应用单片机组成晶闸管触发器硬件电路设计方案

(3)当移相触发延迟角α>120°时，要将触发延迟角的定时时间调整在60°时间内，从而保证触发脉冲不遗漏，则需减去一个120°时间，并且对触发脉冲时序进行相应调整，此时第一个输出触发脉冲信号应该是C相VT5晶闸管的触发信号，之后每隔60°时间依次输出VT1、VT2、VT3、VT4晶闸管的触发信号。

4 触发器硬件组成

图4给出单片机控制的移相触发脉冲控制硬件电路图。单片机选用AT89C2051，其属于MCS一51系列小型单片机，共有20个引脚，2 KB内存。同步信号的输入经电阻R1，R1起到限流和保护的作用，正弦同步信号经VD1和VD2两个限制比较器输入电压的箝位二极管削波后，送入比较器LM339的输入端，LM339输出为180°与电源相位相同的方波。同步检测信号发生正跳变时，经反相以中断方式向单片机的INT0(引脚6)提供同步指令，从表面上看好像是外部中断信号输入，实际上是要量脉冲的宽度，这决定于信号到来的时间。使用该比较电路，无论输入的同步电压信号高还是低，LM339的输出信号都能较准确的反映同步输入信号的过零点，R2和C3对输出信号进行滤波，以避免输出信号出现波动。由于AT89C2051为8位单片机，所以该触发器内部均为8位数字量计算，其触发延迟角范围为0°～180°，控制精度为0.7°，虽然控制精度受到内部运算位数的限制，但足以满足一般控制要求。

AT89C2051的Pl端口的P1.2～P1.7(引脚14~19)分别用于输出三相桥式全控整流电路VT1～VT6的触发脉冲信号，6路脉冲信号经741504反相放大，推动功率放大器TD62004，该器件的输出连接到脉冲变压器的初级绕组。为了使复位更可靠，采用先进的专用上电复位器件X25045，该器件具有可编程定时器，采用SPI总线结构。定时器看门狗的作用是保证在设定的时间内，若系统程序走死，不能定时访问X25045的片选端，X25045将能对系统复位.提高了系统的可靠性，给单片机提供独立的保护系统。其他的端口如P1端口的P1.0～P1.1(引脚12和13)可作为过压、过流指示，P3端口的P3.4~P3.5(引脚8和9)作为过压和过流的输入端，P3端口的其余端口可以从整流端采集电压负反馈信号经A/D转换后进行数字PI调节，构成电压负反馈闭环控制，以保证整流输出端电压稳定。

5 移相触发脉冲控制软件的设计

移相触发脉冲的控制软件可方便进行延迟计算，由软件完成系统初始化、初值的输入和电角度时间的计算并送入定时器，通过外部中断实现触发延迟角的处理。由于AT89C2051上电复位期间所有端口均输出高电平，为了保证复位期间所有晶闸管都没有触发信号的触发，应采用低电平为有效触发晶闸管的信号。移相触发脉冲控制软件流程图如图5所示。

6 结束语

在实验中加入数字PI调节，构成电压负反馈闭环控制，使输出电压稳定运行，提高了触发脉冲的对称度和稳定性，触发延迟角最大可达180°，改善了触发器的性能指标和变流装置的可靠性。该设计方案实现了晶闸管触发器的单片机控制，体现了控制电路简单、便于调节且占用CPU资源少的特点，是一种理想的易于推广的晶闸管触发控制设计方案。