8089單片機三相全控橋整流的觸發(fā)電路設計方法

引言
大功率三相全控橋整流裝置信用作工業(yè)生產(chǎn)的可調直流電源，而直流電壓的調節靠觸發(fā)電路來(lái)控制，單片機通過(guò)控制品間管觸發(fā)脈沖的移相控制冷“來(lái)改變整流裝置輸出的直流電壓大小。由于模擬電路中參數難以調整，且易受網(wǎng)壓波動(dòng)及電磁干擾的影響，致使三相電負荷不平衡，在電網(wǎng)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(fā)。以至出現燒毀熔斷器、跳閘等故障。采用數字式觸發(fā)電路能有效地克服上述缺點(diǎn)，這是由于數字式觸發(fā)電路是通過(guò)模/數轉換器將模擬星轉換成數字量，通過(guò)控制計數脈沖的個(gè)數來(lái)進(jìn)行移相控制，因此其控制精度高，各相脈沖間的對稱(chēng)性好，在大功率整流裝置中尤其能體現其優(yōu)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(shí)候都必須有兩個(gè)晶閘管導通，且這兩個(gè)晶閘管一個(gè)是共陰極組的，一個(gè)是共陽(yáng)極組的，只有它們同時(shí)導通，才能形成導電回路。由于共陰極的船閘管是在正半周觸發(fā)，共陽(yáng)極組的晶閘管是在負半周觸發(fā)，因此接在同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖相位應該相差180度。三相橋式全控整流電路每隔60度有一個(gè)晶閘管要換流，因此每隔600要觸發(fā)一個(gè)晶閘管，觸發(fā)脈沖的順序是T1 T2 T3 T4 T5 T6 T1，相鄰兩脈沖的相位差為60度。為保證在整流器合問(wèn)后，共陰極和共陽(yáng)極組各有一個(gè)晶閘管導通，必須使兩組中應導通的一對晶閘管同時(shí)有觸發(fā)脈沖，具體做法有兩種:一種是使觸發(fā)脈沖的寬度在600-1200之間，一般取800^ 1000，稱(chēng)為寬脈沖觸發(fā);另一種是在觸發(fā)某一晶閘管的同時(shí)，給前一號晶閘管補發(fā)一個(gè)脈沖，使共陰極組和共陽(yáng)極組的兩個(gè)應導通的晶閘管均有觸發(fā)脈沖，這種方法稱(chēng)為雙窄脈沖觸發(fā)。采用雙脈沖觸發(fā)時(shí)，在一個(gè)周期內對每個(gè)晶閘管必須要連續觸發(fā)兩次，兩次脈沖中間間隔為60度。本文中采用寬脈沖觸發(fā)方式

2 8098單片機控制的數字觸發(fā)電路
2.1 8098單片機性能簡(jiǎn)介明
8098單片機為準16位機，芯片外部的數據總線(xiàn)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，這里可查詢(xún)此單片機的詳細資料:http://www.51hei.com ,它的地址總線(xiàn)為16位，低8位的地址總線(xiàn)與8位的數據總線(xiàn)也是通過(guò)地址鎖存器74LS373進(jìn)行分時(shí)處理。8098單片機結構最簡(jiǎn)單，使用也最簡(jiǎn)單，而且價(jià)格低廉，性能上乘。其主要優(yōu)點(diǎn)如下:①8089芯片內還集成有51系列所沒(méi)有的高速輸入器HSI、高速輸出器HSO,8路10位A/D轉換器、脈寬調制輸出PWM、片內看門(mén)狗等硬件結構;②8098單片機CPU的寄存器為16位，有232個(gè)累加器;③存儲容量大，可達64k6;④有4個(gè)高速輸入通道，用來(lái)記錄外部事件發(fā)生的時(shí)間，有6個(gè)高速輸出通道，可以觸發(fā)外部事件，高速輸入、輸出通道具有軟件定時(shí)功能，③有調電保護電源，當主電源Vcc失電時(shí)，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(guò)供給各觸發(fā)電路不同相位的交流電壓，使得各觸發(fā)器在晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時(shí)刻輸出脈沖，從而保證各晶間管可以按順序獲得觸發(fā)這種使觸發(fā)電路與主電路晶閘管工作上步調一致的方法就稱(chēng)為同步使觸發(fā)電路與主電路工作同步并能在規定范圍內進(jìn)行移項控制的信號電壓稱(chēng)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(jīng)過(guò)變壓器在副邊輸出用戶(hù)所需電壓值，通過(guò)運算放大器LM339使得在輸入電壓每次過(guò)零時(shí)運放輸出一個(gè)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(diǎn)，在HSI. 0出現上升沿時(shí)可產(chǎn)生中斷。在HSI. 0的中斷服務(wù)程序中啟動(dòng)8098內部A/D采樣移相控制信號，根據A/D的轉換數據計算觸發(fā)角

2. 2. 2晶閘管的觸發(fā)

圖3為門(mén)極驅動(dòng)觸發(fā)電路圖。在8098單片機中高速輸出hso，若用定時(shí)器1作為計時(shí)器的基準，一個(gè)計時(shí)單位在計算機時(shí)鐘為12MH:時(shí)為2us。對于工頻交流電，180度對應5000個(gè)計時(shí)單位，亦即:每度約對應28個(gè)計時(shí)單位。查出觸發(fā)角a對應的電角度了(例如120度)，則a所對應的計時(shí)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(gè)計時(shí)單位的時(shí)間一到，即可在某HSO端口產(chǎn)生上升沿的電平跳變。此時(shí)HSO的輸出與PWM波通過(guò)保護電阻和三極管后的輸出相與非，與非門(mén)輸出經(jīng)過(guò)光電禍合器來(lái)控制晶閘管的導通與關(guān)斷。若與非門(mén)輸出為高電平，則光電秘合器中二極管亮，從而使光電棍合器導通，晶閘管也就導通。如取脈沖寬度為m0，則對應28m個(gè)計時(shí)單位。再向HSO的CAM中寫(xiě)入28。個(gè)計時(shí)單位，可使在28m個(gè)計時(shí)單位到來(lái)時(shí)HSo產(chǎn)生脈沖的下降沿。

由HSo.O至HSo.S引晰產(chǎn)生6個(gè)寬度為90度相隔為600的脈沖，分別與PWM輸出進(jìn)行與非運算后，去控制三相全控橋式整流電路中6個(gè)晶閘管的導通與關(guān)斷另外，硬件系統的正常工作離不開(kāi)軟件的支持，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于高速控制，其中6位并行的高速輸出喘口HS0.0-HSO. 5可以按程序規定的時(shí)間去觸發(fā)某一事件而且觸發(fā)脈沖的上升沿和下降沿產(chǎn)生的時(shí)刻可以同時(shí)設定，利用日hso這一特點(diǎn)，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(fā)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(fā)脈沖對稱(chēng)精確，脈沖序列整齊，間隔誤差小通用性強.