基于單片機的晶閘管觸發器的設計

依照三相橋式全控整流電路晶閘管導通的時序要求，輸出觸發脈沖分為3種情況：
(1)當移相觸發延遲角α≤60°，此時以A相同步信號為基準，并按延遲角時間定時實現的第一個脈沖輸出，應該是A相VT1晶閘管的觸發信號，觸發延遲時間和觸發脈沖的時序無需調整，之后每隔60°時間依次輸出VT2、VT3、VT4、VT5、VT6晶閘管的觸發信號。
(2)當移相觸發延遲角60°α≤120°時，為保證觸發脈沖不遺漏，應將觸發延遲角的定時時間調整在60°時間之內，即減去一個60°時間。同時輸出觸發脈沖的時序也要進行調整，此時第一個輸出觸發脈沖信號應該是B相，VT6晶閘管的觸發信號，之后每隔60°時間依次輸出VT1、VT2、VT3、VT4、VT5晶閘管的觸發信號。
(3)當移相觸發延遲角α>120°時，要將觸發延遲角的定時時間調整在60°時間內，從而保證觸發脈沖不遺漏，則需減去一個120°時間，并且對觸發脈沖時序進行相應調整，此時第一個輸出觸發脈沖信號應該是C相VT5晶閘管的觸發信號，之后每隔60°時間依次輸出VT1、VT2、VT3、VT4晶閘管的觸發信號。

4 觸發器硬件組成
圖4給出單片機控制的移相觸發脈沖控制硬件電路圖。單片機選用AT89C2051，其屬于MCS一51系列小型單片機，共有20個引腳，2 KB內存。同步信號的輸入經電阻R1，R1起到限流和保護的作用，正弦同步信號經VD1和VD2兩個限制比較器輸入電壓的箝位二極管削波后，送入比較器LM339的輸入端，LM339輸出為180°與電源相位相同的方波。同步檢測信號發生正跳變時，經反相以中斷方式向單片機的INT0(引腳6)提供同步指令，從表面上看好像是外部中斷信號輸入，實際上是要量脈沖的寬度，這決定于信號到來的時間。使用該比較電路，無論輸入的同步電壓信號高還是低，LM339的輸出信號都能較準確的反映同步輸入信號的過零點，R2和C3對輸出信號進行濾波，以避免輸出信號出現波動。由于AT89C2051為8位單片機，所以該觸發器內部均為8位數字量計算，其觸發延遲角范圍為0°～180°，控制精度為0．7°，雖然控制精度受到內部運算位數的限制，但足以滿足一般控制要求。

AT89C2051的Pl端口的P1．2～P1．7(引腳14~19)分別用于輸出三相橋式全控整流電路VT1～VT6的觸發脈沖信號，6路脈沖信號經741504反相放大，推動功率放大器TD62004，該器件的輸出連接到脈沖變壓器的初級繞組。為了使復位更可靠，采用先進的專用上電復位器件X25045，該器件具有可編程定時器，采用SPI總線結構。定時器看門狗的作用是保證在設定的時間內，若系統程序走死，不能定時訪問X25045的片選端，X25045將能對系統復位．提高了系統的可靠性，給單片機提供獨立的保護系統。其他的端口如P1端口的P1．0～P1．1(引腳12和13)可作為過壓、過流指示，P3端口的P3.4~P3．5(引腳8和9)作為過壓和過流的輸入端，P3端口的其余端口可以從整流端采集電壓負反饋信號經A／D轉換后進行數字PI調節，構成電壓負反饋閉環控制，以保證整流輸出端電壓穩定。

5 移相觸發脈沖控制軟件的設計
移相觸發脈沖的控制軟件可方便進行延遲計算，由軟件完成系統初始化、初值的輸入和電角度時間的計算并送入定時器，通過外部中斷實現觸發延遲角的處理。由于AT89C2051上電復位期間所有端口均輸出高電平，為了保證復位期間所有晶閘管都沒有觸發信號的觸發，應采用低電平為有效觸發晶閘管的信號。移相觸發脈沖控制軟件流程圖如圖5所示。

6 結語
在實驗中加入數字PI調節，構成電壓負反饋閉環控制，使輸出電壓穩定運行，提高了觸發脈沖的對稱度和穩定性，觸發延遲角最大可達180°，改善了觸發器的性能指標和變流裝置的可靠性。該設計方案實現了晶閘管觸發器的單片機控制，體現了控制電路簡單、便于調節且占用CPU資源少的特點，是一種理想的易于推廣的晶閘管觸發控制設計方案。