基于PIC单片机的钉扣机控制器-外文翻译.doc

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1、浙江师范大学本科毕业设计(论文)外文翻译译文：单片机和FPGA的可控硅触发电路的设计与实现王卫兵,　孙永杰,　刘卫东摘要:针对模拟集成可控硅触发电路因元件的分散性，各触发器移相控制存在不一致的问题，设计了基于单片机和FPGA的数字式可控硅触发电路，利用A/D转换器将模拟的电压控制量预处理为数字信号量,经由脉冲同步、移向，产生满足要求的可控硅门级触发脉冲。试验结果表明，该数字式可控硅触发电路，控制精确度高，触发角α的控制误差在0.09°～0.66°范围内。关键词:可控硅触发电路；单片机；FPGA1

2、　引　言模拟集成触发电路KC04,作为可控硅的双路脉冲移相触发,输出两路相差180°的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器电路,但是由于其电路元件参数的分散性,各个触发器的移相控制必然存在某种程度的不一致,这样导致三相波形的不对称,这在大容量装置的应用中,将造成三相电源的不平衡,中性线出现电流。一般模拟式触发电路各相脉冲不均衡度为±3°,甚至更大。与其相对应的,数字可控硅触发电路具有很多优点,可控硅触发信号完全可由数字信号实现,数字式触发器的控制精确度可大大的提高。本文采用以单片机为控制器和基

3、于FPGA设计的数字式触发器,可以大大简化硬件电路的组成,并可提高触发的控制精确度,触发角α的误差在0.09°～0.66°的范围内。2　可控硅触发电路的基本要求1)触发脉冲应有一定的幅值和功率。触发电路提供的触发脉冲功率要使所有同等容量合格元件均能可靠触发而又不至于使元件损坏。所加触发脉冲的幅值要大于该元件的触发电压而小于最大容许门极电压。不触发时,触发电路的输出不得大于元件的不触发电压。2)触发脉冲应有一定的宽度。当用窄脉冲控制时,脉冲宽度至少要大于阳极电流上升到擎住电流的时间,否则当触发脉冲

4、消失,可控硅将又恢复阻断。3)脉冲前沿尽可能陡。可控硅元件门极参数较分散,触发脉冲陡峭的前沿可使触发延迟角α稳定。减少门极参数分散对α角的影响。另外,触发脉冲前沿越陡,元件开通时间越短,从而可提供精确的触发延迟角。4)触发脉冲要与主电路同步并有一定的移相范围。在整流和有源逆变电路中,为使每一周波重复在相同的相位上触发,触发信号必须与主电路交流电压同步。同时,触发延迟角应能根据控制信号的要求改变,即α应有一定的移相范围。3　基于单片机的数字触发器基于单片机的数字触发器由AT89C52单片机构成数字

5、触发器,电路由同步、移13本科毕业设计(论文)外文翻译相、脉冲形成与输出4个部分组成,如图1所示。图1　基于单片机的数字触发电路1)脉冲同步。以交流同步电压过零作为参考基准,计算出触发延迟角α的大小,定时器按α值和触发的顺序分别将脉冲送至相应晶闸管的门极。数字触发器采用相对同步基准触发方式,该方式仅需一个同步基准,当第一个脉冲由同步基准产生后,再以第一个触发脉冲作为下一个触发脉冲的基准,以此类推，同步电压可以用线电压或相电压,触发器的定相不再需要同步变压器来保证相位差。2)脉冲移相.触发电路的移

6、相触发角α的大小是由输入控制电压UC决定的,UC的输入范围在-5V～+5V,对应触发角αmin和αmax。设移相控制特性为线性,当+UCM时,αmax=150°,当-UCM时,αmin=90+60°UC/UCM。当同步信号正跳沿发生时,触发AT89C52硬件定时器T0开始计时,同时中断INT0产生中断响应,将按当前输入控制电压UC值计算的α值写入软件触发定时T1,并启动定时器T1。AT89C52单片机使用的晶振为12MHz,其机器周期为0.25μs,硬件定时器T0是每8个机器周期计数一次,故计数

7、周期为2μs,利用相邻同步信号上升沿之间的时间差来计算电网周期。设前一个同步基准到来时定时器T0计数值为t1,当前同步基准到来时定时器计数值为t2,则电网周期T=t2-t1,单位电角度对应的时间为T/360°,α电角度对应的时间T1U=αT/360°,T1U即为在同步基准上升沿发生后第一个脉冲的触发时间。改变第一个脉冲即意味着脉冲移相。3)脉冲形成与输出。利用AT89C52的软件触发定时器,使用定时中断结合软件查询的方法实现触发脉冲的产生和输出。当同步信号的正跳沿发生时,立即引起INT0的外中断

8、,它根据α计算每周期第一个脉冲对应的时间值T1U,即此触发冲的上升沿定时值,脉冲下降沿定时值T1D由脉宽度决定,设脉宽为15°,则T1D=(α+15°)T/360°,将T1U值置入定时器T1中,并启动定时器,经过T1U时间后定时器T1产生定时中断,在该时刻触发脉冲1输出高电平,这样就形成了1号触发脉冲的上升沿。当1号脉冲上升沿来到时,根据当前α值,加上两相邻脉冲之间的相位差Δα,在三相桥电路中Δα=60°,则2号脉冲的定时值为:上升沿定时值T2U=(α+60°)T/360°,亦即T2U=T1U+