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微機數(shù)字觸發(fā)器的研制

時間:2023-05-01 09:14:14 計算機論文 我要投稿
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微機數(shù)字觸發(fā)器的研制

摘要:觸發(fā)電路是晶閘管整流器的重要組成部分。利用微機技術(shù),采用MCS-8096單片機為控制核心,設(shè)計了一種新型的微機數(shù)字觸發(fā)器,給出了其硬件和軟件詳細的實現(xiàn)方法。

    關(guān)鍵詞:晶閘管 數(shù)字觸發(fā)器 單片機 微機技術(shù)

晶閘管整流器裝置在工業(yè)中得到了廣泛的應用。晶閘管的觸發(fā)控制則是應用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),觸發(fā)電路的控制精度與精定性將直接決定主回路的工作性能。晶閘管的觸發(fā)電路,大體上可以分為模擬和數(shù)字兩大類。模擬電路由分立元件組成,體積較大,控制精度較低,很難達到標,現(xiàn)在已很少采用;晶閘管觸發(fā)信號,本質(zhì)上是一種離散量,可由數(shù)字信號實現(xiàn)。目前已有大量的數(shù)字式觸發(fā)器產(chǎn)品問世,這些數(shù)字觸發(fā)器大體由過零檢測器、計數(shù)器、脈沖分配器等幾個部分組成。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展特點是微型計算機的廣泛應用,采用以單片機為控制核心設(shè)計數(shù)字式觸發(fā)器,可以大大簡人硬件電路的組成,并可提高觸發(fā)器的控制精度,其中觸發(fā)角α的分辨率可達0.1°~0.01°,甚至更高。另外由于軟件的可編程性,使微機數(shù)字觸發(fā)器的調(diào)節(jié)范圍相當靈活,能滿足多方面的需要。

    MCS-96系列單片機自帶A/D轉(zhuǎn)換通道,具有高速輸入口HIS和高速輸出口HSO,對于脈沖的檢測和生成極其方便。其中六路并行的高速輸出HSO可以按程序規(guī)定的時間去觸發(fā)其一事件。當HSO的觸發(fā)時刻在內(nèi)容定址存儲區(qū)CAM中確定以后,規(guī)定的時間一到,在HSO端口上即可產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,而且觸發(fā)脈沖的上升沿和下降沿產(chǎn)生的時刻可以同時設(shè)定。利用HSO的這一特點,能夠很方便地構(gòu)成晶閘管整流器的觸發(fā)電路。

本文以三相全控橋式整流電路為討論的重點,設(shè)計觸發(fā)器的硬件和軟件。

1 觸發(fā)器的硬件設(shè)計

微機數(shù)字觸發(fā)器的硬件電路主要以MCS-8096為控制核心,包括輸入信號預處理電路、同步脈沖產(chǎn)生電路、脈沖的形成與輸出電路、存儲器擴展及附屬電路等幾個部分。硬件框圖如力所示。

1.1 同步脈沖產(chǎn)生電路

在各種晶閘管整流電路中,各晶閘管的觸發(fā)脈沖必須與加在晶閘管上的交流主電源電壓有相對固定的相位關(guān)系(即各管的觸發(fā)時刻與主電源電壓的某一個固定的相位點之間相差一個控制角α),對應這一觸發(fā)時刻的脈沖稱為同步脈沖,完成這一任務的電路就是同步脈沖產(chǎn)生電路。數(shù)字觸發(fā)器根據(jù)同步脈沖的不同觸發(fā)方式分為絕對觸發(fā)和相對觸發(fā)方式。所謂絕對觸發(fā)方式是指每一觸發(fā)脈沖的形成時刻均由同步基準決定,這在三相橋式電路中就需要有六個同步基準交流電壓;而相對觸發(fā)方式僅需一個同步基準。當?shù)谝粋脈沖由同步基準產(chǎn)生后,再以第一個觸發(fā)脈沖作為下一個觸發(fā)脈沖的基準。在三相橋式電路中,兩相鄰觸發(fā)脈沖之間相差60°電角度,但由于電網(wǎng)頻率會在50Hz附近波動,所以必須進行電網(wǎng)周期的跟蹤測量。

    同步脈沖電壓可以用相電壓Ua,也可以用線電壓Uac。當用線電壓Uac作為同步電壓時,同步基準在三相橋式電路中,它的上跳沿正好是α=0°的基準;而當用相電壓Ua作同步電壓時就有-30°的相位差。在本裝置的同步脈沖電路中,以線電壓Uac作為同步電壓。電路如圖2所示。線電壓Uac經(jīng)降壓后加至LM339組成的電壓比較器,輸出高、低電平等寬的方波,經(jīng)光電隔離器TIL117及電容、電阻組成的微分電路,形成微分信號,這個微分信號就是同步相位脈沖,

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