专业设计报告——单片机控制的三相桥式整流器数字触发器设计课案.doc

自动化专业课程设计 单片机控制的三相桥式整流器数字触发器设计 组 员：詹俊 2006183713 张锦 2006183714 指导老师：邓 文 浪 班 级：兴湘学院06自动化 目 录 绪论 1 第一章 硬件电路 2 1.1. 三相桥式电路原理及触发规律 2 1.2. 触发脉冲的特点 2 1.3. 基于C51单片机的触发脉冲产生电路 2 第二章 软件部分 6 2.1. 同步工作原理 6 2.2. 控制角和时间的关系 6 2.3. 程序的框图 6 2.4. 主要源程序及注释 7 2.5. 仿真结果图分析 10 2.6. 误差分析 11 心得体会 12 参考文献： 13 绪论 电力电子变流技术在工业化领域有着广泛的应用。家用电器节能灯、电子拖动、电炉控制系统中已采用相控整流技术。 本设计采用单片机组成的三相全控桥晶闸管触发电路，它克服了模拟式触发电路和普通数字式触发电路硬件电路复杂、波形对称度差、调试困难、抗干扰能力差等缺点。通过软件编程实现控制功能，灵巧简单，抗干扰能力强，控制精度高，实时性好，对称度高，稳定性强。 第一章 硬件电路 三相桥式电路原理及触发规律 如图一所示，为三相桥式整流电路。 图1 　三相桥式全控整流电路 触发脉冲的特点 触发脉冲产生电路按VT1—VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序依次触发每个晶闸管，相位依次相差60°；共阴极组VT1--VT3--VT5的脉冲依次差120°共阳极组VT2—VT4—VT6的脉冲依次差120°；同一相的上下两个桥臂，即VT1--VT4 ，VT3--VT6，VT5—VT2的脉冲差180°。 电路工作特点分析： 由的得到的仿真图形我们可以知道，起始时刻触发脉冲同时触发晶闸管VT1和VT6，其它晶闸管都处于关断状态，所以此时三相变压器输出端的a,b两相加于负载的两端，电流从电源a端经VT1—R--VT6流到电源的b端。此时ud=uab，负载电流id=ud/R。当B相导通完120°后，即到达电源的自然换相点时（图中A点）触发脉冲控制VT2导通，此时vt6因受反压而关断，VT1和VT2同时导通，电流从电源a端经VT1—R—VT2流到电源的c端。ud=uac，负载电流id=ud/R。同理当到达ua和ub的交叉点出时，VT1关断，同时脉冲触发VT3导通，vt2和vt3同时导通，电流从电源b端经VT3—R—VT2流到电源的c端。ud=ubc，负载电流id=ud/R。 基于C51单片机的触发脉冲产生电路 主电路 采用AT89C2051单片机组成的三相全控桥晶闸管触发电路主要由c51单片机、同步信号采集电路，a角调节电路，输出电路组成，总的仿真电路如附图2所示。 本装置所用C51单片机的定时／计数器，采用12M晶振定时器方式工作。P2口用作触发脉冲的输出，P1口为a角的选择输入，同步信号接单片机的INT0引脚。 系统的结构框图如图二所示， 图二 系统结构框图 1.3.2 同步信号的采集与处理 同步信号的采集时本电路的重点，它直接关系到脉冲的准确性，所以对同步信号的正确处理是关键。如图三所示，以采集A相为例。 图三 同步信号采集电路 如图2所示，同步信号的获取是由电源整流变压器的二次侧取A相电压信号，阻容滤波器滤波后得到的正弦同步信号，经两个二极管削波后，送入比较放大器LM324的输入端，LM324输出为电角度180。与电源相位相同的方波，如图四所示。同步信号输出接C51的INT0引脚上，即外部中断INT0引脚，从表面上看好像是外部中断信号输入，实际上是要测量脉冲的宽度，这决定于信号到来的时间。 图四-1 同步信号 图四-2 同步信号 由图我们可以看出，当A相正弦电压每次过零时，采集电路的输出都会反向，输出如图所示的波形。 同步工作原理可以简述如下，在工频为50 Hz时，电源1个周期理论上应为：T=1／50=0.02s=20ms。因此，系统初始化时T=20 ms。实际应用中，由于电网负荷的变化，经常出现周期不严格等于20 ms的情况。如果不相应调整T值的话，就会产生触发误差。定义16位的定时器T1工作在系统时钟频率的1／8(即1μs，最大计时为65.5 ms)，用计数器1计时两个下降沿之间的时间就是周期T。这样就消除了电网频率不稳造成的触发误差。 –方案之一 通过改变直接接在电源与地之间的阻值来改变 角，并接入ACH．4进行A／D转换。电压值与 角的对应关系为：电压值从0 V至5 V，对应 角从90度至0度。 方案二原理图如图六所示， 图六 采用按键选择a角原理图 有图我们可以很容易的看到，只要当按下不同的键时在同步信号的