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單片機控制的數(shù)字觸發(fā)器

時間:2024-09-21 10:43:04 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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單片機控制的數(shù)字觸發(fā)器

摘要 介紹了8051單片機在晶闡管觸發(fā)電路中的應用,同時有單片機與上位機進行串口通訊的軟件設計。由軟件控制可產生不同順序的6組觸發(fā)脈沖。

關鍵詞 單片機 VB 晶闡管 數(shù)字觸發(fā)器

電力電子技術研究的內容包括三個方面:電力電子器件、變流電路和控制電路。電力電子變流技術在工業(yè)化領域有著廣泛的應用。家用電器節(jié)能燈、電子拖動、電爐控制系統(tǒng)中已采用相控整流技術。但多數(shù)觸發(fā)裝置普遍是模擬的,調節(jié)十分的不便,觸發(fā)精度差、故障率高。采用單片機來控制晶闡管的觸發(fā),是晶闡管應用的發(fā)展趨勢。本文介紹了一種由8051單片機組成的觸發(fā)控制系統(tǒng),可實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字觸發(fā)器。

1系統(tǒng)硬件組成及其原理

系統(tǒng)硬件組成如圖1,被控對象是三相全控橋整流電路。控制電路由8051單片機及其外圍電路組成。外圍電路主要是由鍵盤電路、同步脈沖形成電路、驅動輸出電路等組成。

1.1 控制角θ

控制角θ是滯后自然換相點的電度角,在工頻條件下,它和時間Tθ有如下關系:
Tθ=T/360*θ=(20*θ)/360=0.056ms
其中T是工頻電源周期,θ是控制角。

由上式可知,只要知道控制角就可以算出定時時間Tθ,采用定時計數(shù)器來完成對控制角的定時。
8051單片機有兩個定時計數(shù)器,可由程序選擇作為定時器用或作為計數(shù)器用,定時時間或計數(shù)值也可由程序設定。隨便選擇定時或計數(shù)方式,其實質都是一樣的。

如果選擇的是方式1的話,定時時間可由下式計算

Td=(65536-x)*Tcy

其中Tcy=1μS 因為采用的是12MHz的晶振,x是計數(shù)值。

分辨率為:φ=360/T*Tcy=0.018(度)

方式1是16位的定時器,其最大的定時角度為:

θmax=0.018*65536=1179.648(度)

從上面可知,不論是分辨率還是移相范圍都能達到令人滿意的結果。

1.2同步脈沖形成電路

由于觸發(fā)脈沖的自然換相點要與三相電源的線電壓的過零點同步,所以要由同步脈沖形成電路產生同步脈沖。

電路如圖2所示,交流電經過降壓后,由LM339過零比較器進等過零檢測,然后經過光電隔離各微分電路輸出脈沖信號,加到單片機外部中斷引腳去作為同步信號。

同步脈沖形成電路主要由過零比較器、同步變壓器及整形電路組成。三相交流電源經過變壓器降壓后從副邊輸出,然后送到過零比較器電路,在每一個電源周期的過零點將輸出兩個同步脈沖,一個周期內,三相電源將輸出6個同步脈沖,這6個同步脈沖在相位上相差60度,在時間上就會相差3.333ms,它們就每隔3.33ms加到單片機的外部中斷引腳INT0上。由于在三相橋式全控橋電路中,它的自 然換相點是線電壓的過零,所以加在過零比較器電路的是線電壓。

根據(jù)三相橋式整流電路對觸發(fā)脈沖的要求,必須對應導通的一對晶闡管同時加觸發(fā)脈沖。常用的方法有兩種:一種采用寬脈沖觸發(fā),它要求觸發(fā)脈沖的寬度大于60度;另一種采用雙脈沖觸發(fā),即觸發(fā)一個晶闡管時向小一個序號的晶闡管發(fā)補脈沖。關系如下:

觸發(fā)的晶闡管 V1 V2 V3 V4 V5 V6

補發(fā)的晶闡管 V6 V1 V2 V3 V4 V5

在本文中將采用雙脈沖觸發(fā)方式,因為60度的脈寬在單片機中所對應的定時是比較長的,所以此方法不佳。采用雙脈沖觸發(fā)是,就要在軟件設計時用標志旗的方法來標注,特別是V1,因為它并不是V0,它是V6,其余的都是Vn和Vn-1。

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