三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三相整流技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]三相可控硅整流電路是工業(yè)上常用的三相整流電路。目前，三相整流電路中存在三個(gè)問題:第一、自然換相點(diǎn)檢測電路中常采用同步變壓器完成電平轉(zhuǎn)換。同步變壓器存在諸多問題，如體積大、價(jià)格高、能耗多、具有一定的電磁污染。第二、輸出電流控制環(huán)節(jié)計(jì)算復(fù)雜、效率低。常用的三相整流電路的輸出電流控制環(huán)節(jié)通常采用Α/D轉(zhuǎn)換器采集電流，而且控制器采用較為復(fù)雜的控制算法來控制電流，運(yùn)行周期長，實(shí)時(shí)性較差，而且需要價(jià)格較為昂貴的智能芯片來完成。第三、觸發(fā)信號(hào)的同步性較差，從而造成電路存在安全隱患。在國內(nèi)，三相可控硅整流電路方向上，還沒有相關(guān)文獻(xiàn)或?qū)＠梢越鉀Q上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是:提供一種相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置，通過單元電路的組合和優(yōu)化，使其結(jié)構(gòu)簡單、方便安裝、易于維護(hù)、系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，并且不受相序約束，不論是正相序還是反相序，電路都可正常工作。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是:提供一種相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法，將光電耦合器直接與三相電路連接，檢測自然換相點(diǎn)，省去同步變壓器帶來的缺點(diǎn)；采用電流偏差判斷電路代替普通控制器的電流采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，并采用雙比較器電路來判斷偏差；采用一種簡單的偏差控制算法，省去了 PID、模糊控制等常用控制算法中的復(fù)雜計(jì)算過程，通過縮短控制周期來增強(qiáng)實(shí)時(shí)性；采用三個(gè)智能控制芯片分別控制三相電源中各相的可控硅觸發(fā)脈沖，使整個(gè)裝置對(duì)三相電源接入相序沒有要求。
[0005]解決技術(shù)問題采用的方案之一是:一種三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置，其特征是:它包括:三相同步檢測電路，電流偏差判斷電路，主控電路及六組可控硅觸發(fā)電路，所述三相同步檢測電路采用六個(gè)光電耦合器電路通過限流電阻與三相電路連接，檢測三相電壓的自然換相點(diǎn)，每相分別連接兩個(gè)光電親合器電路，每個(gè)光電親合器電路的輸入口一端連接三相電源中的一相，另一端通過另外兩個(gè)光電耦合器電路連接到另外兩相，每個(gè)光電耦合器電路的輸出端與主控電路連接，所述電流偏差判斷電路先通過電流檢測電路檢測整流后的直流電電流，該直流電流通過精密取樣電阻轉(zhuǎn)換為直流電壓，直流電壓送給比較器一的正輸入端和比較器二的負(fù)輸入端，給定量送給比較器一的負(fù)輸入端和比較器二的正輸入端，當(dāng)直流電壓大于給定量時(shí)，比較器一和比較器二分別輸出高電平信號(hào)和低電平信號(hào)，當(dāng)直流電壓小于給定量時(shí)，比較器一和比較器二分別輸出低電平和高電平，當(dāng)直流電壓等于給定量時(shí)，兩個(gè)比較器同時(shí)輸出低電平，比較結(jié)果經(jīng)過光電耦合器電路隔離后送給主控電路的主芯片的輸入口，所述主控電路由三個(gè)智能芯片構(gòu)成，每個(gè)智能芯片與每相的兩個(gè)光電耦合器電路輸出端相連接，每個(gè)智能芯片還與該相橋臂上的兩個(gè)可控硅觸發(fā)電路連接，通過觸發(fā)電路控制可控硅的通斷，三個(gè)智能芯片中與電流偏差判斷電路相連接的芯片是主芯片，其它兩個(gè)是從芯片，采用串行通訊與主芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所有控制算法都在主芯片中完成，控制算法產(chǎn)生的輸出量，傳送給主芯片的定時(shí)器，并通過串行通訊傳送給從芯片的定時(shí)器，所述六個(gè)觸發(fā)電路每一個(gè)與兩個(gè)芯片連接，根據(jù)芯片的輸出脈沖控制可控硅的導(dǎo)通，每個(gè)智能芯片只采集與本芯片相連的兩個(gè)光電耦合器的信號(hào)，并且只控制與本芯片相連的四個(gè)可控硅觸發(fā)電路，從而形成三個(gè)獨(dú)立的控制回路，三個(gè)控制回路的順序與電源的相序無關(guān)，因此主電路接線時(shí)不需要考慮相序。
[0006]解決技術(shù)問題采用的方案之二是:一種三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法，其特征是，它包括以下內(nèi)容:
a.六個(gè)光電親合器中每個(gè)光電親合器電路輸入口的一端連接三相電源中的一相，另一端通過另外兩個(gè)光電耦合器電路連接到另外兩相，每個(gè)光電耦合器開始導(dǎo)通的時(shí)刻即為兩相之間的自然換相點(diǎn)，連接到每相上的兩個(gè)光電耦合器，其中一個(gè)光電耦合器開始導(dǎo)通的時(shí)刻為該相在正半周上的自然換相點(diǎn)，另一個(gè)光電耦合器開始導(dǎo)通的時(shí)刻為該相在負(fù)半周上的自然換相點(diǎn)；
b.給定量由滑動(dòng)變阻器設(shè)定，反饋的直流電壓與給定量在硬件比較器中比較，比較結(jié)果為開關(guān)量，送入主控電路的主芯片的控制算法內(nèi)，控制算法根據(jù)比較結(jié)果和初始設(shè)定的移相角得出當(dāng)前移相角，并將移相角轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的延時(shí)時(shí)間，送入主控電路中各智能芯片的定時(shí)器，當(dāng)檢測到自然換相點(diǎn)后啟動(dòng)定時(shí)器開始延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后主控制器發(fā)出脈沖信號(hào)觸發(fā)可控硅導(dǎo)通；
c.主控電路中主芯片將控制算法的輸出量通過有線通訊方式或無線通訊方式傳送給從芯片，從芯片根據(jù)檢測到的自然換相點(diǎn)和主芯片傳送來的輸出量控制相應(yīng)觸發(fā)電路的可控硅導(dǎo)通。
[0007]本發(fā)明的三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置省去了同步變壓器等環(huán)節(jié)，直接利用光電耦合器檢測三相交流電自然換相點(diǎn)信號(hào)，增加了調(diào)壓電路的穩(wěn)定性及精確度，降低了系統(tǒng)能耗，避免了同步變壓器對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的干擾；另外，裝置中利用有效的硬件電路來檢測控制算法所需要的偏差正負(fù)信號(hào)，偏差正負(fù)信號(hào)以開關(guān)量的形式送入主控制器，省去了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間，同時(shí)采用兩個(gè)比較器判斷偏差，不僅可以得出偏差的正、負(fù)信號(hào)，而且可以得到偏差的零信號(hào)；裝置中采用了三個(gè)智能控制芯片，分別控制各相觸發(fā)脈沖，通過高速智能芯片串行通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，保證了各相移相角的一致性；控制算法采用的是移相觸發(fā)，接根據(jù)偏差正、負(fù)及零信號(hào)來決定觸發(fā)角的大小變化；裝置的可控硅觸發(fā)電路可產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖信號(hào)，主控電路不僅發(fā)出脈沖信號(hào)，還發(fā)出相應(yīng)的補(bǔ)脈沖信號(hào)，保證可控硅的可靠穩(wěn)定觸發(fā)；基于三個(gè)智能控制芯片形成了三個(gè)獨(dú)立的控制回路，不論電源是正相序還是反相序都不影響電路的正常工作。
[0008]本發(fā)明的三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法根據(jù)光電耦合器反饋回來的信號(hào)的組合來判斷自然換相點(diǎn)，大大減少了硬件開銷，也減小了時(shí)間開銷，不但增強(qiáng)了控制電路的實(shí)時(shí)性、精確性和穩(wěn)定性，還降低了控制電路的成本，雖然輸出的電流在設(shè)定值的一定范圍內(nèi)波動(dòng)，但波動(dòng)幅度很小，能夠滿足絕大多數(shù)用戶的要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置的電路原理圖；
圖3為本發(fā)明三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置的可控硅主電路圖；
圖4為本發(fā)明三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置檢測的三相電波形圖；
圖5為本發(fā)明三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法的主芯片程序流程圖；
圖6為本發(fā)明三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)方法的從芯片程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0011]參照?qǐng)D1-圖4，本發(fā)明的一種三相橋式整流電路可控硅觸發(fā)裝置，包括:三相電檢測電路10，電流偏差判斷電路20，主控電路30及六組觸發(fā)電路40。
[0012]所述三相電檢測電路10直接連接到三相電源上。按圖4所示的三相電源波形圖，當(dāng)Uac>0，Uab>0，Ucb>0時(shí)，AB相開始導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的電流流通路徑是:A相流出，經(jīng)過電阻Rl點(diǎn)亮光電耦合器Ul內(nèi)的發(fā)光二極管，再點(diǎn)亮光電耦合器U4的發(fā)光二極管，再經(jīng)過電阻R4回到B相。光電耦合器Ul的輸出端4引腳接地，輸出端3引腳接入上拉電阻R7再接5V，光電耦合器Ul導(dǎo)通時(shí)3引腳信號(hào)為0V，光電耦合器Ul截止時(shí)3引腳信號(hào)為5V，同時(shí)，3引腳輸出的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片U7的I腳進(jìn)入U(xiǎn)7，驅(qū)動(dòng)后由驅(qū)動(dòng)芯片U7的2引腳進(jìn)入單片機(jī)Ull的P3.2。當(dāng)光電耦合器Ul的發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，光電耦合器Ul導(dǎo)通，單片機(jī)Ull的P3.2獲得OV電壓，即一個(gè)下降沿信號(hào)，這個(gè)信號(hào)代表著一個(gè)自然換相點(diǎn)。Ull檢測到自然換相點(diǎn)后，再經(jīng)自身定時(shí)器延時(shí)后在Pl.7向⑶I發(fā)出導(dǎo)通脈沖以及Pl.6上向⑶6發(fā)出補(bǔ)脈沖。
[0013]當(dāng)Uab>0，Ubc>0，Uac>0時(shí)，AC相開始導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的電流流通路徑是:A相流出，經(jīng)過電阻Rl點(diǎn)亮光電耦合器Ul內(nèi)的發(fā)光二極管，再點(diǎn)亮光電耦合器U6的發(fā)光二極管，再經(jīng)過電阻R6回到C相。光電耦合器U6的輸出端4引腳接地，輸出端3引腳接入上拉電阻R12再接5V，光電I禹合器U6導(dǎo)通時(shí)3引腳信號(hào)為0V，光電I禹合器U6截止時(shí)3引腳信號(hào)為5V，同時(shí)，3引腳輸出的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片U7的13腳進(jìn)入U(xiǎn)7，驅(qū)動(dòng)后由驅(qū)動(dòng)芯片U7的12引腳進(jìn)入單片機(jī)U13的P3.3。當(dāng)光電耦合器U6的發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，光電耦合器U6導(dǎo)通，單片機(jī)Ul3的P3.3獲得OV電壓，即一個(gè)下降沿信號(hào)，這個(gè)信號(hào)代表著一個(gè)自然換相點(diǎn)。Ul3檢測到自然換相點(diǎn)后，再經(jīng)自身定時(shí)器延時(shí)后在P1.5向⑶2發(fā)出導(dǎo)通脈沖以及P1.4上向⑶I發(fā)出補(bǔ)脈沖。