三相桥式移相触发电路的单片机实现

三相桥式移相触发电路的单片机实现

摘要：本文介绍了通过8051单片机来实现三相桥式整流电路中晶闸管的移相触发的方法。触发

方式有单宽脉冲触发和双窄脉冲触发两种方式，本文选用双窄脉冲触发方式来克服单宽脉冲触

发方式所带来的缺点。

关键词：单片机晶闸管整流电路

1引言

三相桥式全控整流电路的作用是将交流电整流为为可调的直流电压。其中晶闸管的触发控制可以通过模拟电路、数字电路、单片机控制等方法来实现。比较发现：模拟电路控制的精度不高、对称性不好且容易受到温度漂移的影响；而数字式触发电路与模拟方式相比，其控制精度高、对称性好、温度漂移影响小，但其存在着电路复杂、移相触发角较大时控制精度有所降低等缺点；而单片机控制除了具有与数字式触发电路相同的优点外，更因为其移相触发角由软件计算完成，因而触发电路结构简单，控制十分灵活，精度可通过软件补偿，移相范围可以任意调节等特点，目前已经获得了广泛的应用。

3.硬件设计方案

系统的硬件组成主要包括8051单片机及外围电路。外围电路包括触发脉冲形成电路、驱动输出电路、显示部分、晶闸管过电压保护和过电流保护电路、键盘电路等组成，如下图所示：

在整流电路中，由于晶闸管的触发信号应该以同步电压信号为基准延迟一定的相位角，所以脉冲形成电路的任务就是测量同步电压过零的时刻，并以此点作为单片机计算晶闸管触发相位角的起始点。为得到电压的过零信号，这里采用了过零比较器LM324把正弦波信号变换成为同步方波信号。将得到的方波信号送入单稳态脉冲触发芯片74LS123中，由74LS123的工作原理可以知道，当正向输入端为上升沿的时候，会输出一个正向触发脉冲，这样就得到了过零触发脉冲。考虑到简化电路、节约单片机资源、提高精度等要求，脉冲形成电路将由三相电压信号处理得到的过零脉冲反向后“线或”后接入单片机的外部中断口INT0，因

为每一个时刻有且只有一相电压的过零脉冲为低电平，故可以用中断查询的方法查询底电平出现的时刻，由CPU 控制软件完成移相计算后，按照移相要求输出触发脉冲。从P1口输出满足要求的晶闸管触发脉冲信号。

4软件设计方案

分析三相桥式全控整流电路的工作原理可知：为了确保电路的正常工作，需要保证在任意时刻共阴极组（VT1、VT3、VT5）与共阳极组（VT4、VT6、VT2）中分别有一个晶闸管同时导通，方可形成导电回路。导通的顺序为：VT1和VT6、VT1和VT2、VT3和VT2、VT3和VT4、VT5和VT4、VT5和VT6，依此类推；有一种方法是在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲，用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60度，脉冲宽度一般为20度到30度，称为双脉冲触发。双脉冲触发电路的结构较为复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽然可以少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁心体积做的较大一些，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管的串联使用不利。虽然可以用去磁绕组改善这种情况，但又使触发电路复杂化。故此处用的是双脉冲触发方式。

控制程序包括三部分：主程序、外部中断服务程序和内部定时器（T0、T1）中断服务程序，程序流程图如图所示：

(a)主程序流程图 (b)定时器T1中断服务程序

、

(c)INT0中断服务程序 (d)T0中断服务程序

5.结论

三相桥式全控整流电路的单片机实现方法除了具有与数字式触发电路相同的优点外，更因为其移相触发角由软件计算完成，因而触发电路结构简单，控制十分灵活，精度可通过软件补偿，移相范围可以任意调节等特点，目前已经获得了广泛的应用。

参考文献：

[1] 黄俊，王兆安.电力电子变流技术【M 】.北京：机械工业出版社，2000

[2] 张义和，陈敌北.例说8051.人民邮电出版社，2006

Realization of Trip-Pulses in Three-Phase Bridge

Rectifier Circuit based on MCU

Abstrac t: The paper introduces the generation method of the trip pulse of thyristor in three phases bridge rectifier circuit used by Microcontroller 8051.We select the double narrow pulse method to avoid the disadvantage of the single broad pulse method. Key Words : Microcontroller thyristor rectifier circuit