单片机控制的三相全控桥触发系统的设计
本文设计主要分为俩大块，硬件部分和软件部分。硬件部分主要设计了基于51系列单片机控制的三相全控整流电路，这种电路主要包括主干电路，控制主回路电路，产生触发信号的触发电路；软件部分主要设计了各个系统的流程框图和C51高级语言编程程序。相应的运行方案可以在后期的使用中体现出来，它是在三相电压在转换器芯片的作用下，在不同时刻产生不同的脉冲信号去控制SCR去给直流电源负载供电。这种控制方式的主要优点在于输出的脉冲信号波形比较稳定，而且是对称的，能耗损耗少。这种触发电路装置比较简单，比较灵活控制，对于温度的影响很小，控制的精度精确，移相范围调节幅度大。目前已获得业界的广泛认可，并在工业发展过程控制中得到很好的较为广泛的应用。
目录
一、引 言 6
（一）研究背景 6
（二）研究的历史和现状 6
（三）本文设计的主要内容 7
二、控制系统整体设计 8
（一）系统结构 9
（二）触发器硬件组成 9
（三）移相触发脉冲的控制原理 10
三、主要器件的选择与计算 12
（一）AT89C52芯片 12
（二）晶闸管及平波电抗器 12
（三）主要器件的计算 13
四、硬件电路设计 17
（一）三相桥式全控整流电路 17
（二）三相桥式全控整流电路带电阻负载 18
（三）三相桥式全控整流电路电感性负载 20
（四）三相桥式全控整流的电流有效值 20
五、软件设计 24
（一）触发脉冲控制软件的设计 24
（二）软件控制程序 25
结论 31
参考文献 32
致谢 33
一、引 言
（一）研究背景
本文主要概述了单片机控制的三相全控整流触发系统的设计，它主要是运用电子方面的技术并且还采用电子元器件对电能进行转换和控制的技术，是门运用的相当广泛的技术。随着近些年来的发展，三相整流电路的使用使得越来越多的人认识到三相整流电路有很多优势，三相全控整流电路的整流负载容量比较大，输出直流电压脉冲信号却很小，工作时能量消耗少，是目前国
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内运用比较广范的一种整流电路，这种整流电路可以将交流电路转换成直流电路，三相全控整流电路除了将交流转换成直流电路以外，还可以将储存在磁场中转子的能量快速的传递给交流电源从而进行交直流的变换。
（二）研究的历史和现状
在晶闸管出现前的一段时间内，运用电子元器件转换电能的技术已经使用，并且这种技术已经相当完善了。电子管使用时，能够在封闭的玻璃容器中对阴极电子放电，并且这项技术快速运用在无线电和通信方面，从此开创电子技术的先河。经过后来的发展然，后就出现了水银整流器，它是一种电子整流器，能够转换交直流电，它的功能和晶闸管有很多相同的地方比如工作稳定，能量损耗少等优点。1955年，美国电气公司发明了世界上第一款以可控硅为基础的智能数字控制的整流器，它具有很多优点，比如说它的占地面积小、工作效率高、使用年限比较长、使用起来比较轻便、反应快速。在整流的基础上整流管快速取代了晶闸管，实现整流器精致化，没有触点和坚固化的作用。因为晶闸管可以随时关断的性能，所以必须配置由电容和电感结合相关器件组成的电路阻止电流的转换，这种电路体积越大，消耗成本也就越高。20世纪后期，随着可控制晶闸管制造技术的日趋成熟，标志着电子器件已经从半控型器件发展到全控型器件，这种器件工作稳定，能够承受很大的压降，在许多场合得到运用。
（三）本文设计的主要内容
本文设计的内容是为了实现各行各业对整流电路的需求，在充分了解整流电路的基础上，设计出性能高的触发电路，以便产出更加精密的波形。本文利用集成电路设计组成晶闸管移相触发电路，不仅可以作模块触发电路，更重要的是它能与各种电路相配合，安全可靠，提高工作效率。
二、控制系统整体设计
（一）系统结构
单片机控制的晶闸管触发系统控制部分主要由AT89C52系列单片机、同步信号检测电路、触发脉冲发生电路、435输入键盘、LED显示电路部分组成，它具有很多优点温漂小，可靠性高。单片机通过检测电路获知同步信号，依据所要控制的三相全控整流电路要求，通过编程实现预定的程序流程，在相应时间段内通过单片机I/O端输出触发脉冲信号。
（二）触发器硬件组成
图2.1 触发器电路图
基于单片机控制的晶闸管电路是以串行A/D转换芯片TTL117的模式来控制电路的，功率放大器芯片来构成硬件系统，74LSO6反相芯片来控制输出电路，整个流程系统电路主要是由微处理器和主回路的器件来控制整个系统。其中主回路电路主要包括同步信号产生的电路和脉冲信号产生的电路。带阻抗吸收装置选用AT89C52系列的单片机，它一共有40个引脚，32个外部输出端口2个读写端口，8KB内存的存储器可以反复擦写程序储存器，片内有8个中央处理器。同步信号的输入必须经过电阻R2，电阻R2的作用的起到保护和限流的效果。正弦同步信号经过T1和T2限制级的输入电压，在经过二极管消波后送入控制器的输入端，控制器的输出为角为180°，控制器和电源有相同相位的波形。同步检测信号发生变化时，由于单片机的有效触发部位是低电平的，加上单片机控制的有效阻抗负载的移相范围在0°90°，在一定程度上很容易发生信号的紊乱，发生紊乱时，整个控制过程为先键入所要的控制角，无论输出的同步信号的频率是高还是低的，控制器输入的信号都能比较精准的反应出相应的同步信号的临界点。R1和R3主要是对输出信号进行过滤，过滤后的波形可以避免输出信号发生紊乱，造成整个电路性能的影响，使电路不能正常工作。
因为单片机控制的带阻抗性负载的移相范围是在0°90°，所以PO端口接的是LED两位动态显示器，P1口是一个内部带电阻的双向输入输出口，它作为键盘接口可以接受8位地址，并且能够输入输出信号。但是键盘存在一定的缺点，导致每次输出的触发信号必须要再次确认然后在输入下一次的触发角，以免发生触发电路的紊乱。程序的允许输出信号必须是能够读写的，在震荡器的作用下能够不受外界信号的干扰。其中在P2口的两个端口分别是个位和十位的，在外部访问的模式下相应存储器的信息，在特定情况允许下可以使用反相放大器来控制输出脉冲信号。P2端口的另外几个端口都是用于输出控制电压，来控制三相全控整流电路的脉冲信号。各个电路的脉冲信号经过反相电路7406来配合TTL1176通过脉冲转换器输出脉冲，经过电子隔离技术输出的信号在复合脉冲经过稳压管将信号再次放大，最后实现晶闸管的导通。
整个控制过程必须先输入相应的控制角，可以通过导通期间改变输出波形的幅度，在正向导通过程中晶闸管可以阻断输出角，当触发延时时间改变时，相应的角度发生变化。单片机在检测外部信号发生变化时可以快速阻断晶闸管导通。当检测到外部信号的定时器延时时间相同时，定时器发出的脉冲信号经过转换器转换来触发晶闸管导通来取得对应的电压。
目录
一、引 言 6
（一）研究背景 6
（二）研究的历史和现状 6
（三）本文设计的主要内容 7
二、控制系统整体设计 8
（一）系统结构 9
（二）触发器硬件组成 9
（三）移相触发脉冲的控制原理 10
三、主要器件的选择与计算 12
（一）AT89C52芯片 12
（二）晶闸管及平波电抗器 12
（三）主要器件的计算 13
四、硬件电路设计 17
（一）三相桥式全控整流电路 17
（二）三相桥式全控整流电路带电阻负载 18
（三）三相桥式全控整流电路电感性负载 20
（四）三相桥式全控整流的电流有效值 20
五、软件设计 24
（一）触发脉冲控制软件的设计 24
（二）软件控制程序 25
结论 31
参考文献 32
致谢 33
一、引 言
（一）研究背景
本文主要概述了单片机控制的三相全控整流触发系统的设计，它主要是运用电子方面的技术并且还采用电子元器件对电能进行转换和控制的技术，是门运用的相当广泛的技术。随着近些年来的发展，三相整流电路的使用使得越来越多的人认识到三相整流电路有很多优势，三相全控整流电路的整流负载容量比较大，输出直流电压脉冲信号却很小，工作时能量消耗少，是目前国
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
内运用比较广范的一种整流电路，这种整流电路可以将交流电路转换成直流电路，三相全控整流电路除了将交流转换成直流电路以外，还可以将储存在磁场中转子的能量快速的传递给交流电源从而进行交直流的变换。
（二）研究的历史和现状
在晶闸管出现前的一段时间内，运用电子元器件转换电能的技术已经使用，并且这种技术已经相当完善了。电子管使用时，能够在封闭的玻璃容器中对阴极电子放电，并且这项技术快速运用在无线电和通信方面，从此开创电子技术的先河。经过后来的发展然，后就出现了水银整流器，它是一种电子整流器，能够转换交直流电，它的功能和晶闸管有很多相同的地方比如工作稳定，能量损耗少等优点。1955年，美国电气公司发明了世界上第一款以可控硅为基础的智能数字控制的整流器，它具有很多优点，比如说它的占地面积小、工作效率高、使用年限比较长、使用起来比较轻便、反应快速。在整流的基础上整流管快速取代了晶闸管，实现整流器精致化，没有触点和坚固化的作用。因为晶闸管可以随时关断的性能，所以必须配置由电容和电感结合相关器件组成的电路阻止电流的转换，这种电路体积越大，消耗成本也就越高。20世纪后期，随着可控制晶闸管制造技术的日趋成熟，标志着电子器件已经从半控型器件发展到全控型器件，这种器件工作稳定，能够承受很大的压降，在许多场合得到运用。
（三）本文设计的主要内容
本文设计的内容是为了实现各行各业对整流电路的需求，在充分了解整流电路的基础上，设计出性能高的触发电路，以便产出更加精密的波形。本文利用集成电路设计组成晶闸管移相触发电路，不仅可以作模块触发电路，更重要的是它能与各种电路相配合，安全可靠，提高工作效率。
二、控制系统整体设计
（一）系统结构
单片机控制的晶闸管触发系统控制部分主要由AT89C52系列单片机、同步信号检测电路、触发脉冲发生电路、435输入键盘、LED显示电路部分组成，它具有很多优点温漂小，可靠性高。单片机通过检测电路获知同步信号，依据所要控制的三相全控整流电路要求，通过编程实现预定的程序流程，在相应时间段内通过单片机I/O端输出触发脉冲信号。
（二）触发器硬件组成
图2.1 触发器电路图
基于单片机控制的晶闸管电路是以串行A/D转换芯片TTL117的模式来控制电路的，功率放大器芯片来构成硬件系统，74LSO6反相芯片来控制输出电路，整个流程系统电路主要是由微处理器和主回路的器件来控制整个系统。其中主回路电路主要包括同步信号产生的电路和脉冲信号产生的电路。带阻抗吸收装置选用AT89C52系列的单片机，它一共有40个引脚，32个外部输出端口2个读写端口，8KB内存的存储器可以反复擦写程序储存器，片内有8个中央处理器。同步信号的输入必须经过电阻R2，电阻R2的作用的起到保护和限流的效果。正弦同步信号经过T1和T2限制级的输入电压，在经过二极管消波后送入控制器的输入端，控制器的输出为角为180°，控制器和电源有相同相位的波形。同步检测信号发生变化时，由于单片机的有效触发部位是低电平的，加上单片机控制的有效阻抗负载的移相范围在0°90°，在一定程度上很容易发生信号的紊乱，发生紊乱时，整个控制过程为先键入所要的控制角，无论输出的同步信号的频率是高还是低的，控制器输入的信号都能比较精准的反应出相应的同步信号的临界点。R1和R3主要是对输出信号进行过滤，过滤后的波形可以避免输出信号发生紊乱，造成整个电路性能的影响，使电路不能正常工作。
因为单片机控制的带阻抗性负载的移相范围是在0°90°，所以PO端口接的是LED两位动态显示器，P1口是一个内部带电阻的双向输入输出口，它作为键盘接口可以接受8位地址，并且能够输入输出信号。但是键盘存在一定的缺点，导致每次输出的触发信号必须要再次确认然后在输入下一次的触发角，以免发生触发电路的紊乱。程序的允许输出信号必须是能够读写的，在震荡器的作用下能够不受外界信号的干扰。其中在P2口的两个端口分别是个位和十位的，在外部访问的模式下相应存储器的信息，在特定情况允许下可以使用反相放大器来控制输出脉冲信号。P2端口的另外几个端口都是用于输出控制电压，来控制三相全控整流电路的脉冲信号。各个电路的脉冲信号经过反相电路7406来配合TTL1176通过脉冲转换器输出脉冲，经过电子隔离技术输出的信号在复合脉冲经过稳压管将信号再次放大，最后实现晶闸管的导通。
整个控制过程必须先输入相应的控制角，可以通过导通期间改变输出波形的幅度，在正向导通过程中晶闸管可以阻断输出角，当触发延时时间改变时，相应的角度发生变化。单片机在检测外部信号发生变化时可以快速阻断晶闸管导通。当检测到外部信号的定时器延时时间相同时，定时器发出的脉冲信号经过转换器转换来触发晶闸管导通来取得对应的电压。
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