基于AT89C2051單片機(jī)的晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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1．2 輔助電路的設(shè)計(jì)
1．2．1 晶閘管過零檢測電路
晶閘管投入電容器的時刻，也就是晶閘管開通的時刻，必須是電源電壓與電容器殘壓的幅值和相位相同的時刻。因?yàn)楦鶕?jù)電容器的特性，當(dāng)加在電容上的電壓有階躍變化時，將產(chǎn)生沖擊電流，會損壞晶閘管且給所在電力系統(tǒng)帶來高頻振蕩等不利影響。所以設(shè)計(jì)了晶閘管過零檢測電路來解決殘壓測量的難題。晶閘管過零檢測電路如圖3所示。
當(dāng)電源電壓與電容器的殘壓相等時，晶閘管上電壓為零，光電耦合器就會輸出下降沿負(fù)脈沖至單片機(jī)INT0、INT1管腳，如果此時控制器投入指令存在，此脈沖就會經(jīng)過一系列環(huán)節(jié)，產(chǎn)生脈沖串去觸發(fā)晶閘管，保證晶閘管的導(dǎo)通，平穩(wěn)投入電容器；當(dāng)電源電壓與電容器的殘壓不相等時，晶閘管上電壓不為零，光耦導(dǎo)通，接到單片機(jī)的INT0、INT1呈高電平，在軟件中設(shè)置此種情況不產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，晶閘管呈關(guān)斷狀態(tài)。
1．2．2 控制器投切命令電路
控制器投切命令電路如圖4所示。
控制器是工作人員用來向觸發(fā)電路下達(dá)電容器投切命令的電路。當(dāng)工作中需要電容器投入時，控制器在J3處給晶閘管觸發(fā)電路+4V信號，光耦U3導(dǎo)通，使單片機(jī)P1．0(控制器投切ORDER命令管腳)呈高電平，通過邏輯判斷電路使得觸發(fā)脈沖得以驅(qū)動脈沖變壓器，使晶閘管導(dǎo)通，電容器投入；同理，當(dāng)需要切除電容器時，取消控制器+4 V信號，光耦關(guān)斷，ORDER管腳呈低電平，通過邏輯判斷電路屏蔽了管腳的觸發(fā)脈沖，此時無論觸發(fā)脈沖管腳輸出的何種脈沖，都不能驅(qū)動脈沖變壓器，管腳晶閘管在電流過零時自然關(guān)斷。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，避免了因外部干擾或程序問題而使得晶閘管誤導(dǎo)通。
1．2．3 晶閘管觸發(fā)主電路
晶閘管觸發(fā)主電路如圖5所示。電路以AT89C2051單片機(jī)為核心，采用8 M晶振定時器工作方式。P1口用作觸發(fā)晶閘管的脈沖輸出，P3口用作晶閘管過零信號檢測。其管腳具體連接見圖5。
其工作過程是：當(dāng)單片機(jī)通過投切命令電路接到電容器投入指令時，P1．0 ORDER管腳會呈高電平。此時檢測電路檢測晶閘管是否過零，當(dāng)檢測到晶閘管過零時，單片機(jī)INT0、INT1管腳會觸發(fā)中斷，單片機(jī)進(jìn)入脈沖中斷程序，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，在單片機(jī)P1口輸出去驅(qū)動脈沖。
單片機(jī)輸出的觸發(fā)脈沖信號為高頻調(diào)制脈沖，所以脈沖變壓器采用高頻變壓器，體積小，不發(fā)熱，易安裝，二極管均采用快速二極管。工作原理是：當(dāng)單片機(jī)高頻脈沖輸出時，三極管立即進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，由于電容C9的瞬間短路作用，使得脈沖變壓器的原邊得到信號為+24 V的尖峰脈沖，它可以用作晶閘管的強(qiáng)觸發(fā)脈沖，在C9的兩端并上電阻R30減小了高頻信號的阻抗，相當(dāng)于微分，這樣提高了信號的上升速率，加快了導(dǎo)通速度，提高觸發(fā)的可靠性。而后單片機(jī)輸出的高頻脈沖使得變壓器副邊得到持續(xù)的幅值較低的高頻調(diào)制脈沖，繼續(xù)供給晶閘管觸發(fā)脈沖，以提高電流斷續(xù)時晶閘管工作的穩(wěn)定性，同時也降低了觸發(fā)電路的功耗。
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