三相橋式整流電路可控硅觸發方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及三相整流技術領域，具體地說，是一種三相橋式整流電路可控硅觸發方法及裝置。
【背景技術】
[0002]三相可控硅整流電路是工業上常用的三相整流電路。目前，三相整流電路中存在三個問題:第一、自然換相點檢測電路中常采用同步變壓器完成電平轉換。同步變壓器存在諸多問題，如體積大、價格高、能耗多、具有一定的電磁污染。第二、輸出電流控制環節計算復雜、效率低。常用的三相整流電路的輸出電流控制環節通常采用Α/D轉換器采集電流，而且控制器采用較為復雜的控制算法來控制電流，運行周期長，實時性較差，而且需要價格較為昂貴的智能芯片來完成。第三、觸發信號的同步性較差，從而造成電路存在安全隱患。在國內，三相可控硅整流電路方向上，還沒有相關文獻或專利可以解決上述問題。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題之一是:提供一種相橋式整流電路可控硅觸發裝置，通過單元電路的組合和優化，使其結構簡單、方便安裝、易于維護、系統的穩定性好，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]本發明所要解決的技術問題之二是:提供一種相橋式整流電路可控硅觸發方法，將光電耦合器直接與三相電路連接，檢測自然換相點，省去同步變壓器帶來的缺點；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轉換部分，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雜計算過程，通過縮短控制周期來增強實時性；采用三個智能控制芯片分別控制三相電源中各相的可控硅觸發脈沖，使整個裝置對三相電源接入相序沒有要求。
[0005]解決技術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電路，所述三相同步檢測電路采用六個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，每相分別連接兩個光電親合器電路，每個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光電耦合器電路連接到另外兩相，每個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輸入端，給定量送給比較器一的負輸入端和比較器二的正輸入端，當直流電壓大于給定量時，比較器一和比較器二分別輸出高電平信號和低電平信號，當直流電壓小于給定量時，比較器一和比較器二分別輸出低電平和高電平，當直流電壓等于給定量時，兩個比較器同時輸出低電平，比較結果經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智能芯片構成，每個智能芯片與每相的兩個光電耦合器電路輸出端相連接，每個智能芯片還與該相橋臂上的兩個可控硅觸發電路連接，通過觸發電路控制可控硅的通斷，三個智能芯片中與電流偏差判斷電路相連接的芯片是主芯片，其它兩個是從芯片，采用串行通訊與主芯片進行數據通信，所有控制算法都在主芯片中完成，控制算法產生的輸出量，傳送給主芯片的定時器，并通過串行通訊傳送給從芯片的定時器，所述六個觸發電路每一個與兩個芯片連接，根據芯片的輸出脈沖控制可控硅的導通，每個智能芯片只采集與本芯片相連的兩個光電耦合器的信號，并且只控制與本芯片相連的四個可控硅觸發電路，從而形成三個獨立的控制回路，三個控制回路的順序與電源的相序無關，因此主電路接線時不需要考慮相序。
[0006]解決技術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方法，其特征是，它包括以下內容:
a.六個光電親合器中每個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光電耦合器電路連接到另外兩相，每個光電耦合器開始導通的時刻即為兩相之間的自然換相點，連接到每相上的兩個光電耦合器，其中一個光電耦合器開始導通的時刻為該相在正半周上的自然換相點，另一個光電耦合器開始導通的時刻為該相在負半周上的自然換相點；
b.給定量由滑動變阻器設定，反饋的直流電壓與給定量在硬件比較器中比較，比較結果為開關量，送入主控電路的主芯片的控制算法內，控制算法根據比較結果和初始設定的移相角得出當前移相角，并將移相角轉換成相應的延時時間，送入主控電路中各智能芯片的定時器，當檢測到自然換相點后啟動定時器開始延時，延時結束后主控制器發出脈沖信號觸發可控硅導通；
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，從芯片根據檢測到的自然換相點和主芯片傳送來的輸出量控制相應觸發電路的可控硅導通。
[0007]本發明的三相橋式整流電路可控硅觸發裝置省去了同步變壓器等環節，直接利用光電耦合器檢測三相交流電自然換相點信號，增加了調壓電路的穩定性及精確度，降低了系統能耗，避免了同步變壓器對電網產生的干擾；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信號，偏差正負信號以開關量的形式送入主控制器，省去了模數轉換器的轉換時間，同時采用兩個比較器判斷偏差，不僅可以得出偏差的正、負信號，而且可以得到偏差的零信號；裝置中采用了三個智能控制芯片，分別控制各相觸發脈沖，通過高速智能芯片串行通訊實現數據實時交換，保證了各相移相角的一致性；控制算法采用的是移相觸發，接根據偏差正、負及零信號來決定觸發角的大小變化；裝置的可控硅觸發電路可產生強觸發脈沖信號，主控電路不僅發出脈沖信號，還發出相應的補脈沖信號，保證可控硅的可靠穩定觸發；基于三個智能控制芯片形成了三個獨立的控制回路，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]本發明的三相橋式整流電路可控硅觸發方法根據光電耦合器反饋回來的信號的組合來判斷自然換相點，大大減少了硬件開銷，也減小了時間開銷，不但增強了控制電路的實時性、精確性和穩定性，還降低了控制電路的成本，雖然輸出的電流在設定值的一定范圍內波動，但波動幅度很小，能夠滿足絕大多數用戶的要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明三相橋式整流電路可控硅觸發裝置的結構圖；
圖2為本發明三相橋式整流電路可控硅觸發裝置的電路原理圖；
圖3為本發明三相橋式整流電路可控硅觸發裝置的可控硅主電路圖；
圖4為本發明三相橋式整流電路可控硅觸發裝置檢測的三相電波形圖；
圖5為本發明三相橋式整流電路可控硅觸發方法的主芯片程序流程圖；
圖6為本發明三相橋式整流電路可控硅觸發方法的從芯片程序流程圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0011]參照圖1-圖4，本發明的一種三相橋式整流電路可控硅觸發裝置，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Uac>0，Uab>0，Ucb>0時，AB相開始導通，對應的電流流通路徑是:A相流出，經過電阻Rl點亮光電耦合器Ul內的發光二極管，再點亮光電耦合器U4的發光二極管，再經過電阻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導通時3引腳信號為0V，光電耦合器Ul截止時3引腳信號為5V，同時，3引腳輸出的信號經驅動芯片U7的I腳進入U7，驅動后由驅動芯片U7的2引腳進入單片機Ull的P3.2。當光電耦合器Ul的發光二極管點亮時，光電耦合器Ul導通，單片機Ull的P3.2獲得OV電壓，即一個下降沿信號，這個信號代表著一個自然換相點。Ull檢測到自然換相點后，再經自身定時器延時后在Pl.7向⑶I發出導通脈沖以及Pl.6上向⑶6發出補脈沖。
[0013]當Uab>0，Ubc>0，Uac>0時，AC相開始導通，對應的電流流通路徑是:A相流出，經過電阻Rl點亮光電耦合器Ul內的發光二極管，再點亮光電耦合器U6的發光二極管，再經過電阻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導通時3引腳信號為0V，光電I禹合器U6截止時3引腳信號為5V，同時，3引腳輸出的信號經驅動芯片U7的13腳進入U7，驅動后由驅動芯片U7的12引腳進入單片機U13的P3.3。當光電耦合器U6的發光二極管點亮時，光電耦合器U6導通，單片機Ul3的P3.3獲得OV電壓，即一個下降沿信號，這個信號代表著一個自然換相點。Ul3檢測到自然換相點后，再經自身定時器延時后在P1.5向⑶2發出導通脈沖以及P1.4上向⑶I發出補脈沖。