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微机数字触发器的研制

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:触发电路是晶闸管整流器的重要组成部分。利用微机技术,采用MCS-8096单片机为控制核心,设计了一种新型的微机数字触发器,给出了其硬件和软件详细的实现方法。
  关键词:晶闸管数字触发器单片机微机技术
  
  晶闸管整流器装置在工业中得到了广泛的应用。晶闸管的触发控制则是应用中的关键环节,触发电路的控制精度与精定性将直接决定主回路的工作性能。晶闸管的触发电路,大体上可以分为模拟和数字两大类。模拟电路由分立元件组成,体积较大,控制精度较低,很难达到标,现在已很少采用;晶闸管触发信号,本质上是一种离散量,可由数字信号实现。目前已有大量的数字式触发器产品问世,这些数字触发器大体由过零检测器、计数器、脉冲分配器等几个部分组成。随着微电子技术的发展特点是微型计算机的广泛应用,采用以单片机为控制核心设计数字式触发器,可以大大简人硬件电路的组成,并可提高触发器的控制精度,其中触发角α的分辨率可达0.1°~0.01°,甚至更高。另外由于软件的可编程性,使微机数字触发器的调节范围相当灵活,能满足多方面的需要。
  
  MCS-96系列单片机自带A/D转换通道,具有高速输入口HIS和高速输出口HSO,对于脉冲的检测和生成极其方便。其中六路并行的高速输出HSO可以按程序规定的时间去触发其一事件。当HSO的触发时刻在内容定址存储区CAM中确定以后,规定的时间一到,在HSO端口上即可产生触发脉冲,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HSO的这一特点,能够很方便地构成晶闸管整流器的触发电路。
  
  本文以三相全控桥式整流电路为讨论的重点,设计触发器的硬件和软件。
  
  1触发器的硬件设计
  
  微机数字触发器的硬件电路主要以MCS-8096为控制核心,包括输入信号预处理电路、同步脉冲产生电路、脉冲的形成与输出电路、存储器扩展及附属电路等几个部分。硬件框图如力所示。
  
  1.1同步脉冲产生电路
  
  在各种晶闸管整流电路中,各晶闸管的触发脉冲必须与加在晶闸管上的交流主电源电压有相对固定的相位关系(即各管的触发时刻与主电源电压的某一个固定的相位点之间相差一个控制角α),对应这一触发时刻的脉冲称为同步脉冲,完成这一任务的电路就是同步脉冲产生电路。数字触发器根据同步脉冲的不同触发方式分为绝对触发和相对触发方式。所谓绝对触发方式是指每一触发脉冲的形成时刻均由同步基准决定,这在三相桥式电路中就需要有六个同步基准交流电压;而相对触发方式仅需一个同步基准。当第一个脉冲由同步基准产生后,再以第一个触发脉冲作为下一个触发脉冲的基准。在三相桥式电路中,两相邻触发脉冲之间相差60°电角度,但由于电网频率会在50Hz附近波动,所以必须进行电网周期的跟踪测量。
  
  同步脉冲电压可以用相电压Ua,也可以用线电压Uac。当用线电压Uac作为同步电压时,同步基准在三相桥式电路中,它的上跳沿正好是α=0°的基准;而当用相电压Ua作同步电压时就有-30°的相位差。在本装置的同步脉冲电路中,以线电压Uac作为同步电压。电路如图2所示。线电压Uac经降压后加至LM339组成的电压比较器,输出高、低电平等宽的方波,经光电隔离器TIL117及电容、电阻组成的微分电路,形成微分信号,这个微分信号就是同步相位脉冲,其周期为电网的周期。
  
 

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