减少杂波干扰的可控硅调速电路设计

摘要：为了改善传统电机调速系杂波干扰大，系统复杂的缺点，设计一种以工业单片机为核心运算控制芯片，可控硅采用过零检测触发方式，主回路由软件、硬件协调完成，控制可控硅进行电机调速的电路，达到了减少主电路杂波干扰的目的，控制灵活，系统设计简单，检测和维护方便。
关键词：杂波干扰；可控硅调速；过零检测；触发

可控硅具有功率大，效率高，体积小，重量轻，无噪音，控制灵敏等优点，而且还具有使用小电流，小功率来控制大电流大功率的特点，其应用范围，前途都非常广泛。用单片机实现可控硅过零调速，相比于变频调速，不仅可使可控硅的导通角控制由软件完成，触发电路有结构简单，控制灵活，精度可通过软件补偿，任意调节转速等特点，还可以避免类似移相调速，脉宽调速(PWM)，正弦脉宽调速(SPWM)等在调速过程中产生大量噪声和高次谐波，对电路器件耐压值要求较高的。

1 可控硅过零检测调速控制的方法
数字实现可控硅过零控制的示意图如图1。可以看出，过零调速通过的工作电压是完整的正弦波形，过零导通且过零截止。调速时通过改变在给定的时间内改变加在负载上的交流正弦波个数来调节电机的转速。由于可控硅是在电压(电流)过零时触发导通的，导通时的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在可控硅移相调压调速所存在的一些缺点，如：产生大的射频干扰，高次谐波等。这样就解决了第一个问题，同时也提高了电路器件的安全系数。


数字实现可控硅过零调速控制需要解决2个问题：实现工频电压的正负过零检测，并在过零时产生脉冲信号；过零脉冲信号必须受单片机输出信息控制，从而控制可控硅过零触发时间。
过零脉冲信号的个数和时间间隔可以通过软硬件协调解决。直接控制导通脉冲个数和截止脉冲个数就可以了，调速范围可以从零到最高速度(加入完整的工频电压时的速度)。设最高速度转速为n0，导通脉冲个数为k，截止脉冲个数为s，速度为n，理论上：
n=(k／s)n0 (1)
实际工作中要根据驱动负载设定转速范围。

2 硬件电路设计
硬件电路设计框图如图2所示。单片机为控制器的核心部件，其主要工作是接收220 V交流电的过零信号，根据过零检测信号控制可控硅的导通时间；接收掉电检测电路送来的掉电信号；检测电机转速等级并在数码管上显示。