基于VHDL的感應加熱電源數字移相觸發(fā)器設計方案

由于同為兩相電壓產(chǎn)生的兩路同步信號，頻率、幅度相同，相位差半個(gè)周期。為了節省芯片資源，可將同兩相電壓產(chǎn)生的兩路同步信號進(jìn)行異或處理，異或處理之前要對兩路同步信號進(jìn)行“打拍”處理，兩路同步信號“打拍“的次數決定著(zhù)負脈沖的寬度，仿真波形如圖4所示。plusea0與plusea1打拍后，作異或運算及仿真結果。

移相模塊電路結構如圖5所示。移相觸發(fā)模塊由T觸發(fā)器、兩個(gè)邏輯門(mén)和計數器組成。當計數器輸入由‘0’變成‘1’時(shí)，計數器開(kāi)始計數。當計數溢出時(shí)，送出窄脈沖進(jìn)位信號導致T觸發(fā)器輸出高電平，從而實(shí)現對計數器的復位，等待下一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)重新計數，實(shí)現了循環(huán)計數自動(dòng)清零功能。

經(jīng)過(guò)移相仿真后波形如圖6所示。相位移動(dòng)角度為θ，相位移動(dòng)的參考基準是異或門(mén)的負脈沖，即得到的觸發(fā)時(shí)刻是相對于同步信號延遲θ角后的時(shí)刻。

三相電的一個(gè)周期包含6個(gè)換相區，若晶閘管脈沖觸發(fā)模塊采用單脈沖觸發(fā)，經(jīng)實(shí)驗發(fā)現，當電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，會(huì )出現漏觸發(fā)現象。

2.2改進(jìn)策略

本算法中脈沖觸發(fā)模塊的設計由觸發(fā)相區判斷單元和觸發(fā)脈沖單元兩部分構成。判斷單元的作用是根據前級電路觸發(fā)器輸出的6路提示信號(如圖7中q1~q6)，判斷當前移相角所應對應的換相區間。脈沖觸發(fā)單元是根據判斷單元結果決定所需要觸發(fā)的晶閘管對?！”舅惴ㄖ胁扇℃i相環(huán)倍頻措施，將脈沖觸發(fā)模塊的同步時(shí)鐘在系統時(shí)鐘基礎之上進(jìn)行倍頻處理，本系統中主時(shí)鐘為20MHz,脈沖觸發(fā)模塊同步時(shí)鐘倍頻至100MHz,算法中采用多脈沖連續觸發(fā)的方式，即換相觸發(fā)時(shí)刻到來(lái)時(shí)，由觸發(fā)脈沖單元在高頻時(shí)鐘的同步下，連續觸發(fā)相應的晶閘管，確保不出現漏觸發(fā)現象。仿真波形如圖7所示。

觸發(fā)脈沖單元根據判斷單元送出的6路當前觸發(fā)提示信號，對應相應的晶閘管進(jìn)行連續觸發(fā)。脈沖觸發(fā)單元輸出的六位信號經(jīng)過(guò)脈沖變壓器分別對應觸發(fā)圖1所示晶閘管的標號。

3實(shí)驗結果

從仿真結果看：觸發(fā)脈沖穩定連續，能夠滿(mǎn)足使用要求。采用雙通示波器能夠清晰地看到對應的兩個(gè)觸發(fā)脈沖(實(shí)驗中采用的示波器是AgilentDSO3062A)。通過(guò)仿真和相應波形測試證明：該數字觸發(fā)器簡(jiǎn)單可靠，產(chǎn)生的脈沖穩定、連續、抗干擾能力強。本系統正應用于200kW大功率感應加熱電源的三相全控整流橋。