8089单片机三相全控桥整流的触发电路设计方法

引言
大功率三相全控桥整流装置信用作工业生产的可调直流电源，而直流电压的调节靠触发电路来控制，单片机通过控制品间管触发脉冲的移相控制冷“来改变整流装置输出的直流电压大小。由于模拟电路中参数难以调整，且易受网压波动及电磁干扰的影响，致使三相电负荷不平衡，在电网中引起较大的谐波电流，可控整流装置功率越大，这种现象越严重，甚至引起误触发。以至出现烧毁熔断器、跳闸等故障。采用数字式触发电路能有效地克服上述缺点，这是由于数字式触发电路是通过模/数转换器将模拟星转换成数字量，通过控制计数脉冲的个数来进行移相控制，因此其控制精度高，各相脉冲间的对称性好，在大功率整流装置中尤其能体现其优越性.

1三相桥式全控整流电路

图1为三相全控桥整流电路，在任何时候都必须有两个晶闸管导通，且这两个晶闸管一个是共阴极组的，一个是共阳极组的，只有它们同时导通，才能形成导电回路。由于共阴极的船闸管是在正半周触发，共阳极组的晶闸管是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲相位应该相差180度。三相桥式全控整流电路每隔60度有一个晶闸管要换流，因此每隔600要触发一个晶闸管，触发脉冲的顺序是T1 T2 T3 T4 T5 T6 T1，相邻两脉冲的相位差为60度。为保证在整流器合问后，共阴极和共阳极组各有一个晶闸管导通，必须使两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲，具体做法有两种:一种是使触发脉冲的宽度在600-1200之间，一般取800^ 1000，称为宽脉冲触发;另一种是在触发某一晶闸管的同时，给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管均有触发脉冲，这种方法称为双窄脉冲触发。采用双脉冲触发时，在一个周期内对每个晶闸管必须要连续触发两次，两次脉冲中间间隔为60度。本文中采用宽脉冲触发方式

2 8098单片机控制的数字触发电路
2.1 8098单片机性能简介明
8098单片机为准16位机，芯片外部的数据总线为8位，而内部CPU仍然保持I6位结构。8098对外的总统结构与51系列相同，这里可查询此单片机的详细资料:http://www.51hei.com ,它的地址总线为16位，低8位的地址总线与8位的数据总线也是通过地址锁存器74LS373进行分时处理。8098单片机结构最简单，使用也最简单，而且价格低廉，性能上乘。其主要优点如下:①8089芯片内还集成有51系列所没有的高速输入器HSI、高速输出器HSO,8路10位A/D转换器、脉宽调制输出PWM、片内看门狗等硬件结构;②8098单片机CPU的寄存器为16位，有232个累加器;③存储容量大，可达64k6;④有4个高速输入通道，用来记录外部事件发生的时间，有6个高速输出通道，可以触发外部事件，高速输入、输出通道具有软件定时功能，③有调电保护电源，当主电源Vcc失电时，接+5V电池的掉电保护电源Vpd继续供电，可防止数据存储器中部分存储单元的内容丢失.

2.2系统工作原理
所谓同步，就是通过供给各触发电路不同相位的交流电压，使得各触发器在晶闸管需要触发脉冲的时刻输出脉冲，从而保证各晶间管可以按顺序获得触发这种使触发电路与主电路晶闸管工作上步调一致的方法就称为同步使触发电路与主电路工作同步并能在规定范围内进行移项控制的信号电压称为同步电压

图Z为同步电路，同步信号取自三相交流电源的十A相，经过变压器在副边输出用户所需电压值，通过运算放大器LM339使得在输入电压每次过零时运放输出一个知形波，输送到高速输入单元HSI的HSI. 0引脚中。利用HSI. 0的特点，在HSI. 0出现上升沿时可产生中断。在HSI. 0的中断服务程序中启动8098内部A/D采样移相控制信号，根据A/D的转换数据计算触发角

2. 2. 2晶闸管的触发

图3为门极驱动触发电路图。在8098单片机中高速输出hso，若用定时器1作为计时器的基准，一个计时单位在计算机时钟为12MH:时为2us。对于工频交流电，180度对应5000个计时单位，亦即:每度约对应28个计时单位。查出触发角a对应的电角度了(例如120度)，则a所对应的计时单位为28n，将28n赋予HSO的CAM.中 寄存器号分别对应HSO.O至HSO.S，当28n个计时单位的时间一到，即可在某HSO端口产生上升沿的电平跳变。此时HSO的输出与PWM波通过保护电阻和三极管后的输出相与非，与非门输出经过光电祸合器来控制晶闸管的导通与关断。若与非门输出为高电平，则光电秘合器中二极管亮，从而使光电棍合器导通，晶闸管也就导通。如取脉冲宽度为m0，则对应28m个计时单位。再向HSO的CAM中写入28。个计时单位，可使在28m个计时单位到来时HSo产生脉冲的下降沿。

由HSo.O至HSo.S引晰产生6个宽度为90度相隔为600的脉冲，分别与PWM输出进行与非运算后，去控制三相全控桥式整流电路中6个晶闸管的导通与关断另外，硬件系统的正常工作离不开软件的支持，还有显示电路，程序存储器，复位电路等辅助部分，在此不再叙述

结论
MCS-96系列单片机全部担民于高速控制，其中6位并行的高速输出喘口HS0.0-HSO. 5可以按程序规定的时间去触发某一事件而且触发脉冲的上升沿和下降沿产生的时刻可以同时设定，利用日hso这一特点，可以很方便地构成品闸管三根桥式全控整流电路的数字触发器。试验证明该设计方案是可行的，且由试验结果可以看出触发脉冲对称精确，脉冲序列整齐，间隔误差小通用性强.