8089單片機三相全控橋整流的觸發電路設計方法

2021-01-09 電子產品世界

引言
大功率三相全控橋整流裝置信用作工業生產的可調直流電源，而直流電壓的調節靠觸發電路來控制，單片機通過控制品間管觸發脈衝的移相控制冷「來改變整流裝置輸出的直流電壓大小。由於模擬電路中參數難以調整，且易受網壓波動及電磁幹擾的影響，致使三相電負荷不平衡，在電網中引起較大的諧波電流，可控整流裝置功率越大，這種現象越嚴重，甚至引起誤觸發。以至出現燒毀熔斷器、跳閘等故障。採用數字式觸發電路能有效地克服上述缺點，這是由於數字式觸發電路是通過模/數轉換器將模擬星轉換成數字量，通過控制計數脈衝的個數來進行移相控制，因此其控制精度高，各相脈衝間的對稱性好，在大功率整流裝置中尤其能體現其優越性.

1三相橋式全控整流電路


圖1為三相全控橋整流電路，在任何時候都必須有兩個晶閘管導通，且這兩個晶閘管一個是共陰極組的，一個是共陽極組的，只有它們同時導通，才能形成導電迴路。由於共陰極的船閘管是在正半周觸發，共陽極組的晶閘管是在負半周觸發，因此接在同一相的兩個晶閘管的觸發脈衝相位應該相差180度。三相橋式全控整流電路每隔60度有一個晶閘管要換流，因此每隔600要觸發一個晶閘管，觸發脈衝的順序是T1 T2 T3 T4 T5 T6 T1，相鄰兩脈衝的相位差為60度。為保證在整流器合問後，共陰極和共陽極組各有一個晶閘管導通，必須使兩組中應導通的一對晶閘管同時有觸發脈衝，具體做法有兩種:一種是使觸發脈衝的寬度在600-1200之間，一般取800^ 1000，稱為寬脈衝觸發;另一種是在觸發某一晶閘管的同時，給前一號晶閘管補發一個脈衝，使共陰極組和共陽極組的兩個應導通的晶閘管均有觸發脈衝，這種方法稱為雙窄脈衝觸發。採用雙脈衝觸發時，在一個周期內對每個晶閘管必須要連續觸發兩次，兩次脈衝中間間隔為60度。本文中採用寬脈衝觸發方式

2 8098單片機控制的數字觸發電路
2.1 8098單片機性能簡介明
8098單片機為準16位機，晶片外部的數據總線為8位，而內部CPU仍然保持I6位結構。8098對外的總統結構與51系列相同，這裡可查詢此單片機的詳細資料:http://www.51hei.com ,它的地址總線為16位，低8位的地址總線與8位的數據總線也是通過地址鎖存器74LS373進行分時處理。8098單片機結構最簡單，使用也最簡單，而且價格低廉，性能上乘。其主要優點如下:①8089晶片內還集成有51系列所沒有的高速輸入器HSI、高速輸出器HSO,8路10位A/D轉換器、脈寬調製輸出PWM、片內看門狗等硬體結構;②8098單片機CPU的寄存器為16位，有232個累加器;③存儲容量大，可達64k6;④有4個高速輸入通道，用來記錄外部事件發生的時間，有6個高速輸出通道，可以觸發外部事件，高速輸入、輸出通道具有軟體定時功能，③有調電保護電源，當主電源Vcc失電時，接+5V電池的掉電保護電源Vpd繼續供電，可防止數據存儲器中部分存儲單元的內容丟失.


2.2系統工作原理
所謂同步，就是通過供給各觸發電路不同相位的交流電壓，使得各觸發器在晶閘管需要觸發脈衝的時刻輸出脈衝，從而保證各晶間管可以按順序獲得觸發這種使觸發電路與主電路晶閘管工作上步調一致的方法就稱為同步使觸發電路與主電路工作同步並能在規定範圍內進行移項控制的信號電壓稱為同步電壓


圖Z為同步電路，同步信號取自三相交流電源的十A相，經過變壓器在副邊輸出用戶所需電壓值，通過運算放大器LM339使得在輸入電壓每次過零時運放輸出一個知形波，輸送到高速輸入單元HSI的HSI. 0引腳中。利用HSI. 0的特點，在HSI. 0出現上升沿時可產生中斷。在HSI. 0的中斷服務程序中啟動8098內部A/D採樣移相控制信號，根據A/D的轉換數據計算觸發角

2. 2. 2晶閘管的觸發


圖3為門極驅動觸發電路圖。在8098單片機中高速輸出hso，若用定時器1作為計時器的基準，一個計時單位在計算機時鐘為12MH:時為2us。對於工頻交流電，180度對應5000個計時單位，亦即:每度約對應28個計時單位。查出觸發角a對應的電角度了(例如120度)，則a所對應的計時單位為28n，將28n賦予HSO的CAM.中 寄存器號分別對應HSO.O至HSO.S，當28n個計時單位的時間一到，即可在某HSO埠產生上升沿的電平跳變。此時HSO的輸出與PWM波通過保護電阻和三極體後的輸出相與非，與非門輸出經過光電禍合器來控制晶閘管的導通與關斷。若與非門輸出為高電平，則光電秘合器中二極體亮，從而使光電棍合器導通，晶閘管也就導通。如取脈衝寬度為m0，則對應28m個計時單位。再向HSO的CAM中寫入28。個計時單位，可使在28m個計時單位到來時HSo產生脈衝的下降沿。

由HSo.O至HSo.S引晰產生6個寬度為90度相隔為600的脈衝，分別與PWM輸出進行與非運算後，去控制三相全控橋式整流電路中6個晶閘管的導通與關斷另外，硬體系統的正常工作離不開軟體的支持，還有顯示電路，程序存儲器，復位電路等輔助部分，在此不再敘述


結論
MCS-96系列單片機全部擔民於高速控制，其中6位並行的高速輸出喘口HS0.0-HSO. 5可以按程序規定的時間去觸發某一事件而且觸發脈衝的上升沿和下降沿產生的時刻可以同時設定，利用日hso這一特點，可以很方便地構成品閘管三根橋式全控整流電路的數字觸發器。試驗證明該設計方案是可行的，且由試驗結果可以看出觸發脈衝對稱精確，脈衝序列整齊，間隔誤差小通用性強.

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