一种软件控制触发脉冲延迟角的晶闸管触发板设计

一种软件控制触发脉冲延迟角的

晶闸管触发板设计

周伟涛　刘会金

(武汉大学电气工程学院　430072)

摘　要　介绍了一种晶闸管触发板,该板可与单片机或微机系统相连,通过软件编程控制

DAC0832输出的电压来改变板上TCA785芯片的移相电压,从而实现触发脉冲延迟角的精确可调和对晶闸管触发时刻的动态控制。 关键词　触发脉冲　延迟角　晶闸管

1　引言

晶闸管由于其投入时间可以控制,因此自诞生以来就在各种工程领域得到了广泛应用。为了保证晶闸管在工程应用中能够正常工作,很重要的一点就是保证在正确的时刻向晶闸管施加有效的触发脉冲。

目前国内市场上常见的触发板对于触发延迟角的控制是通过电位器来调节移相电压从而达到调节触发脉冲延迟角的目的。这样的调节方法有以下不足:

(1)这种调节方法并不十分精确,我们最终判定是否达到所希望得到的触发延迟角是通过在示波器上观察其触发脉冲与同步电压之间的关系得出来的,这样存在着一些不可避免的误差。

(2)如果在实际应用中触发延迟角需要动态改变,通过电位器来调节移相电压就会显得很麻烦,甚至没有办法使用。

(3)电位器的位置可能随着时间的推移而发生改变,从而引起触发延迟角改变。

如果能够通过软件编程来控制移相电压的大小,不但能够提高其精度,也能克服上述不足。本文提出了一种智能化晶闸管触发板的设计,通过单片机或微机编程来调节移相电压的大小,进而实现对触发延迟角的精确动态控制。

2　主电路设计

211　主要元件的选取

(1)TCA785芯片　主要用来产生触发脉冲,

并且通过调节该芯片管脚11上的移相电压来控制触发脉冲延迟角。该芯片的内部电路简图如图1

所示。图1　TCA785内部电路

TCA785芯片的工作原理:首先由R 9和U S 组成的电路对C 10充电,当检测到同步电压(管脚5)的过零点时,C 10通过放电三极管放电,于是就在管脚10上得到了如图2所示的锯齿波波形。U 11为移相电压,它和管脚10的锯齿波通过比较来确定是否输出脉冲,从而控制脉冲的延迟角。14脚和15脚相位相差180°,用户可根据需要选择。TCA785芯片的几个主要管脚的波形如图2所示。

(2)NE555P TCA785芯片产生的脉冲是单宽脉冲,555的作用就是将原来TCA785产生的单宽脉冲转化为高频调制脉冲,以达到避免变压器直流磁化的目的,同时也可以减小供电变压器的体积。

(3)DAC0832和运放F007　主要作用是通过对DAC0832编程控制TCA785的管脚11的移相电压,最终达到控制触发脉冲延迟角的目的。212　主电路设计

该触发板的主电路如图3所示。采用了可编程

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45—《电工技术杂志》2003年第1期 ・应用技术・

图2　TCA785几个主要管脚的电压波形

的DAC0832和运放F007来控制TCA785的管脚

11上的移相电压。触发板和一个脉冲变压器相联接,输出的脉冲就可以直接触发晶闸管。此触发板与单片机和微机的接口形式可以根据实际应用中的控制装置的不同而自由选取。L 为触发板的禁止端,低电平有效。

3　软件编程

假设该触发板是与单片机连接,其硬件框图如图4所示

。

图3　

触发板主电路

图4　与单片机接口电路框图

移相电压和锯齿波之间的交点决定了触发脉冲

的位置。为了保证精度,必须确定移相电压和触发角的关系式。图2中将移相电压和触发角的关系近似为线性关系,但实际上管脚10的锯齿波波形并不是理想的锯齿波,如果按照线性关系处理的话,

会造成一定程度的偏差。

解决该问题的方法有曲线拟合法、插值法等。考虑到精度和编程的难易程度,在此选用的是插值法,经过实验测试,将0°到180°之间分为20段进行插值就能保证足够的精度。

C 10在同步电压过零点处通过三极管放电,其

放电时间极短,可以忽略不计。但必须考虑到三极管的偏置电压(约为017V ),放电以后管脚10上的电压还有017V ,在最后计算中必须将其加入到移相电压中。

综合考虑以上各个因素,软件流程如图5所示。K 值为插值后各段的斜率,U 为最后输入到TCA785管脚11上的电压大小。

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5—一种软件控制触发脉冲延迟角的晶闸管触发板设计 《电工技术杂志》2003年第1期

4　实验结果

通过软件编程对所设计的触发板进行实验,初始条件给定α为45°和120°,用Wavestar 软件将示波器上所得波形记录下来,如图6所示

。

图6　不同触发角时的波形图

从实验结果可以看出,该触发板能够通过软件

精确控制触发延迟角。

5　结束语

本文提出的晶闸管触发板通过软件编程来实现触发脉冲延迟角的连续可调,精度较高,能够广泛应用于交流调速、调压等领域,尤其是一些对触发脉冲延迟角精度要求严格和需要对触发角进行动态控制的场合。该触发板已在晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器等静止无功补偿装置中得到成功应用。

Design of Thyristor T rigger Board Which

is B ased on T rigger Delay Angle

Controlled by Soft w are

Zhou Weitao

(Wuhan University )

Abstract This paper introduces a new thyristor trigger board which can be connected with single 2chip microcomputer or PC system 1It uses DAC0832to output an exactitude voltage to the eleventh pin of TCA785,so the trigger delay angle can be con 2trolled by changing the voltage 1And the board can makes dy 2namic control of trigger moment possible 1An experiment is made to prove the validity of the opinion proposed by this pater 1K eyw ords trigger pulse delay angle thyristor

收稿日期:20020908

(上接第64页

)

图2　保护及测量表计回路

TA a ～TA c —电流互感器,LMZ 1—015KI 1～KI 2—电流继电器,G L —14/5

PA 1～PA 4—电流表,6L 2—A PJ 1,PJ 2—电度表,DS864—4

4　处理结果与分析

将两端子及接线做绝缘处理后,跳闸现象消失,再未出现此类故障。查明信号继电器KM 选型较大且动作不灵敏,当中间继电器KA 动作时其没有相应动作,影响了对故障点的判断。打火的产生可能与周围变频器的干扰信号及振动有关。

5　结束语

此类故障较为偶然且隐蔽,一般检修方法较难查出。由此可获得一些处理类似故障的经验。此类故障多因瞬间短路、断路引起,但因每次故障后可即时起动,可排除机械性的短路、断路可能,瞬间打火短路的可能较大。打火短路引起跳闸断电,故障消失,之后系统又恢复正常。通过对此类故障的研究,应注意线路绝缘及留有足够的安全距离,防止产生线间打火现象,同时应注意变频器对周围设备的干扰问题。

收稿日期:20020704

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5—《电工技术杂志》2003年第1期 一种软件控制触发脉冲延迟角的晶闸管触发板设计