基于单片机的新型交流调功器设计

《基于单片机的新型交流调功器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于单片机的新型交流调功器设计王志华郭英芳杨凌职业技术学院摘要：设计了一种可控硅控制导通角的大小，调整加热电压的移相触发调功器。通过单片机计算分析可控硅导通角的大小，实现电源功率的调节，控制电阻炉的加热电压，來调节温度。关键词：过零检测;导通角;功率控制;作者简介：王志华（1979-），男，陕西礼泉人，讲师，硕士研究生，主要从事机电类教学工作。收稿日期：2017-06-07DesignofACPowerRegulatorBasedonSingle-chipWANGZhi-huaGUOYing-fan

2、gYanglingVocatiorial&TechnicalCollege;Abstract：Akindofpowerregulatorisdesigned,whichcancontrolconduetionanglcbythesiliconcontrolledrectificrandadjusttheheatingvoltageofthephase-shifting.Throughsinglechipmicrocomputerthesizeoftheconduetionangleisanalyze

3、d,andthepowersupplyisadjustedtocontroltheheatingvoltageoftheresistancefurnacesoastoadjustthetemperature.Keyword：zerocrossdetection;conductionangle;powercontrol;Received：2017-06-070引言工业电炉采用的电阻炉加热装置，多采用可控硅进行功率调节，其触发方式有过零触发和移相触发。过零触发是在设定时间间隔内，改变可控硅导通的周波数来

4、实现电压或功率的控制，当通断比太小时会岀现低频干扰，通常只适用于热惯性较大的电热负载。移相触发是可控硅控制的一种方式，通过控制可控硅的导通角大小来控制可控硅的导能量，从而改变负载上所加的功率，具有控制波动小，电流、电压输出平滑，稳定。冃前市场上的移相触发，谐波干扰大，控制不精确。设计了一种由过零检测电路、单片机控制电路、可控硅触发电路组成的控制可控硅导通角大小的移相触发功率调节器，可有效地避免各种干扰因素，提高了温控的可靠性。1可控硅温度控制器的组成与原理1.1可控硅的工作原理可控硅乂称为晶闸管，是

5、在硅整流二极管的基础上发展起来的新型大功率变流器件。可控硅具有可控的导电特性，能以小功率信号去控制大功率系统，从而使电子技术从弱电领域进入强电领域。可控硅由PNPN四层半导体构成，共有三个PN结和三个电极（阳极A,阴极K,控制极G）。可控硅阳极A接电源的正极，阴极K经负载接电源负极。可控硅承受止向电压，在控制极G和阴极K之间加适当的正向电压，可控硅正向导通。图1晶I刑管的电路符号和结构不意图卜载原图1.2可控硅调功器的原理可控硅调功器具有导通和关断的开关特性，在可控硅的阳极A和阴极K之间加止向电压，

6、并且在控制极G和阴极K之间加适当的正向电压即可使可控硅正向导通,此时控制极即失去控制作用，要使导通的可控硅关断，必须减小阳极电流，使Z小于维持可控硅导通的最小阳极电流，或者在阳极和阴极Z间加反向电压。由此，可以以可控硅控制负载电源电压的过零点为基准点，根据温控要求计算出精确的导通角触发可控硅导通，进行电压电流调节实现调功。2调功器硬件设计2.1整体设计在系统中，利用热电偶测得电阻炉实际温度并转换成毫伏级电压信号。该电压信号经过温度检测电路转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，

7、通过判断是否报警，当测得温度比设定温度高时，单片机通过驱动芯片触发蜂鸣器报警。同时将温度与设定温度比较，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。该系统中的时钟电路可以根据要求进行准确计时。设计中单片机获取光耦采集过零点信息和电炉热敏元件热电阻测量电炉温度信息，经过分析计算送岀功率控制信号，经驱动放大信号模块使信号放大输岀给可控硅模块，控制可控硅导通角大小，从而控制电炉的加热电压，进而控制了电炉的加热温度。基于单片机的自动温控可控硅交流调功器的典型框图如图

8、2所示。图2可控硅交流调功器基本原理图下载原图可控硅调功器是用来实现对交流电流进行电压过零开通与关断的装置，具有控制容量大、无高频干扰、可靠性高、维护简单的优点。该系统控制温度精度达到1000°C±3°C。控制电路能够接收温控调节仪表输出的0〜5V、0~10V、4~20mA的控制信号，可以对温控调节仪表输出的0~10V、0、5V的模拟量，开关量控制信号实现自动控制，同时，可以实现对温控调节仪表输出的4、20mA的模拟量控制信号的控制。2.2CPU控制模块图3调功器CP