單片機(jī)在晶閘管觸發(fā)電路中的應(yīng)用
http://摘 要：詳細(xì)介紹了8031單片機(jī)在晶閘管觸發(fā)電路中的應(yīng)用：高分辨率的數(shù)字觸發(fā)器。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 晶閘管觸發(fā)電路 數(shù)字觸發(fā)器
0 前 言
在電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電爐控制系統(tǒng)中現(xiàn)已大量采用可控硅（晶閘管）元件作為可調(diào)電源向電動(dòng)機(jī)或電爐供電，這種由晶閘管組成的控制系統(tǒng)，主要是利用改變可控硅的控制角θ來(lái)調(diào)節(jié)供電電壓。在常規(guī)控制中，主要是用電子控制裝置對(duì)可控硅實(shí)現(xiàn)觸發(fā)，這種方法由于受到電子元器件的限制，其分辨率不高，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)誤觸發(fā)。本文介紹一種由8031單片機(jī)組成的觸發(fā)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高分辨率的數(shù)字觸發(fā)。
1 硬件組成及原理
系統(tǒng)硬件組成如圖1，只須在8031最小系統(tǒng)上加一塊16位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器8253和晶振電路，另加一塊帶一個(gè)14位定時(shí)／計(jì)數(shù)器的可編程ram／io擴(kuò)展器8155，即可組成單片機(jī)的系統(tǒng)線路。
1．1 θ角定時(shí)
控制角θ是滯后自然換相點(diǎn)的電角度，在工頻條件下，它和時(shí)間tθ有如下線性關(guān)系：
其中t是工頻電源周期，θ是控制角。
由上式可知，由電角度θ就知道對(duì)應(yīng)的定時(shí)時(shí)間tθ，則可利用定時(shí)／計(jì)數(shù)器就能實(shí)現(xiàn)對(duì)θ角的定時(shí)，這種用硬件定時(shí)的方法可大大節(jié)省cpu的在線工作時(shí)間。
8031本身有兩個(gè)16位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器t0和t1，若用它們定時(shí)，選用方式1工作，就為16 位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器方式。因?yàn)?031單片機(jī)一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期組成，工作于定時(shí)狀態(tài)，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1／12，而工作于計(jì)數(shù)狀態(tài)，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1／24，所以當(dāng)取晶振頻率為6mhz，選用方式1定時(shí)工作狀態(tài)時(shí)，可得：
式中，t為工頻周期，t＝20ms。
由于16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器最大定時(shí)時(shí)間為65536，故最大定時(shí)角為：
由此可見，用8031單片機(jī)t0、t1定時(shí)，移相范圍大，而分辨率則受本機(jī)機(jī)器周期限制，再就是用于三相定時(shí)，2個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器也不夠，故最后確定選用nec8253c－2定時(shí)／計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)θ角定時(shí)，8253是一個(gè)三通道的16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，以減1計(jì)數(shù)方式工作，三個(gè)通道剛好滿足三相定時(shí)，而計(jì)數(shù)頻率由外部晶振提供，不受系統(tǒng)頻率限制，選用計(jì)數(shù)頻率為4mhz，則分辨率和最大定時(shí)角分別為：
由上可知，分辨率和移相范圍都能達(dá)到令人滿意的結(jié)果。
1．2 同步信號(hào)輸入和觸發(fā)脈沖輸出
本系統(tǒng)采用三相同步電路。三相交流同步電源取自同步變壓器的副繞組，經(jīng)rc移相后使其過(guò)零點(diǎn)正好都對(duì)準(zhǔn)六個(gè)自然換相點(diǎn)，再經(jīng)三個(gè)電壓比較器輸出周期為 20ms的三相方波同步信號(hào)，送至單片機(jī)p1的p1．3～p1．5，由于同步信號(hào)跳變即為自然換相點(diǎn)，單片機(jī)檢測(cè)這三位狀態(tài)字，即可進(jìn)行軟件認(rèn)相，并作出 ±a、±b、±c的標(biāo)志，以供θ角定時(shí)和輸出（觸發(fā)）、控制之用。
為簡(jiǎn)化電路，減少脈沖變壓器體積，增強(qiáng)電路的抗干擾能力，本系統(tǒng)采用脈沖列觸發(fā)方式。其中六個(gè)觸發(fā)信號(hào)經(jīng)8155 a口送出，由外部電路調(diào)制成頻率為2khz的觸發(fā)脈沖列，經(jīng)功放電路分別加到6個(gè)可控硅的門極。整個(gè)觸發(fā)裝置的連接如圖2。
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