基于DSP的晶闸管触发电路的设计

ISSN1672-4305 CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORATORY SC I ENCE第13卷 第2期 2010年4月Vol 13 N o 2 A pr 2010基于DS P的晶闸管触发电路的设计李常顺(内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头 014010)摘 要:DSP晶闸管触发电路能够根据键盘输入的触发角及同步信号通过软件延时产生相位合适的双脉冲触发信号,经功率放大驱动三相桥式整流电路的晶闸管,同时显示触发角。

为此设计了硬件电路及控制软件,分析了系统控制精度,具有实用价值,并能够进行进一步开发。

关键词:DSP;晶闸管;触发电路中图分类号:T M461 文献标识码:A do:i10.3969/.j issn.1672-4305.2010.02.023Desi gn of thyristor tri ggeri ng circuit based on DSPLI Chang-s hun(School of Infor m ati o n Eng ineeri n g,Inner M ongolia Un i v ersity of Science and Techno l o gy,Bao tou 014010,China)Abstract:The triggeri n g c ircu it based on DSP can generate appropriate doub le-pu lse triggeri n g si g-na ls accordi n g to tri g geri n g ange lw hich is supplied by keyboard and synchron izi n g signals.It is dis-played by the crystalcartri d ge tube w it h three-phase bri d ge rectifi e r circuitwh ich is dri v ed by a m pli-f y i n g po w er.The hard w are c ircu it and contro lling soft w are are desi g ned and the contr o l accuracy is ana-lysed i n the paper.The syste m is valuab le and can be used to deve l o p ne w dev ices.Key w ords:DSP;thyristor;triggeri n g circu it1 现有触发电路的不足及触发电路的现状以前我院电力电子与调速实验室使用的实验设备采用分离元件锯齿波模拟触发电路,调试时六路触发环节互相影响,要想调试到比较理想的效果比较困难,且存在控制精度较低、对称度较差、受温度影响较大等缺点。

为克服这些缺点,先后出现了专用芯片触发电路[1]、单片机触发电路[2-3]、CPLD/ FPGA触发电路[4-5]等多种形式。

由于F2812DSP (D i g ital S i g nal Pr ocessor)运行速度快,为便于以后实现矢量控制等快速调速控制系统的数字化,设计以F2812DSP为核心控制器件设计三相晶闸管触发电路。

2 DSP介绍T M S320F2812数字信号处理器是在F24X的基础上开发的高性能定点芯片,器件上先进的外设结构使得该处理器特别适合电机及其它运动控制应用。

其代码和指令与F24Xdsp完全兼容,能够运行F24x开发的代码程序;但F2812采用32bit操作,能大大提高了运算精度和处理能力。

其主要特点为: (1)采用高性能的静态C MOS技术,主频最大可以调节到150M I PS(时钟周期6.67ns);(2)丰富的片上存储器;(3)外部存储器扩展接口;(4)时钟和系统控制外设可改变锁相环倍频系数并设有看门狗定时模块;(5)三个32b it CPU定时器;(6)两个事件管理器模块(EVA,EVB)可方便进行信号输出控制;(7)串口通信外设可方便地实现设备联网;(8)56个可独立配置的I/O引脚[6]。

3 触发电路设计触发电路的作用是利用同步变压器提供的同步信号产生合适的触发信号,根据控制信号控制晶闸管的导通时刻,使三相晶闸管桥输出满足负载要求的电压。

该触发电路产生足够精度的触发信号外,还具有触发角显示、过流保护等功能,系统框图(含主回路)如图1所示[7]。

3.1 获取同步信号对三相桥式整流电路(图2)来说,共阴极组的自然换流点是相电压波形正半周的交点,共阳极组的自然换流点是相电压波形负半周的交点,各交点依次互差60 ,而KP1的自然换流点比A相变正的李常顺:基于DSP的晶闸管触发电路的设计图1系统框图图2 三相桥式整流电路过零点滞后30 ,因此只需找出A 相变正的过零点即可判定各晶闸管的自然换流点。

DSP 外部时钟为30M hz ,通过PLL 寄存器设置为5倍频,则DSP 系统时钟为150M hz ;30 对应的时间为1.67m s ,即定时器计数250000。

A 相变正过零点获取电路如图3所示;设置DSP 捕获单元寄存器CAPCONA 使CAP 端上升沿触发,延时1.67m s 即自然换流点[8]。

为防止各种延迟的干扰,键盘设定加、减按键调整软件延迟时间保证自然换流点的准确。

图3 A相变正过零点获取电路图4 过流保护电路3.2 控制角 的计算与精度控制角 是触发脉冲滞后于自然换流点的角度,对工频交流电而言, 和对应延迟时间t 的关系为:t = 360 T = 360 20= 18(m s)其中T 为工频交流电的周期,20m s 。

对三相桥式整流/逆变电路而言, =0 ~150 ;系统时钟频率为150M hz 时对应定时器的数值应设置为0~1250000。

当系统时钟频率为150M hz 时触发角最高分辨率为 =1501250000=0.00012 ,在实验时,考虑到实验室的实际情况,设定键盘操作时每次操作改变5 ,以免操作过于繁琐;键盘采用行扫描式[9]而未采用中断式,以免影响系统运行。

3.3 限幅与过流保护软件初始化设定 =90 ,给定信号U G 逐渐增加时,控制角 减小,三相桥处于整流状态,在触发脉冲的作用下,整流桥的六个晶闸管依次轮流导通,LCD 显示模块(J HD 1602)显示对应的控制角,按最小控制角 m i n 键可设定最小控制角;按最大控制角 m ax 键可设定最大控制角;从而起到限幅的作用。

过流保护电路如图4所示,设定参考电压U re,f 当原控制柜产生电流信号超过参考电压U ref 时,比较器输出低电平,触发PDP I NTA ,触发脉冲输出端立即呈高阻态,封锁触发脉冲,防止事故扩大。

3.4 软件流程设计系统软件由主程序和中断子程序组成。

主程序包括系统初始化(系统状态寄存器、事件管理器、中断等)、同步信号判定、显示程序等;主程序流程图如图5。

当DSP 引脚Captrue1、2、3读到上升沿后,利用初始值和键盘读数计算从正过零点到触发脉冲的延时并产生触发脉冲。

捕捉单元1的中断程序流程图如图6;捕捉单元2、3的中断程序流程图与捕捉单元1的中断程序流程图类似,差别在于P WM 输出值不同,P WM 包含P WM 1~6。

图5 主程序流程图图6 捕捉单元1的中断程序流程图614 结论F2812DSP 运算速度快,控制精度高,本方案利用DSP 开发板实现对晶闸管触发角的控制,新颖之处在于利用DSP 捕获单元捕捉各同步正弦电压的正过零点(过零点后相电压为正数的过零点)通过延迟30 找到自然换流点,由于可以用键盘改变对应的延迟时间,可以克服线路造成的延迟带来的影响,从而保证触发角的准确度。

实验表明,该系统能产生比较好的触发脉冲。

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(上接59页)纤维薄膜电泳的因素很多,往往得不到理想的电泳图谱。

然而,主要的影响因素还是电压强度与电流强度的影响。

针对这一问题,结合多年的实验教学经验,在电泳中根据我们实际需求,电场强度按10~12V /c m (指薄膜与滤纸桥总长度),电流强度按0.5~0.8mA /c m 膜宽(指薄膜数目的总宽度)进行计算。

并且对点样、电泳时间、染色、漂洗等操作步骤进行深入的研究和改进,取得了较好的实验效果。

实验改进后的电泳图谱如图2所示,其从上到下依次为血清清蛋白、 1-球蛋白、 2-球蛋白、 -球蛋白、 -球蛋白,区带分离良好、轮廓清晰,重复性好,每张图谱都显示出明显的5条区带(图3)。

在实验过程中严格要求学生按上述步骤规范操作,学生的实验成功率达到90%以上。

因此,改进后的实验操作与实验条件适合应用在实验教学工作中,对于提高实验教学质量有着重要的意义。

图2改进后的人血清电泳图谱图3 重复性较好的改进结果参考文献(Ref e r ences):[1] 林加函,魏文铃,彭宣宪.现代生物学实验[M ].北京:高等教育出版社,2002.[2] 丛峰松主编.生物化学实验[M ].上海:上海交通大学出版社,2005.[3] 王秀奇,秦淑媛,高天慧,等.基础生物化学实验[M ].北京:高等教育出版社,2006.[4] 北京大学生物系生物化学教研室.生物化学实验指导[M ].北京:高等教育出版社,1987.[5] 王松华,杨立明.血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验方法的改进[J].安徽农业技术师范学院学报,1999,13(3):76-78.[6] 陈华絮,肖生鸿.关于提高血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳效果的探讨.教学研究[J],2006(6):15-18.[7] 杨艳梅,杨萍.如何做好血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳实验.卫生职业教育[J],2007,25(9):119-120.[8] 邱雁临,夏服宝,康旭.提高醋酸纤维薄膜电泳实验成功率的探讨.实验科学与技术[J],2008,6(2):6-8.收稿日期:2009-12-03作者简介:孙莉丽(1982-),女,辽宁沈阳人,硕士研究生,助理实验师,主要研究方向为生物化学与分子生物学。