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基于AT89C2051单片机的晶闸管触发电路的设计与实现

作者:时间:2013-10-12来源:网络收藏


1.2 辅助电路的设计

1.2.1 晶闸管过零检测电路

晶闸管投入电容器的时刻,也就是晶闸管开通的时刻,必须是电源电压与电容器残压的幅值和相位相同的时刻。因为根据电容器的特性,当加在电容上的电压有阶跃变化时,将产生冲击电流,会损坏晶闸管且给所在电力系统带来高频振荡等不利影响。所以设计了晶闸管过零检测电路来解决残压测量的难题。晶闸管过零检测电路如图3所示。

当电源电压与电容器的残压相等时,晶闸管上电压为零,光电耦合器就会输出下降沿负脉冲至INT0、INT1管脚,如果此时控制器投入指令存在,此脉冲就会经过一系列环节,产生脉冲串去触发晶闸管,保证晶闸管的导通,平稳投入电容器;当电源电压与电容器的残压不相等时,晶闸管上电压不为零,光耦导通,接到的INT0、INT1呈高电平,在软件中设置此种情况不产生触发脉冲,晶闸管呈关断状态。

1.2.2 控制器投切命令电路

控制器投切命令电路如图4所示。

控制器是工作人员用来向触发电路下达电容器投切命令的电路。当工作中需要电容器投入时,控制器在J3处给+4V信号,光耦U3导通,使P1.0(控制器投切ORDER命令管脚)呈高电平,通过逻辑判断电路使得触发脉冲得以驱动脉冲变压器,使晶闸管导通,电容器投入;同理,当需要切除电容器时,取消控制器+4 V信号,光耦关断,ORDER管脚呈低电平,通过逻辑判断电路屏蔽了管脚的触发脉冲,此时无论触发脉冲管脚输出的何种脉冲,都不能驱动脉冲变压器,管脚晶闸管在电流过零时自然关断。这种设计的优点就是可靠性高,抗干扰能力强,避免了因外部干扰或程序问题而使得晶闸管误导通。

1.2.3 晶闸管触发主电路

晶闸管触发主电路如图5所示。电路以单片机为核心,采用8 M晶振定时器工作方式。P1口用作触发晶闸管的脉冲输出,P3口用作晶闸管过零信号检测。其管脚具体连接见图5。

其工作过程是:当单片机通过投切命令电路接到电容器投入指令时,P1.0 ORDER管脚会呈高电平。此时检测电路检测晶闸管是否过零,当检测到晶闸管过零时,单片机INT0、INT1管脚会触发中断,单片机进入脉冲中断程序,产生触发脉冲,在单片机P1口输出去驱动脉冲。

单片机输出的触发脉冲信号为高频调制脉冲,所以脉冲变压器采用高频变压器,体积小,不发热,易安装,二极管均采用快速二极管。工作原理是:当单片机高频脉冲输出时,三极管立即进入导通状态,由于电容C9的瞬间短路作用,使得脉冲变压器的原边得到信号为+24 V的尖峰脉冲,它可以用作晶闸管的强触发脉冲,在C9的两端并上电阻R30减小了高频信号的阻抗,相当于微分,这样提高了信号的上升速率,加快了导通速度,提高触发的可靠性。而后单片机输出的高频脉冲使得变压器副边得到持续的幅值较低的高频调制脉冲,继续供给晶闸管触发脉冲,以提高电流断续时晶闸管工作的稳定性,同时也降低了触发电路的功耗。


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