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51单片机控制的数字触发器

发布时间:2020-07-21 19:07:36 阅读: 来源:拖拉机厂家

电力电子技术研究的内容包括三个方面:电力电子器件、变流电路和控制电路。电力电子变流技术在工业化领域有着广泛的应用。家用电器节能灯、电子拖动、电炉控制系统中已采用相控整流技术。但多数触发装置普遍是模拟的,调节十分的不便,触发精度差、故障率高。采用单片机来控制晶阐管的触发,是晶阐管应用的发展趋势。本文介绍了一种由8051单片机组成的触发控制系统,可实现高分辨率的数字触发器。

1系统硬件组成及其原理

系统硬件组成如图1,被控对象是三相全控桥整流电路。控制电路由8051单片机及其外围电路组成。外围电路主要是由键盘电路、同步脉冲形成电路、驱动输出电路等组成。

1.1 控制角θ

控制角θ是滞后自然换相点的电度角,在工频条件下,它和时间Tθ有如下关系: Tθ=T/360*θ=(20*θ)/360=0.056ms 其中T是工频电源周期,θ是控制角。

由上式可知,只要知道控制角就可以算出定时时间Tθ,采用定时计数器来完成对控制角的定时。8051单片机有两个定时计数器,可由程序选择作为定时器用或作为计数器用,定时时间或计数值也可由程序设定。随便选择定时或计数方式,其实质都是一样的。

如果选择的是方式1的话,定时时间可由下式计算

Td=(65536-x)*Tcy

其中Tcy=1μS 因为采用的是12MHz的晶振,x是计数值。

分辨率为:φ=360/T*Tcy=0.018(度)

方式1是16位的定时器,其最大的定时角度为:

θmax=0.018*65536=1179.648(度)

从上面可知,不论是分辨率还是移相范围都能达到令人满意的结果。

1.2同步脉冲形成电路

由于触发脉冲的自然换相点要与三相电源的线电压的过零点同步,所以要由同步脉冲形成电路产生同步脉冲。

电路如图2所示,交流电经过降压后,由LM339过零比较器进等过零检测,然后经过光电隔离各微分电路输出脉冲信号,加到单片机外部中断引脚去作为同步信号。

同步脉冲形成电路主要由过零比较器、同步变压器及整形电路组成。三相交流电源经过变压器降压后从副边输出,然后送到过零比较器电路,在每一个电源周期的过零点将输出两个同步脉冲,一个周期内,三相电源将输出6个同步脉冲,这6个同步脉冲在相位上相差60度,在时间上就会相差3.333ms,它们就每隔3.33ms加到单片机的外部中断引脚INT0上。由于在三相桥式全控桥电路中,它的自 然换相点是线电压的过零,所以加在过零比较器电路的是线电压。

1.3 触发脉冲形成电路

根据三相桥式整流电路对触发脉冲的要求,必须对应导通的一对晶阐管同时加触发脉冲。常用的方法有两种:一种采用宽脉冲触发,它要求触发脉冲的宽度大于60度;另一种采用双脉冲触发,即触发一个晶阐管时向小一个序号的晶阐管发补脉冲。关系如下:

触发的晶阐管 V1 V2 V3 V4 V5 V6

补发的晶阐管 V6 V1 V2 V3 V4 V5

在本文中将采用双脉冲触发方式,因为60度的脉宽在单片机中所对应的定时是比较长的,所以此方法不佳。采用双脉冲触发是,就要在软件设计时用标志旗的方法来标注,特别是V1,因为它并不是V0,它是V6,其余的都是Vn和Vn-1。

1.4 驱动电路

驱动电路主要由光电隔离和脉冲变压器组成。

2软件设计

2.1单片机部分

软件设计的流程图如下:采用双脉冲触发是,就要在软件设计时用标志旗的方法来标注,特别是V1,因为它并不是V0,它是V6,其余的都是Vn和Vn-1。

流程图如下:

设控制角为α,为使可靠触发,触发脉冲脉宽为15度,那么每一个周期的第一个脉冲上升沿所对应的时间Tup=α*T/360,其下降沿时间Tlow=(α+15)*T/360。这样只要定时器定相对的时间,就可以得到准确的触发脉冲。在编程时可以用计数的方式,把定时方式改为计数,Cup 、Clow。.

程序片段:

;***********输出触发脉冲程序*************

ORG 0003H

AJMP P_INT0

ORG 0030H

P_INT0:

MOV TMOD,#11H

MOV TH0,#CUP_H ;上升沿计数值高位

MOV TL0,#CUP_L ;上升沿计数值低位

MOV TH1,#CLOW_H ;下降沿计数值高位

MOV TL1,#CLOW_L ;下降沿计数值低位

MOV IE, #8FH

SETB TRO

SETB TR1

SJMP $

;********定时器0中断******************

ORG 00BH

T0_SERVE:

SETB P1.6

RETI

;********定时器1中断******************

ORG 001BH

T1_SERVE:

CLR P1.6

RETI

2.2 上位机部分

用VB打开一个窗口,上面建立一文本框,端口选择框,以及打开一个MSComm控件。用于上位机给下位机发触发角。

3外围电路

组合电路是从P1.6输出的同步脉冲与应该触发的晶阐管(P1.0~P1.5)脉冲相与,输出到驱动电路,这样就可以得到期满意的触发脉冲。

键盘显示电路是在无上位机的情况下,由自制键盘输入,并在LED上显示控制角。

采用单片机控制触发电路是未来晶阐管触发电路的趋势。但在环境恶烈的地方安全性不高。不过应用在实验室却是一种非常好的手段。

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