大电流变流装置过电压智能保护模块的设计
（1-2）故回差电压为：
（1-2）
其中r为三极管处于放大区的内阻可以忽略，UOH为LM339输出高电平5V，UOL为输出低电平0V，根据设计要求R3调为3KΩ，由此可得
=5V。假设整流装置输入交流有效电压U1为209V，且上下波动10%都为安全电压，此时电压互感器检测到的电压U3小于2.6V，且小于参考电压UREF，输出开路，过电压保护模块不动作，作为正反馈的射极跟随器三极管M5导通UREF=2.8V。当U1增加到230V时，U3大于2.8V，输出为低电平，过电压保护模块动作，单片机输出封锁脉冲，且M5截止UREF=2.7V，促使U3更大于UREF，这时翻转后的状态极为稳定，避免了过电压附近电压波动而引起的不稳定现象。由于产生了一定的回差，过电压保护动作后，整流装置的输入电压U1必须降到230-5=225V时，即U3＜UREF，整流装置才能恢复正常。
脉冲输出控制
大电流整流装置主要是通过晶闸管整流，而晶闸管的导通是需要触发脉冲的，这里对触发脉冲的控制是基于单片机产生晶闸管触发脉冲。因此，控制了晶闸管触发脉冲的产生就控制住了整个整流装置的输出，也就达到了过压保护的目的。
图2 脉冲输出控制程序流程图
单片机是一种微型计算机，可以通过编程实现相应的功能。文中通过51系列单片机的P1.0口控制晶闸管触发脉冲输出的P0口，可以将电压比较器的输出端U4与单片机的P1.0口相接，中间用一个PNP型三极管进行电平转换如图1中C部分所示。当U4为高电平时，单片机P1.0口有内置高阻上拉电阻，复位后P1.0口为高电平，三极管M6截止；当U4为低电平时，三极管M6导通，并将P1.0口拉为低电平，此时P0口被强行复位。其脉冲输出控制程序流程图如图2所示，确保了整流装置过电压时晶闸管触发脉冲能够及时关断，当电压恢复到安全值后能够自动运行。
实验结果
通过电压比较电路实验波形的观察发现其输出高低电平的转换时间为微秒级，达到保护模块设计要求的响应时间。
由图3实验波形可以发现，当输入电压有效值低于U1=209V，晶闸管输出脉冲正常，整流设备正常工作；当输入电压有效值U1=212V，晶闸管输出脉冲被关断，整流设备停止工作；当输入电压有效值降为U1=204V，晶闸管输出脉冲正常，整流设备重新正常工作。
图3 过压前后控制触发脉冲输出波形
结论
本文设计了一种大电流变流装置的过电压智能保护模块，分析了导致过电压的原因，结合整流装置过压特性提出利用性价比较高的51系列单片机作为控制核心，实现了智能保护的目的。通过实验发现整个过压保护模块的响应时间为微秒级，满足过压保护响应时间的要求。通过实验波形的比较，验证了电压比较电路的回差电压为5V，达到了预期保护迟滞的设定。通过改变R3的阻值可以实现不同门限的过压保护，而且实验证明了该智能保护模块是可行的。
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