毕业设计论文-晶闸管移相过零触发控制

毕业设计论文-晶闸管移相过零触发控制内容摘要：

形 (b )ABCDRu ouV1V2(a )0u t0ug1 tug20  t0uo t可控硅移相过零触发控制 16 如设定运行周期 TC内的周波数为 n，每个周波的频率为 50 Hz， 周期为 T（ 20 ms），则调功器的输出功率 P2为 TC应大于电源电压一个周波的时间且远远小于负载的热时间常数，一般取 1 s左右就可满足工业要求。 T —— 电源的周期（ ms）； n —— 调功器运行周期内的导通周波数； PN—— 额定输出容量（晶闸管在每个周波都导通时的输出容量）； U2N —— 每相的额定电压（ V）； I2N —— 每相的额定电流（ A）； kz—— 导通比， fT nTnTk CCz  , f为电源的频率。 由输出功率 P２的表达式 可见，控制调功电路的导通比就可实现对被调对象 (如电阻炉 )的输出功率的调节控制。 零压强触发电路有如下特点： 1）由于采用零压触发方式，所以负载上的电压是完整的正弦波，不会产生高次谐波造成危害。 2)采用时基集成电路 NE555控制，电路简单工作可靠，在固定的周期内，改变电压周波数目，使输出功率可以从零调到最大值 3）利用小功率可控硅触发大功率可控硅，对参数不对称，或触发灵敏度低的大容量可控硅实行强触发，可以保证可靠触发，输出电压波形完整。 本电路可以用于大功率单相负载，如电炉调温电机调速等场合，并且很容易加入反馈环 节形成自动控制。 k V AIUPk V APkPV TnPNNNNzNC322210 可控硅移相过零触发控制 17 图 43 零压强触发电路 电路如图 43 所示，时基集成电路 NE555 接成自激多谐震荡器，二极管 D6,D7 为定时电容 C3 提供独立的充放电回路。 这种接法，改变 Rw的阻值，可以使 3脚输出高 .低电平的时间，当一个增加另一个减少时，可以保证本电路的占空比从 %到 %可调，但周期固定不变，振荡周期为 秒。 3 脚上（ B 点）电压波形如图 2 中 Vb 所示。 图 44 波 形 图 三极管 BG1组成过零检测电路并与 555的输出端配合形成过零触发脉冲，原理如下：电源经全波整流以后，经二极 管 D5隔离，三端集成电路 CW7812稳压，为电路提供 12 伏的直流电源。 A 点的波形如图 44 中 Va 所示同时利用发光二极管 LED 的正向稳压的特性，削波限幅后在 D点得到约 伏的电压，作为过零检测电源，在这里，发光二极管兼作指示灯用。 D 点的波形如图 2 中 Vd 所示。 当 NE555 的 3 脚输出低电位时，显然是不可能产生触发脉冲的，作为强触发的小功率可控硅 SCR3 不导通，所以电路没有输出功率，而当３脚输出高电位时，能否形成可控硅移相过零触发控制 18 触发脉冲，这要看ＢＧ１的状态。 此时Ａ点的电位只高于１ .２伏， BG1 即进入饱和状态，Ｃ点变为 低电位只有在电源电压过零的各点上，ＢＧ１截止，Ｃ点才是高电位，也就是说只有在电源电压过零的各点上，才能形成同步触发脉冲，使 SCR3导通，Ｃ点的电压波形如图 44 中Ｖ c 所示。 SCR1 和 SCR2 是主回路中两只大容量可控硅，当 SCR3被导通后， SCR1 和 SCR2 在电源的正负半周期内分别被 SCR3 强制触发，在负载 R2上得到一完整的正弦波，过程如下：电源上正下负时，经 R2→ D10→ SCR3→ R7→ D12 触发 SCR1，电源下正上负时，经 D8→ SCR3→ R7→ D11→ ，触发电流大，故灵敏可靠， 同时可以看到，只要 SCR1 或 SCR2 一经导通。 SCR3 即自行关断，所以 R7 上的功耗并不大。 这样，只要调 Rw 的阻值，就可以改变 555 上高电位的时间，从而在固定的周期内，改变 RL 上的周波数，达到调功率的目的。 器件选择：时基集成电路可以选用 NE555，μ A555以及国产 5G1555等， BG1可以选用 3DK4， 3DG12 等管子，要求饱和压降 Vces小于 伏。 β≥ 70，发光二极管可以选用红色的，这类管子正向电压在 ，最好选用不超过。 调试时可以用示波器观察各点的波形 ，需符合图 44中的形状。 图中二极管可选用 2CP类管子。 双向可控硅由于其本身的导电性，与一般的可控硅一样，非常适合在交流电路内做无触点的开关，但与一般可控硅相比，其触发电路要简单的多，使用更方便，因此应用很广泛。 双向可控硅的过零触发方式，时可控硅只在过零瞬间获得一个触发脉冲而导通，这时电路内的电流将由零而逐渐增大。 对导通的双向可控硅，如果在交流电压过零时没有触发脉冲，则双向可控硅会自动关断。 因此在过零触发方式工作下的双向可控硅电路内，电流的变化不会发生大起大落，从而有效地消除了 一般可控硅电路内电流急剧变化而产生的波形畸变及辐射干扰等弊端。 在微处理机化的实时控制系统中，抗干扰实非常重要的，当使用双向可控硅作为电路控制器时，这种过零触发方式是非常适宜的。 （一） .晶闸管 调功 控制炉温 电路 图 45中，由两只晶闸管反并联组成交流开关，该电路是一个包括控制电路在内的单相过零调功电路。 由图可见，负载是电炉，而过零触发电路由锯齿波发生器、信号综合、直流开关、同步电压与过零脉冲触发五个环节组成。 该电路的工作原理简述如下： （ 1） 锯齿波是由单结晶体管 BT、 R R R RW1和 C1组成的张弛振荡器产生的，然后经 射极跟随器（ V R4）输出。 可控硅移相过零触发控制 19 图 45 单相晶闸管过零调功电路 （ 2） 控制电压 Uc与锯齿波电压进行电流叠加后送到 V2的基极，合成电压为 Us。 当 Us＞ 0 时， V2导通。 Us＜ 0时 , V2截止。 （ 3） 由 V V3 以及 R R VDW1 组成一个直流开关，当 V2 的基电压 UBE2＞ 0（ V）时， V2导通， V3 的基极电压 UBE3接近零电位， V3 截止，直流开关阻断。 当UBE2＜ 0时， V2截止， 由 R VDW1和 R9组成的分压电路使 V3导通，直流开关导通。 （ 4） 由同步变压器 TC、整流桥 VD1及 R R1 VDW2组成一个削波同步电源，这个电源与直流开关的输出电压共同去控制 V4 与 V5。 只有在直流开关导通期间， VV5 集电极和发射极之间才有工作电压，两个管子才能工作。 在此期间， 同步电压每次过零时， V4截止，其集电极输出一个正电压， 使 V5由截止转导通，经脉冲变压器输出触发脉冲，而此脉冲使晶闸管 V6（ V7）在需要导通的时刻导通。 在直流开关（ V3）导通期间输出连续的正弦波，控制电压 Uc 的大小决定了 直流开关导通时间的长短，也就决定了在设定周期内电路输出的周波数，从而实现对输出功率的调节。 显然，控制电压 Uc越大，导通的周波数越多，输出的功率就越大，电阻炉的温度RW 16 8 kR31 5 0 kA BTR13 0 0R23 0 0V1C15 ＋ 2 4 VR420R53 . 3 kR63 . 3 kR73 . 3 kV23 D G 62 C W11R95 . 1 kBV33 D G 1 2CR81 . 5 kug 1VDW1ug 2TBV53 D G 1 2V43 D G 6R1 32 kVDR1 21 . 1 kR1 12 k2 C W11VDW2R1 05 . 3 kVD1＋－TCUcRW 2 1 k信号综合－ E直流开关 锯齿波发生器过零脉冲触发同步电压ug 2V1V2ug 1＋－＋－～ u0 . 0 4 7D可控硅移相过零触发控制 20 也就越高；反之，电阻炉的温度就越低。 利用这种系统就可实现对电阻炉炉温的控制。 图 46 单相过零调功电路的工作波形 （二） .KC0 KC41C组成的三相集成触发电路 如图 47所示，由三块 KC04 与一块 KC41C外加少量分立元器件，可以组成三相全控桥的集成触发电路，它比分立元器 件电路要简单得多。 1． KC04移相触发器 KC04与分立元器件的锯齿波触发电路相似，也是由同步、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成及放大输出等环节组成。 该器件适用于单相、三相全控桥式装置中作晶闸管双路脉冲相控触发。 2． KC41C六路双脉冲形成器 图 47为 KC41C内部电路及外部接线图。 使用时， KC4lC与三块 KC04可组成三相全控桥的双脉冲触发电路。 0u00uD t t0ug1 t0ug2 t0uo t tuC0  tuB0  tuA－ Uc可控硅移相过零触发控制 21 图 47 三相全控桥双窄脉冲集成触发电路 （三） .数字触发电路 图 48 为微机控制数字触发系统组成框图。 图中触发延迟角 α设定值以数字形式通过 接口送 给微机，微机以基准点作为计时起点开始计数，当计数值与触发延迟角对应的数值一 致时，微机就发出触发信号，该信号经输出脉冲放大，由隔离电路送至晶闸管。 图 48 微机控制数字触发系统框图 系统工作原理 可控硅移相过零触发控制 22 (1).介绍定时器计数器 T0、 T1的原理 (2).由前面讲过的三相全控桥电路工作原理可知，该电路在一个工频周期内， 6只晶闸管的组合触发顺序为： l； l、 2； 3； 4； 5； 6。 若系统采用双脉冲触发方式，则每工频周期要发出 6对脉冲，为了使微机输出的脉冲与晶闸 管承受的电源电压同步，必须设法在交流电源的每一周期产生一个同步基准信号，本系统采用线电压过零点作为同步参考点。 电路工作时，设 α1为触发延迟角，即第一对脉冲距离同步参考点的电角度，后面每隔 60176。 发一对脉冲，共发 6对。 各脉冲位置与时间关系如图 316b所示，设 t1=tα1 tn=tα1+(n1) t60 式中 t1—— α1对应的时间； n—— 触 发脉冲序号， n = 6 tn—— 第 n 个 脉冲 对应的时间； t60—— 60176。 所对应的时间。 这种用前一个脉冲为基准来确定后一个脉冲形成时刻的方法，称为相对触发方式。 本系统采用每一工频周期取一次同步信号作为参考点，每一对触发脉冲调整一次触发延 迟角的方法，按输出脉冲工作顺序编写的程序流程图如图 317 所示。 本系统共使用 3个中断源， INT0为外部同步信号中断，定时器 T0、 T1为计时中断。 其中 T0仅完成对第一对脉冲的计时，其他各对脉冲计时由 T1完成。 微机触 发系统的硬件设置 系统硬件配置框图如图 49所示。 图 49 系统硬件配置框图 三． 晶闸管过零触发优缺点 同步电压为锯齿波的触发电路抗。