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基于单片机的晶闸管触发器的设计

作者:时间:2009-03-20来源:网络收藏

依照三相桥式全控整流电路晶闸管导通的时序要求,输出触发脉冲分为3种情况:
(1)当移相触发延迟角α≤60°,此时以A相同步信号为基准,并按延迟角时间定时实现的第一个脉冲输出,应该是A相VT1晶闸管的触发信号,触发延迟时间和触发脉冲的时序无需调整,之后每隔60°时间依次输出VT2、VT3、VT4、VT5、VT6晶闸管的触发信号。
(2)当移相触发延迟角60°α≤120°时,为保证触发脉冲不遗漏,应将触发延迟角的定时时间调整在60°时间之内,即减去一个60°时间。同时输出触发脉冲的时序也要进行调整,此时第一个输出触发脉冲信号应该是B相,VT6晶闸管的触发信号,之后每隔60°时间依次输出VT1、VT2、VT3、VT4、VT5晶闸管的触发信号。
(3)当移相触发延迟角α>120°时,要将触发延迟角的定时时间调整在60°时间内,从而保证触发脉冲不遗漏,则需减去一个120°时间,并且对触发脉冲时序进行相应调整,此时第一个输出触发脉冲信号应该是C相VT5晶闸管的触发信号,之后每隔60°时间依次输出VT1、VT2、VT3、VT4晶闸管的触发信号。


4 硬件组成
图4给出控制的移相触发脉冲控制硬件电路图。选用AT89C2051,其属于MCS一51系列小型,共有20个引脚,2 KB内存。同步信号的输入经电阻R1,R1起到限流和保护的作用,正弦同步信号经VD1和VD2两个限制比较器输入电压的箝位二极管削波后,送入比较器LM339的输入端,LM339输出为180°与电源相位相同的方波。同步检测信号发生正跳变时,经反相以中断方式向单片机的INT0(引脚6)提供同步指令,从表面上看好像是外部中断信号输入,实际上是要量脉冲的宽度,这决定于信号到来的时间。使用该比较电路,无论输入的同步电压信号高还是低,LM339的输出信号都能较准确的反映同步输入信号的过零点,R2和C3对输出信号进行滤波,以避免输出信号出现波动。由于AT89C2051为8位单片机,所以该内部均为8位数字量计算,其触发延迟角范围为0°~180°,控制精度为0.7°,虽然控制精度受到内部运算位数的限制,但足以满足一般控制要求。

AT89C2051的Pl端口的P1.2~P1.7(引脚14~19)分别用于输出三相桥式全控整流电路VT1~VT6的触发脉冲信号,6路脉冲信号经741504反相放大,推动功率放大器TD62004,该器件的输出连接到脉冲变压器的初级绕组。为了使复位更可靠,采用先进的专用上电复位器件X25045,该器件具有可编程定时器,采用SPI总线结构。定时器看门狗的作用是保证在设定的时间内,若系统程序走死,不能定时访问X25045的片选端,X25045将能对系统复位.提高了系统的可靠性,给单片机提供独立的保护系统。其他的端口如P1端口的P1.0~P1.1(引脚12和13)可作为过压、过流指示,P3端口的P3.4~P3.5(引脚8和9)作为过压和过流的输入端,P3端口的其余端口可以从整流端采集电压负反馈信号经A/D转换后进行数字PI调节,构成电压负反馈闭环控制,以保证整流输出端电压稳定。

5 移相触发脉冲控制软件的
移相触发脉冲的控制软件可方便进行延迟计算,由软件完成系统初始化、初值的输入和电角度时间的计算并送入定时器,通过外部中断实现触发延迟角的处理。由于AT89C2051上电复位期间所有端口均输出高电平,为了保证复位期间所有晶闸管都没有触发信号的触发,应采用低电平为有效触发晶闸管的信号。移相触发脉冲控制软件流程图如图5所示。

6 结语
在实验中加入数字PI调节,构成电压负反馈闭环控制,使输出电压稳定运行,提高了触发脉冲的对称度和稳定性,触发延迟角最大可达180°,改善了的性能指标和变流装置的可靠性。该方案实现了晶闸管触发器的单片机控制,体现了控制电路简单、便于调节且占用CPU资源少的特点,是一种理想的易于推广的晶闸管触发控制方案。


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