文档介绍：本科生毕业答辩
基于MCU的可控硅全数字触发器的研究
答辩人:
指导老师:
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
基于MCU的可控硅数字触发器的研究
一、选题意义
二、设计思想
三、硬件设计与软件设计
四、波形分析
五、总结
六、致谢
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
一、选题意义
电力电子技术研究的内容包括三个方面:电力电子器件、变流电路和控制电路。电力电子变流技术在工业化领域有着广泛的应用。冶金、化工、电力行业中广泛应用了晶闸管可控硅整流装置。在这些装置中,通过控制晶闸管的导通角来改变电压或电流,并实现稳流控制。但是多数装置普遍是模拟的,调节十分的不便,触发精度差,故障率高。采用单片机来控制晶闸管的触发,是晶闸管应用的发展趋势。而且随着微处理器及大规模集成电路的发展,全数字化控制的电力传动系统已得到了广泛的应用,微机实现的数字化相控触发电路已成为新的发展趋势。
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
单片机相控触发的要求
单片机相控触发除了应满足触发电路的基本要求外,还有下列要求:
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
二、设计思想
微机相控触发电路由同步电路、微机系统、脉冲放大与输出电路三部分构成,由微机系统完成移相控制、脉冲生成与分配等功能。微机相控触发电路移相控制常采用延时控制方式,对于一定的电源频率,控制角α的电角度可转换为对应的时间,由微机控制的定时器对定时,定时时间到即向对应晶闸管发触发脉冲。改变定时时间,相当于改变控制角α,从而实现对相控变流器输出的控制。
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
1、主回路的选择
在各种整流电路中,三相全控桥是最基本同时也是应用最广泛的一种主接线形式,围绕它的控制电路在整个研究领域中是开展的最广泛的。无论是在交流或是直流传动系统中,三相全控桥都是最基本且应用最多的。三相全控桥在工作时需要给相应的六个晶闸管发触发信号,需要触发装置有六个触发信号通道。在本设计中,触发装置的控制对象也确定为三相全控桥。
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
三相全控桥整流电路图
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
2、移相控制与脉冲分配
采用微机构成数字式触发器时,常用微机定时移相控制方法。其基本思想是:由同步电路准确提供晶闸管的自然换相点,作为移相控制角α计算起点;微机依据移相控制电压,计算定时器的定时时间常数,即将控制角α换算为对应的时间;利用电源状态代码认相定管,启动定时器;延时时间到即向对应的晶闸管发出触发脉冲。改变控制电压,即改变定时器的定时时间常数,从而实现移相控制。
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
(1)定时器定时时间常数的计算
在计数脉冲频率确定后,用定时器定时时间常数表示定时时间,对应于控制角α的大小,其值由移相控制电压的数字量N k确定。依据N k和α的关系,可分为线性控制和非线性控制两种。
当N k与α为线性控制时,设N k的变化范围为αmax~0°,电源频率为50HZ,则定时时间的计算式为:
当N k与α为非线性控制时,为缩短占用CPU时间,可预先编制移相控制电压数字量N k与控制角α对应定时时间常数的关系表。编制关系表时,应使整流器输出电压平均值和输入控制电压成线性关系。
由
得
而
则对应的定时时间常数为:
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩
(2)移相控制的定时方法
本设计中只使用了一个定时器,所以采用按同步点分段进行定时移相控制的方法(60°分段触发)。三相桥式全控整流电路每隔60°产生一个同步信号,若由每一个同步点开始计时,则定时器的延时范围为0°~60°。当0°≤α<60°,取延时角,即都是从同步点计时;当60°≤α<120°时,取延时角,相当于经过60°延时后,再从同步点计时;当120°≤α<180°时,取延时角,相当于经过120°延时后,再从同步点计时。在后两种情况下,同步点不是控制角α的计起点,而是延时角的计时起点。
是由同步点计时的角。
控制角
延时角
延时控制标志(FDEL)
0°≤α<60°
0
60°≤α<120°
6
120°≤α< 180°
12
延时角与延时控制标志
11/13/2017
中国矿业大学2005届本科毕业生毕业设计答辩