتكرر هذه العملية في نصف الدور الثاني.<br />
Bufferd<br />
Data Bus<br />
Counter<br />
Bus<br />
D7<br />
D6<br />
D5<br />
D4<br />
D3<br />
D2<br />
D1<br />
D0<br />
2<br />
3<br />
6<br />
7<br />
2<br />
3<br />
6<br />
7<br />
74LS85<br />
D1 Q1 16<br />
1<br />
B3<br />
A3 15<br />
C7<br />
D2 Q2 15<br />
14<br />
B2<br />
A2 13<br />
C6<br />
D3 Q3 10<br />
11<br />
B1<br />
A1 12<br />
C5<br />
D4 Q4 9 9<br />
B0<br />
A0 10<br />
C4<br />
74LS75<br />
D4 Q4 9 9<br />
B0<br />
A0 10<br />
C0<br />
D1 Q1 16<br />
1<br />
B3<br />
A3 15<br />
C3<br />
D2 Q2 15<br />
14<br />
B2<br />
A2 13<br />
C2<br />
D3 Q3 10<br />
11<br />
B1<br />
A1 12<br />
C1<br />
74LS75<br />
74LS85<br />
C34<br />
4<br />
C12<br />
13<br />
C12<br />
C34<br />
A=B<br />
3<br />
6<br />
A=B<br />
5<br />
A>B<br />
A>B<br />
4<br />
5<br />
A>B<br />
A
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
-4<br />
المرحلة الرابعة: المحول النبضي وتكبير استطاعة نبضات الخرج:<br />
اِ ُتس خ ْدِمت ْ نبضات الخرج الناتجة من الدارة شكل<br />
(15) بطريقتين:<br />
الطريقة الأولى: التي اعتمدت لقيادة العنصر الالكتروني المدمج الموديول ذا الطراز<br />
(SKKT27/12E) المؤلف من ثايريستورين[4]، الموضحة في الشكل (17) حيث يتم<br />
تضخيم النبضات القادمة من البطاقة الالكترونية في الشكل (15) باستخدام دارة خاصة<br />
لقيادة المحول النبضي(SKPT21b3)، والذي يحوي ملفين ثانويين يستخدمان في تغذية<br />
بوابة كل ثايريستور<br />
.[4]<br />
+5V<br />
A1<br />
BC461<br />
SKKT 27/12E<br />
10R<br />
1W<br />
3<br />
22R<br />
G1<br />
Th1<br />
input pulses<br />
1.8K<br />
6<br />
SKPT21b3<br />
1<br />
2<br />
5<br />
2.2K<br />
22R<br />
K1<br />
G2<br />
Th2<br />
K1+A2<br />
220R<br />
2.2K<br />
4<br />
K2<br />
K2<br />
BDX53<br />
الشكل (17) دارة قيادة المحول النبضي لقيادة الموديول الثايريستوري<br />
تم تنفيذ ثلاث دارت متماثلة ووصل مدخلي التأهيل E1-E2 لكل دارة بنقطة واحدة<br />
لتأهيل البطاقات الثلاث معا ً (لأنها ستعمل عند زاوية إزاحة واحدة). كما تم تزويد<br />
نقاط الوصل لدارة الاستطاعة للموديول بمآخذ خاصة لتسهيل عملية التوصيل، وتم<br />
تنفيذ الجسور الأحادية والثلاثية جميع ًا، مع تأكيد ضرورة وصل مدخلي طورين إلى<br />
طور تغذية واحد للحصول على النبضات اللازمة للجسور الأحادية.<br />
104
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
الطريقة الثانية: لقيادة ثايريستورين<br />
(BT152)<br />
متعاكسين (رأس-عقب) وتستخدم عادة<br />
لتشكيل معدل طور (مدرج) Phase Regulator والمبينة في الشكل<br />
(18) والتي<br />
تستخدم أيضا ً المحول النبضي (SKPT21b3) دون الحاجة لتضخيم استطاعة النبضة.<br />
+5V<br />
A1+K2<br />
input pulses<br />
BC461<br />
1.8K<br />
6<br />
SKPT21b3<br />
1<br />
3<br />
2<br />
4<br />
15R<br />
Th1<br />
BT152<br />
5<br />
15R<br />
BT152<br />
10R<br />
Th2<br />
K1+A2<br />
الشكل (18) دارة المحول النبضي لقيادة ثايريستورين متعاكسين<br />
ا ُست ُخ ْدِمت ْ هذه الطريقة لتغيير القيمة الفعالة للتوتر المتناوب من أجل التحكم بدرجة<br />
الإنارة لمصباح من النوع المتوهج والذي يستخدم في إنارة المسارح، والشكل<br />
يبين البطاقات الإلكترونية المنفذة لكلتا الطريقتين.<br />
(19)<br />
الشكل (19)البطاقة الإلكترونية لكل من دارتي القيادة مع المقارن ونبضات الخرج.<br />
105
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
:Addressing System<br />
المرحلة الخامسة :<br />
نظام العنونة<br />
يمكن نظريا ً إضافة دارة عنونة للتحكم بإنارة 256 مصباحا ً وذلك من خلال كلمة<br />
،(20)<br />
-5<br />
مؤلفة من ثماني خانات كما يبين الشكل<br />
خانات لتصبح<br />
حيث نستخدم مفكك ترميز لكل أربع<br />
حالة، وإذا أخذنا كل مخرج من الحالات الست عشرة الأولى إلى<br />
،(15)<br />
16<br />
المدخل E1 للبوابة<br />
الست عشرة الثانية إلى المدخل<br />
(NAND) الموضحة في الشكل<br />
ولكل مخرج من الحالات<br />
E2، يصبح بهذا العدد الكلي للمخارج الممكن اختيارها<br />
(انتقاؤها) هو 16=256 .16 x<br />
A1<br />
A2<br />
A3<br />
A4<br />
To Chip select input of Memory<br />
1<br />
0 1<br />
( fig 15)<br />
3<br />
2<br />
Enable 1<br />
4<br />
1 2<br />
6<br />
5<br />
Enable 2<br />
9<br />
2 3<br />
8<br />
10<br />
Enable 3<br />
12<br />
3 4<br />
11<br />
13<br />
Enable 4<br />
74154<br />
1<br />
4 5<br />
3<br />
2<br />
Enable 5<br />
4<br />
5 6<br />
6<br />
5<br />
Enable 6<br />
23<br />
9<br />
A<br />
6 7<br />
8<br />
10<br />
Enable 7<br />
22<br />
12<br />
B<br />
7 8<br />
11<br />
13<br />
Enable 8<br />
21<br />
1<br />
C<br />
8 9<br />
3<br />
2<br />
Enable 9<br />
20<br />
4<br />
D<br />
9 10<br />
6<br />
5<br />
Enable10<br />
9<br />
10 11<br />
8<br />
10<br />
Enable 11<br />
12<br />
11 13<br />
11<br />
13<br />
Enable 12<br />
1<br />
12 14<br />
3<br />
2<br />
Enable 13<br />
18<br />
4<br />
G1<br />
13 15<br />
6<br />
5<br />
Enable 14<br />
19<br />
9<br />
G2<br />
14 16<br />
8<br />
10<br />
Enable 15<br />
12<br />
15 17 11<br />
13<br />
Enable 16<br />
SN74154<br />
A5<br />
0<br />
This dotted part should be<br />
repeated 16 time.<br />
A6<br />
1<br />
A7<br />
2<br />
A8<br />
3<br />
15<br />
SN74154<br />
الشكل (20) )دارة العنونة للحصول على 256 مخرجا ً ويؤخذ مخرج<br />
البوابة NAND إلى مداخل تأهيل الذاكرة الموضحة في الشكل (15)<br />
وعمليا ً تم تنفيذ نظام للتحكم بخمسة عشر مصباحا ً وفقا ً لدارة العنونة المختصرة في<br />
الشكل(21)، وذلك باستخدام المنفذ التفرعي للحاسب (مخرج الطابعة)، والذي يحتوي<br />
106
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
على ثماني خانات للمعلومات ،DATA تم استخدامها لإخراج القيمة الرقمية المقابلة<br />
للزاوية (0-255)، كما يحتوي على أربع خانات للتحكم تم استخدامها للعنونة (1-15).<br />
NAND<br />
وتم ربط المدخلين E1,E2<br />
أصل<br />
للبوابة<br />
مع بعضهما لاختيار المخرج المطلوب من<br />
مخرجا ً حيث يبين السهم إمكانية الوصل مع أحد هذه المخارج ال 15<br />
لتأهيل المصباح المطلوب، وإهمال المخرج الأول الصفري، كما تم توزيع الأحمال<br />
على الأطوار الثلاثة باستخدام ثلاثة عدادات يتزامن كل منها مع أحد الأطوار.<br />
16<br />
0 1<br />
To Chip select input of Memory<br />
1 2<br />
E1<br />
E2<br />
1<br />
2<br />
3<br />
( fig 15)<br />
Enable 1<br />
2 3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
Enable 2<br />
74154<br />
3 4<br />
9<br />
10<br />
8<br />
Enable 3<br />
4 5<br />
12<br />
13<br />
11<br />
Enable 4<br />
5 6<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Enable 5<br />
A1<br />
23<br />
A<br />
6 7<br />
4<br />
5<br />
6<br />
Enable 6<br />
A2<br />
22<br />
B<br />
7 8<br />
9<br />
10<br />
8<br />
Enable 7<br />
21<br />
C<br />
8 9<br />
12<br />
A3<br />
11<br />
13<br />
Enable 8<br />
20<br />
D<br />
9 10<br />
1<br />
A4<br />
3<br />
2<br />
Enable 9<br />
10 11<br />
4<br />
6<br />
5<br />
Enable10<br />
11 13<br />
9<br />
8<br />
10<br />
Enable 11<br />
12 14<br />
12<br />
11<br />
13<br />
Enable 12<br />
18<br />
G1<br />
13 15<br />
1<br />
3<br />
2<br />
Enable 13<br />
19<br />
G2<br />
14 16<br />
4<br />
6<br />
5<br />
Enable 14<br />
15 17 9<br />
8<br />
10<br />
Enable 15<br />
SN74154<br />
الشكل (21)<br />
دارة العنونة للحصول على 16 مخرجا ً ويؤخذ مخرج<br />
(15)<br />
يبين الشكل<br />
البوابة NAND إلى مداخل تأهيل الذاكرة الموضحة في الشكل<br />
(22) النظام الثايريستوري الأول متعدد الاستخدامات المقاد رقميا ً والذي تم<br />
تنفيذه، حيث ت تم قيادته باستخدام برنامج تم إعداده باستخدام لغة<br />
107
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
C++Builder<br />
الموضح واجهته في الشكل<br />
(23)<br />
ولابد من الإشارة إلى أهمية استخدام<br />
لغة ++C لأنه من خلالها يمكن التحكم مباشرة بمخرج الطابعة ،(LPT) وقد تم تزويد<br />
هذا البرنامج بالإمكانيات الآتية:<br />
1- إدخال القيمة الرقمية المطلوبة للزاوية مباشرة من الصفر إلى 255.<br />
2- إدخال القيمة المطلوبة للزاوية مباشرة من الصفر إلى 180 درجة.<br />
3- التغيير المباشر للزاوية بواسطة المؤشر(line .(On<br />
4- التغيير غير المباشر للزاوية بواسطة المؤشر(line .(Off<br />
) (22 الشكل<br />
النظام المنفذ للقيادة الرقمية متعدد الاستخدام<br />
الشكل (23) واجهة البرنامج المعد لقيادة الجسر الثايريستوري متعدد الاستخدامات<br />
108
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
والشكل (24) يبين النظام الثايريستوري المنفذ للتحكم الرقمي المبرمج بإنارة مسرح،<br />
حيث أمكن من خلال هذا النظام التحكم بإنارة<br />
(خمسة مصابيح لكل طور) بشكل آني.<br />
15<br />
مصباحا ً موزعة على ثلاثة أطوار<br />
الشكل (24) نظام القيادة الرقمي المنفذ للتحكم ب 15 مصباحا ً متوهجا ً<br />
وقد تم التحكم بإنارة هذه المصابيح من خلال البرنامج الذي تم إعداده بلغة<br />
C++Builder<br />
بالإمكانيات الآتية:<br />
-1<br />
.a<br />
أيضا ً، ويوضح الشكل (25) واجهة هذا البرنامج، وهو مزود<br />
ناخب وضعية العمل بثلاث حالات:<br />
التحكم اللحظي المفرد Single) ( Manual- بإنارة أي مصباح من ال<br />
15<br />
مصباحا ً بواسطة منزلقة خاصة لكل مصباح مع إظهار قيمة الزاوية الرقمية<br />
وبالدرجات على يمين كل منزلقة<br />
.<br />
109
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
.b<br />
ال<br />
التحكم اللحظي بمجموعة مصابيح<br />
(Manual-Group)<br />
15 مصباحا ً.<br />
.c<br />
المسرحية<br />
التحكم الآلي بمجموعة المصابيح<br />
(Auto-Group)<br />
(<br />
-2<br />
التي تم تخزينها مسبقا ً.<br />
يتم اختيارها من المصابيح<br />
من خلال البرامج (المشاهد<br />
التحكم بكامل المصابيح بواسطة منزلقة رئيسية لتخفيض الإضاءة الكاملة و<br />
إعادتها إلى وضعها السابق.<br />
-3<br />
معطيات<br />
إمكانية التخزين المسبق لإنارة المشاهد المسرحية في ملفات تسلسلية (ملفات<br />
(In files بالتتابع الآتي:<br />
عنوان المصباح المطلوب (من<br />
القيمة المطلوبة لزاوية الإزاحة الخاصة به وتكون (من<br />
العملية للمصابيح جميع ًا.<br />
1 إلى15)<br />
0<br />
-4<br />
وتليها<br />
إلى 255)، وتكرر هذه<br />
يتم استدعاء البيانات السابقة بشكل ملفات نتائج Out File وإخراجها برشقة<br />
واحدة لكل مشهد، يرسل فيها عنوان المصباح وقيمة زاوية الإزاحة المطلوبة، وذلك<br />
ليتم وضع كل مصباح بدرجة إضاءة محددة، مع إمكانية استعادة هذه المشاهد<br />
وتكرارها.<br />
الشكل (25) واجهة البرنامج المعد للتحكم بإنارة<br />
15 مصباحا ً متوهجا ً<br />
110
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
V<br />
- نتائج اختبار النظامين المنفذين<br />
:<br />
فيما يأتي بعض النتائج المسجلة والمبينة في الأشكال<br />
(26-27-28-29)<br />
التي تمثل شكل<br />
التوتر الناتج من تشغيل النظام المنفذ بتوصيلات مختلفة وبحمل أومي مع تغيير زوايا<br />
القدح، والتي تم الحصول عليها عند تسجيل نتائج النظامين وباستخدام راسم الإشارة<br />
OX8040 نوع ميتريكس المربوط مع الحاسب مع مخمد<br />
.x10<br />
يوضح الشكل (a-26) إشارة التوتر المقوم الناتج من مقوم ثايريستوري وحيد عند<br />
زاوية إزاحة بالطور مساوية إلى الصفر، في حين يؤكد الشكل<br />
(26-b)<br />
الإزاحة<br />
المطبقة على بوابة الثايريستور وتنفيذ المطلوب من الدارة عند زاوية الإزاحة بالطور<br />
90 درجة.<br />
a<br />
b<br />
يبين<br />
الشكل( 26) شكل التوتر في حالة تقويم ثايريستور وحيد<br />
a- عند زاوية صفر ، b- عند زاوية<br />
90 درجة .<br />
الشكل (a-27)<br />
إشارة التوتر المطبق على الحمل الناتج من مقوم ثايريستوري<br />
وحيد عند زاوية إزاحة بالطور مساوية إلى<br />
60<br />
درجة وحملا ً ذا تيار صغير، كي نبين<br />
أن نهاية الموجة غير مكتملة أي أن تيار الحمل اقل من تيار الاستمرار بالإشعال<br />
للثايريستور، في حين في الشكل<br />
(27-b)<br />
وعند زاوية الإزاحة ذاتها تلاحظ موجة<br />
التوتر المقوم عند القيم الصغيرة للتوتر لأن التيار المار بالثيريستور أكبر من تيار<br />
الاستمرار بالإشعال<br />
.Holding Current<br />
111
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
a<br />
b<br />
الشكل (27) شكل التوتر في حالة تقويم ثيرستور وحيد<br />
a- عند زاوية 60 درجة حمل صغير ، b- عند زاوية 60 درجة حمل كبير<br />
في الشكل (a-28) نلاحظ عمل الجسر الثايريستوري أحادي الطور المقاد بشكل<br />
نظامي عند زاوية إزاحة بالطور مساوية إلى<br />
30<br />
درجة، والشكل<br />
حالة العمل للجسر المذكور عند زاوية إزاحة أخرى قدرها<br />
(28-b)<br />
درجة. 60<br />
يبين أيضا ً<br />
a<br />
b<br />
الشكل( 28) شكل التوتر في حالة تقويم جسر ثايريستوري أحادي الطور<br />
a- عند زاوية<br />
30 درجة ،<br />
b- عند زاوية<br />
60 درجة.<br />
أما الشكل (29-a-b) فيؤكد قدرة الجسر أحادي الطور الثايريستوري على العمل عند<br />
مختلف زوايا الإزاحة بالطور حتى لو بلغت<br />
90 أو<br />
120 درجة كهربائية.<br />
112
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
a<br />
b<br />
الشكل( 29) شكل التوتر في حالة تقويم جسر ثايريستوري أحادي الطور<br />
a- عند زاوية<br />
90 درجة ،<br />
b- عند زاوية<br />
120 درجة<br />
الشكل (30-a-b) يؤكد أن القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية قادرة على قيادة أي<br />
جسر ثايريستوري، وهنا نتائج القيادة لجسر تقويم ثلاثي الطور تفرعي بسيط (ثلاثة<br />
ثايريستورات)، وعدد أطوار المحول ثلاثة، وقد تم استخدام نقطة النجمة في المحول<br />
لعودة التيار<br />
.Three Phase Mid Point Bridge<br />
المذكور عند زاوية إزاحة في الطور<br />
زاوية إزاحة بالطور<br />
30 درجة،<br />
45 درجة.<br />
في الشكل a يوضح عمل الجسر<br />
في حين الشكل b عمل الجسر عند<br />
الشكل( 30) شكل التوتر في حالة جسر ثايريستوري ثلاثي تفرعي بسيط<br />
a- عند زاوية<br />
30 درجة ،<br />
b- عند زاوية<br />
45 درجة .<br />
113
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
يبين الشكل (31-a-b) عمل الجسر مهما اختلفت زاوية الإزاحة بالطور وقد استمر<br />
استخراج الأشكال عند زوايا أخرى إِذ ْ إن الشكل<br />
زاوية إزاحة<br />
a<br />
60<br />
يبين استمرار عمل الجسر عند<br />
درجة، في حين يكمل الشكل b الإزاحة إلى 90 درجة كهربائية.<br />
أما في الأشكال<br />
الشكل( 31) شكل التوتر في حالة جسر ثايريستوري ثلاثي تفرعي بسيط<br />
a- عند زاوية<br />
60 درجة ،<br />
b- عند زاوية<br />
90 درجة<br />
(32,33)<br />
فقد طبقنا القيادة الرقمية على مدرج أحادي الطور<br />
،PhaseRgulator وذلك للتحكم بالتوتر المتناوب، كانت زاوية الإزاحة في الشكل<br />
صغيرة وتبلغ 30 درجة، أما في الشكل<br />
a<br />
b<br />
فزاوية الإزاحة أكبر وتبلغ<br />
درجة. 90<br />
الشكل( 32) شكل التوتر في حالة مدرج أحادي الطور<br />
a- عند زاوية<br />
30 درجة ،<br />
وبزيادة الإزاحة في زاوية الطور حتى<br />
b- عند زاوية<br />
90 درجة .<br />
120<br />
درجة ينتج الشكل<br />
استمرار عمل النظام حتى عند زوايا إزاحة بالطور كبيرة.<br />
33-b<br />
مما يؤكد<br />
114
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
الشكل( 33) شكل التوتر في حالة مدرج احادي الطور<br />
a- عند زاوية<br />
90 درجة ،<br />
b- عند زاوية<br />
120 درجة<br />
وتبين الأشكال الآتية صور نبضة القدح مع الإشارة المرجعية لتوتر الشبكة ، وقد تم<br />
تسجيلها أيضا ً براسم إشارة رقمي مع ذاكرة نوع هاميك طراز HM507 مربوط مع<br />
الحاسب.<br />
توضح الأشكال<br />
(34,35,36)<br />
المتزامنة مع التوتر المرجعي المتناوب .50Hz<br />
حيث يبين الشكل<br />
34<br />
الصورة المباشرة على راسم الإشارة لنبضة القدح<br />
النتائج عند زاوية إزاحة بالطور قدرها<br />
والشكل 34 يبين النتائج عند زاوية إزاحة بالطور قدرها<br />
ويبين الشكل<br />
15<br />
90 درجة.<br />
34<br />
النتائج عند زاوية إزاحة بالطور قدرها<br />
145<br />
درجة.<br />
درجة.<br />
الشكل<br />
النبضة مع الإشارة المرجعية لتوتر الشبكة عند زاوية<br />
15 درجة<br />
( 34)<br />
115
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
الشكل<br />
النبضة مع الإشارة المرجعية لتوتر الشبكة عند زاوية<br />
90 درجة .<br />
( 35)<br />
36) ( الشكل<br />
النبضة مع الإشارة المرجعية لتوتر الشبكة عند زاوية<br />
145 درجة .<br />
في الشكل (37) الأيسر يعطي صورة لواجهة البرنامج المنفذ والخاص بقيادة<br />
المصابيح، أما الجزء الأيمن فيبين صورة للمصابيح المقادة.<br />
الشكل<br />
صورة توضح المصابيح في حالة إنارة مختلفة مع واجهة البرنامج<br />
.<br />
(37)<br />
116
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
الشكل (38) يبين المصابيح المقادة عند درجات زوايا إزاحة بالطور مختلفة، وشدة<br />
الإنارة المتفاوتة التي تؤكد ذلك.<br />
(38) الشكل<br />
صورة توضح المصابيح في حالة إنارة مختلفة لكل مصباح<br />
.<br />
الشكل المبين أدناه (39) هو المخطط الصندوقي الكامل لنظام القيادة الرقمية متعدد<br />
الاستخدام:<br />
يولد التردد العالي في وحدة<br />
Frequency multiplier<br />
والمبين سابقا ً في الشكل<br />
(13)<br />
بحيث يكون متزامن ًا مع أحد أطوار الشبكة، ومن ث َم يحقق التزامن مع باقي الأطوار.<br />
كما نرى في الشكل الأطوار الثلاثة للشبكة والخط الحيادي N.<br />
حيث يدخل التردد العالي إلى ثلاث عدادات (واحد لكل طور)، ويكون مخرج كل عداد<br />
مكونا ً من<br />
المطبق.<br />
R,S,T<br />
8Bit<br />
ويعد من الصفر إلى 255 عند كل نصف دور من موجة التوتر<br />
يتم إدخال الإشارة القادمة من الحاسب عبر<br />
Data Bus ذات 8 Bit مع<br />
الإشارة القادمة<br />
مخرج العداد إلى دارة القدح Trigger والمكونة داخليا ً من الدارتين الواردتين في<br />
الشكلين<br />
.(15,17)<br />
يتم أخذ خرج دارة القدح المكون من مجموعتين معزولتين من نبضات القدح لتطبق<br />
مباشرة على بوابتي الثايريستورين المرتبطين بطور التزامن. (مجموعة نبضات أولى<br />
117
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
تطبق عند الزاوية صفر والأخرى تطبق بعد<br />
180<br />
يمكن أن يطبق على أي حمل نشاء (إنارة أو غيره من الأحمال).<br />
درجة)، وخرج الثايريستورات<br />
الشكل<br />
(39) يبين المخطط الصندوقي لنظام القيادة الرقمية متعدد الاستخدام<br />
(40) الشكل<br />
الأخير يبين بنية المراحل المختلفة وترابطها مع بعضها بعضا ً، حيث نجد<br />
دارة مولد التردد العالي التي تعطي هذا التردد إلى العداد خرج العداد الذي يطبق<br />
بدوره على المقارن الذي يقارن خرج العداد مع القيمة المطلوبة لزاوية الإزاحة<br />
الرقمية (والقادمة من الحاسب)، وعند الوصول إلى زاوية الإزاحة المطلوبة يتم إطلاق<br />
النبضات لتطبق على المحول النبضي ومن ثم إلى بوابة كل ثايريستور.<br />
118
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
– VI الخاتمة:<br />
-1<br />
الشكل (40) يبين الدارة النهائية مع ترابط المراحل فيما بينها<br />
من خلال هذين النظامين المنفذين والنتائج التي توصلنا إليها عند التشغيل عن<br />
طريق الحاسب أصبح لدينا نظاما ً مرنا ً لتشكيل أية دارة ثايريستورية يمكن اعتبارها<br />
منبع ًا أو مصدرا ً لتوليد التوافقيات في الشبكة المحلية، حيث يمكن أخذ إشارات التيار<br />
119
القيادة الرقمية للجسور الثايريستورية<br />
-2<br />
-3<br />
والتوتر الحاملين للتوافقيات وتقدر عادة نسبة التوافقيات المحمولة حسب نوع الجسر<br />
الثيريستوري المقاد وزاوية الإزاحة بالطور المطبقة، ويقاس عادة ب THD للتوتر أو<br />
التيار.<br />
يمكن استخدام هذه الطريقة لقيادة محركات التيار المستمر والتحكم بسرعة<br />
الدوران من خلال الحاسب، نظرا ً لأننا تمكنا من إجراء الإزاحة رقميا ً.<br />
يمكن استخدام هذه الأنظمة للتحكم المبرمج مسبقا ً بإنارة المسرح، حيث يتم تشكيل<br />
مشاهد ضوئية مسبقة ويتم الانتقال بشكل تدريجي من مشهد إلى آخر حسب البرنامج<br />
الموضوع لهذا الغرض، ويمكن القول: إن زمن التأخير بتطبيق الإشارة من الحاسب<br />
لإجراء الإزاحة بالطور لا يذكر، لأنه خلال نصف دور يمكن إخراج<br />
256 نبضة.<br />
-4<br />
أكدت النتائج أن َّه يمكن قيادة ثايريستور وحيد أو جسر ثايريستوري أحادي الطور<br />
أو جسر ثايريستوري ثلاثي الطور أو أي جسر آخر مقاد أو نصف مقاد مغذى من<br />
منبع ثلاثي الطور أو أحادي الطور، وأن نتائج القيادة الرقمية كانت جيدة ومماثلة<br />
للقيادة التمثيلية Analogue التي كنا نعتمدها في الجسور الثايريستورية، وتمت مطابقة<br />
القيم والأشكال مخبري ًا للتحقق من ذلك (تم التحقق من زاوية القدح ومطال التوتر<br />
الناتج).<br />
– VII<br />
-<br />
آفاق مستقبلية:<br />
نقوم حاليا ً واعتمادا ً على المبدأ المنفذ في هذا البحث بتطوير هذا النظام ليعمل<br />
برمجيا ً دون استخدام العناصر الإلكترونية المتعددة، وذلك من خلال وضع برنامج<br />
كامل لعمل هذا النظام إما على الحاسب أو باستخدام المتحكمات الصغرية<br />
.Microcontroller<br />
-<br />
يمكن استخدام هذا الأسلوب من القيادة الرقمية في الدارات ذات التحكم المغلق (مع<br />
تغذية عكسية) حيث يمكن معالجة المعلومات في الحاسب وقيادة الجسور الثايريستورية<br />
بناء على نتيجة المعالجة.<br />
120
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية- المجلد الرابع والعشرون- العدد الأول-<br />
2008 ز.السقا- ه. ورقوزق- ر. بيرت<br />
References<br />
1- Mohan,N. &Undeland,T., “ Power Electronics- Converters ,<br />
Application,and Design - ” , John Willey&Sons INC. , New York, 2ed,<br />
edition 1995.<br />
2- Norris,B.,”Electronic Power Control and digital Techniques “, Texas<br />
Ins.Ltd. , 1996.<br />
3- Technical documents of “ Simens “ company .<br />
4- Technical documents of “ Semikron “ company .<br />
5- Technical documents of “ Temic semiconductor “ company.<br />
6- Technical documents of “National semiconductor company.<br />
تاريخ ورود البحث إلى مجلة جامعة دمشق 2006-6-15 .<br />
121
Change language