基于VHDL的感應加熱電源數字移相觸發器設計方案

由于同為兩相電壓產生的兩路同步信號，頻率、幅度相同，相位差半個周期。為了節省芯片資源，可將同兩相電壓產生的兩路同步信號進行異或處理，異或處理之前要對兩路同步信號進行“打拍”處理，兩路同步信號“打拍“的次數決定著負脈沖的寬度，仿真波形如圖4所示。plusea0與plusea1打拍后，作異或運算及仿真結果。

移相模塊電路結構如圖5所示。移相觸發模塊由T觸發器、兩個邏輯門和計數器組成。當計數器輸入由‘0’變成‘1’時，計數器開始計數。當計數溢出時，送出窄脈沖進位信號導致T觸發器輸出高電平，從而實現對計數器的復位，等待下一個脈沖到來時重新計數，實現了循環計數自動清零功能。

經過移相仿真后波形如圖6所示。相位移動角度為θ，相位移動的參考基準是異或門的負脈沖，即得到的觸發時刻是相對于同步信號延遲θ角后的時刻。

三相電的一個周期包含6個換相區，若晶閘管脈沖觸發模塊采用單脈沖觸發，經實驗發現，當電網電壓波動時，會出現漏觸發現象。

2.2改進策略

本算法中脈沖觸發模塊的設計由觸發相區判斷單元和觸發脈沖單元兩部分構成。判斷單元的作用是根據前級電路觸發器輸出的6路提示信號(如圖7中q1~q6)，判斷當前移相角所應對應的換相區間。脈沖觸發單元是根據判斷單元結果決定所需要觸發的晶閘管對。　本算法中采取鎖相環倍頻措施，將脈沖觸發模塊的同步時鐘在系統時鐘基礎之上進行倍頻處理，本系統中主時鐘為20MHz,脈沖觸發模塊同步時鐘倍頻至100MHz,算法中采用多脈沖連續觸發的方式，即換相觸發時刻到來時，由觸發脈沖單元在高頻時鐘的同步下，連續觸發相應的晶閘管，確保不出現漏觸發現象。仿真波形如圖7所示。

觸發脈沖單元根據判斷單元送出的6路當前觸發提示信號，對應相應的晶閘管進行連續觸發。脈沖觸發單元輸出的六位信號經過脈沖變壓器分別對應觸發圖1所示晶閘管的標號。

3實驗結果

從仿真結果看：觸發脈沖穩定連續，能夠滿足使用要求。采用雙通示波器能夠清晰地看到對應的兩個觸發脈沖(實驗中采用的示波器是AgilentDSO3062A)。通過仿真和相應波形測試證明：該數字觸發器簡單可靠，產生的脈沖穩定、連續、抗干擾能力強。本系統正應用于200kW大功率感應加熱電源的三相全控整流橋。