《電子技術應用》
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基于8031單片機的晶閘管觸發(fā)電路設計
摘要: 本文介紹一種由8031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),。在常規(guī)控制中,,主要是用電子控制裝置對可控硅實現(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,有時還會出現(xiàn)誤觸發(fā)。
Abstract:
Key words :

  本文介紹一種由8031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),。在常規(guī)控制中,主要是用電子控制裝置對可控硅實現(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,有時還會出現(xiàn)誤觸發(fā),。

  在電力拖動系統(tǒng),、電爐控制系統(tǒng)中現(xiàn)已大量采用可控硅(晶閘管)元件作為可調電源向電動機或電爐供電,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來調節(jié)供電電壓,。

  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/計數(shù)器8253和晶振電路,另加一塊帶一個14位定時/計數(shù)器的可編程RAM/IO擴展器8155,,即可組成單片機的系統(tǒng)線路,。

  1.1 θ角定時

  控制角θ是滯后自然換相點的電角度,在工頻條件下,,它和時間tθ有如下線性關系:

 

 


  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就知道對應的定時時間tθ,,則可利用定時/計數(shù)器就能實現(xiàn)對θ角的定時,這種用硬件定時的方法可大大節(jié)省CPU的在線工作時間,。

 

 


  8031本身有兩個16位的定時/計數(shù)器T0和T1,,若用它們定時,選用方式1工作,,就為16 位的定時/計數(shù)器方式,。因為8031單片機一個機器周期由12個振蕩周期組成,,工作于定時狀態(tài),,計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12,而工作于計數(shù)狀態(tài),,計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24,,所以當取晶振頻率為6MHz,選用方式1定時工作狀態(tài)時,,可得:

 

 


  式中,,T為工頻周期,T=20ms,。

  由于16位定時/計數(shù)器最大定時時間為65536,,故最大定時角為:

 

 


  由此可見,用8031單片機T0,、T1定時,,移相范圍大,而分辨率則受本機機器周期限制,,再就是用于三相定時,,2個定時/計數(shù)器也不夠,故最后確定選用NEC8253C-2定時/計數(shù)器來實現(xiàn)θ角定時,,8253是一個三通道的16位定時/計數(shù)器,,以減1計數(shù)方式工作,三個通道剛好滿足三相定時,,而計數(shù)頻率由外部晶振提供,,不受系統(tǒng)頻率限制,,選用計數(shù)頻率為4MHz,則分辨率和最大定時角分別為:

 

 


  由上可知,,分辨率和移相范圍都能達到令人滿意的結果,。

  1.2 同步信號輸入和觸發(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移相后使其過零點正好都對準六個自然換相點,,再經(jīng)三個電壓比較器輸出周期為 20ms的三相方波同步信號,送至單片機P1的P1.3~P1.5,,由于同步信號跳變即為自然換相點,,單片機檢測這三位狀態(tài)字,即可進行軟件認相,,并作出 ±A,、±B、±C的標志,,以供θ角定時和輸出(觸發(fā)),、控制之用。

  為簡化電路,,減少脈沖變壓器體積,,增強電路的抗干擾能力,本系統(tǒng)采用脈沖列觸發(fā)方式,。其中六個觸發(fā)信號經(jīng)8155 A口送出,,由外部電路調制成頻率為2kHz的觸發(fā)脈沖列,經(jīng)功放電路分別加到6個可控硅的門極,。

 

 


  1.3 中斷安排

 

 


  3 結束語

  本文采用8031單片機實現(xiàn)對晶閘管的數(shù)字觸發(fā),,組成高分辨率的數(shù)字觸發(fā)器,在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)平滑調節(jié),,其性能是電子觸發(fā)裝置無法比擬的,。該系統(tǒng)已在實際生產(chǎn)中得到應用,獲得了令人滿意的效果,。

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