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基于A(yíng)T89C2051單片機的晶閘管觸發(fā)電路的設計與實(shí)現
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時(shí)間：2013-10-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1．2 輔助電路的設計
1．2．1 晶閘管過(guò)零檢測電路
晶閘管投入電容器的時(shí)刻，也就是晶閘管開(kāi)通的時(shí)刻，必須是電源電壓與電容器殘壓的幅值和相位相同的時(shí)刻。因為根據電容器的特性，當加在電容上的電壓有階躍變化時(shí)，將產(chǎn)生沖擊電流，會(huì )損壞晶閘管且給所在電力系統帶來(lái)高頻振蕩等不利影響。所以設計了晶閘管過(guò)零檢測電路來(lái)解決殘壓測量的難題。晶閘管過(guò)零檢測電路如圖3所示。
當電源電壓與電容器的殘壓相等時(shí)，晶閘管上電壓為零，光電耦合器就會(huì )輸出下降沿負脈沖至單片機INT0、INT1管腳，如果此時(shí)控制器投入指令存在，此脈沖就會(huì )經(jīng)過(guò)一系列環(huán)節，產(chǎn)生脈沖串去觸發(fā)晶閘管，保證晶閘管的導通，平穩投入電容器；當電源電壓與電容器的殘壓不相等時(shí)，晶閘管上電壓不為零，光耦導通，接到單片機的INT0、INT1呈高電平，在軟件中設置此種情況不產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，晶閘管呈關(guān)斷狀態(tài)。
1．2．2 控制器投切命令電路
控制器投切命令電路如圖4所示。
控制器是工作人員用來(lái)向觸發(fā)電路下達電容器投切命令的電路。當工作中需要電容器投入時(shí)，控制器在J3處給晶閘管觸發(fā)電路+4V信號，光耦U3導通，使單片機P1．0(控制器投切ORDER命令管腳)呈高電平，通過(guò)邏輯判斷電路使得觸發(fā)脈沖得以驅動(dòng)脈沖變壓器，使晶閘管導通，電容器投入；同理，當需要切除電容器時(shí)，取消控制器+4 V信號，光耦關(guān)斷，ORDER管腳呈低電平，通過(guò)邏輯判斷電路屏蔽了管腳的觸發(fā)脈沖，此時(shí)無(wú)論觸發(fā)脈沖管腳輸出的何種脈沖，都不能驅動(dòng)脈沖變壓器，管腳晶閘管在電流過(guò)零時(shí)自然關(guān)斷。這種設計的優(yōu)點(diǎn)就是可靠性高，抗干擾能力強，避免了因外部干擾或程序問(wèn)題而使得晶閘管誤導通。
1．2．3 晶閘管觸發(fā)主電路
晶閘管觸發(fā)主電路如圖5所示。電路以AT89C2051單片機為核心，采用8 M晶振定時(shí)器工作方式。P1口用作觸發(fā)晶閘管的脈沖輸出，P3口用作晶閘管過(guò)零信號檢測。其管腳具體連接見(jiàn)圖5。
其工作過(guò)程是：當單片機通過(guò)投切命令電路接到電容器投入指令時(shí)，P1．0 ORDER管腳會(huì )呈高電平。此時(shí)檢測電路檢測晶閘管是否過(guò)零，當檢測到晶閘管過(guò)零時(shí)，單片機INT0、INT1管腳會(huì )觸發(fā)中斷，單片機進(jìn)入脈沖中斷程序，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，在單片機P1口輸出去驅動(dòng)脈沖。
單片機輸出的觸發(fā)脈沖信號為高頻調制脈沖，所以脈沖變壓器采用高頻變壓器，體積小，不發(fā)熱，易安裝，二極管均采用快速二極管。工作原理是：當單片機高頻脈沖輸出時(shí)，三極管立即進(jìn)入導通狀態(tài)，由于電容C9的瞬間短路作用，使得脈沖變壓器的原邊得到信號為+24 V的尖峰脈沖，它可以用作晶閘管的強觸發(fā)脈沖，在C9的兩端并上電阻R30減小了高頻信號的阻抗，相當于微分，這樣提高了信號的上升速率，加快了導通速度，提高觸發(fā)的可靠性。而后單片機輸出的高頻脈沖使得變壓器副邊得到持續的幅值較低的高頻調制脈沖，繼續供給晶閘管觸發(fā)脈沖，以提高電流斷續時(shí)晶閘管工作的穩定性，同時(shí)也降低了觸發(fā)電路的功耗。
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