【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形 (b )ABCDRu ouV1V2(a )0u? t0ug1? tug20 ? t0uo? t可控硅移相過零觸發(fā)控制 16 如設(shè)定運(yùn)行周期 TC內(nèi)的周波數(shù)為 n，每個(gè)周波的頻率為 50 Hz， 周期為 T（ 20 ms），則調(diào)功器的輸出功率 P2為 TC應(yīng)大于電源電壓一個(gè)周波的時(shí)間且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載的熱時(shí)間常數(shù)，一般取 1 s左右就可滿足工業(yè)要求。 T —— 電源的周期（ ms）； n —— 調(diào)功器運(yùn)行周期內(nèi)的導(dǎo)通周波數(shù)； PN—— 額定輸出容量（晶閘管在每個(gè)周波都導(dǎo)通時(shí)的輸出容量）； U2N —— 每相的額定電壓（ V）； I2N —— 每相的額定電流（ A）； kz—— 導(dǎo)通比， fT nTnTk CCz ??? , f為電源的頻率。 由輸出功率 P２的表達(dá)式 可見，控制調(diào)功電路的導(dǎo)通比就可實(shí)現(xiàn)對(duì)被調(diào)對(duì)象 (如電阻爐 )的輸出功率的調(diào)節(jié)控制。 零壓強(qiáng)觸發(fā)電路有如下特點(diǎn)： 1）由于采用零壓觸發(fā)方式，所以負(fù)載上的電壓是完整的正弦波，不會(huì)產(chǎn)生高次諧波造成危害。 2)采用時(shí)基集成電路 NE555控制，電路簡(jiǎn)單工作可靠，在固定的周期內(nèi)，改變電壓周波數(shù)目，使輸出功率可以從零調(diào)到最大值 3）利用小功率可控硅觸發(fā)大功率可控硅，對(duì)參數(shù)不對(duì)稱，或觸發(fā)靈敏度低的大容量可控硅實(shí)行強(qiáng)觸發(fā)，可以保證可靠觸發(fā)，輸出電壓波形完整。本電路可以用于大功率單相負(fù)載，如電爐調(diào)溫電機(jī)調(diào)速等場(chǎng)合，并且很容易加入反饋環(huán) 節(jié)形成自動(dòng)控制。 k V AIUPk V APkPV TnPNNNNzNC322210 ??????可控硅移相過零觸發(fā)控制 17 圖 43 零壓強(qiáng)觸發(fā)電路 電路如圖 43 所示，時(shí)基集成電路 NE555 接成自激多諧震蕩器，二極管 D6,D7 為定時(shí)電容 C3 提供獨(dú)立的充放電回路。這種接法，改變 Rw的阻值，可以使 3腳輸出高 .低電平的時(shí)間，當(dāng)一個(gè)增加另一個(gè)減少時(shí)，可以保證本電路的占空比從 %到 %可調(diào)，但周期固定不變，振蕩周期為 秒。 3 腳上（ B 點(diǎn)）電壓波形如圖 2 中 Vb 所示。 圖 44 波 形 圖 三極管 BG1組成過零檢測(cè)電路并與 555的輸出端配合形成過零觸發(fā)脈沖，原理如下：電源經(jīng)全波整流以后，經(jīng)二極 管 D5隔離，三端集成電路 CW7812穩(wěn)壓，為電路提供 12 伏的直流電源。 A 點(diǎn)的波形如圖 44 中 Va 所示同時(shí)利用發(fā)光二極管 LED 的正向穩(wěn)壓的特性，削波限幅后在 D點(diǎn)得到約 伏的電壓，作為過零檢測(cè)電源，在這里，發(fā)光二極管兼作指示燈用。 D 點(diǎn)的波形如圖 2 中 Vd 所示。 當(dāng) NE555 的 3 腳輸出低電位時(shí)，顯然是不可能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的，作為強(qiáng)觸發(fā)的小功率可控硅 SCR3 不導(dǎo)通，所以電路沒有輸出功率，而當(dāng)３腳輸出高電位時(shí)，能否形成可控硅移相過零觸發(fā)控制 18 觸發(fā)脈沖，這要看ＢＧ１的狀態(tài)。此時(shí)Ａ點(diǎn)的電位只高于１ .２伏， BG1 即進(jìn)入飽和狀態(tài)，Ｃ點(diǎn)變?yōu)?低電位只有在電源電壓過零的各點(diǎn)上，ＢＧ１截止，Ｃ點(diǎn)才是高電位，也就是說只有在電源電壓過零的各點(diǎn)上，才能形成同步觸發(fā)脈沖，使 SCR3導(dǎo)通，Ｃ點(diǎn)的電壓波形如圖 44 中Ｖ c 所示。 SCR1 和 SCR2 是主回路中兩只大容量可控硅，當(dāng) SCR3被導(dǎo)通后， SCR1 和 SCR2 在電源的正負(fù)半周期內(nèi)分別被 SCR3 強(qiáng)制觸發(fā)，在負(fù)載 R2上得到一完整的正弦波，過程如下：電源上正下負(fù)時(shí)，經(jīng) R2→ D10→ SCR3→ R7→ D12 觸發(fā) SCR1，電源下正上負(fù)時(shí)，經(jīng) D8→ SCR3→ R7→ D11→ ，觸發(fā)電流大，故靈敏可靠， 同時(shí)可以看到，只要 SCR1 或 SCR2 一經(jīng)導(dǎo)通。 SCR3 即自行關(guān)斷，所以 R7 上的功耗并不大。 這樣，只要調(diào) Rw 的阻值，就可以改變 555 上高電位的時(shí)間，從而在固定的周期內(nèi)，改變 RL 上的周波數(shù)，達(dá)到調(diào)功率的目的。 器件選擇：時(shí)基集成電路可以選用 NE555，μ A555以及國產(chǎn) 5G1555等， BG1可以選用 3DK4， 3DG12 等管子，要求飽和壓降 Vces小于 伏。β≥ 70，發(fā)光二極管可以選用紅色的，這類管子正向電壓在 ，最好選用不超過 。調(diào)試時(shí)可以用示波器觀察各點(diǎn)的波形 ，需符合圖 44中的形狀。圖中二極管可選用 2CP類管子。 雙向可控硅由于其本身的導(dǎo)電性，與一般的可控硅一樣，非常適合在交流電路內(nèi)做無觸點(diǎn)的開關(guān)，但與一般可控硅相比，其觸發(fā)電路要簡(jiǎn)單的多，使用更方便，因此應(yīng)用很廣泛。雙向可控硅的過零觸發(fā)方式，時(shí)可控硅只在過零瞬間獲得一個(gè)觸發(fā)脈沖而導(dǎo)通，這時(shí)電路內(nèi)的電流將由零而逐漸增大。對(duì)導(dǎo)通的雙向可控硅，如果在交流電壓過零時(shí)沒有觸發(fā)脈沖，則雙向可控硅會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。因此在過零觸發(fā)方式工作下的雙向可控硅電路內(nèi)，電流的變化不會(huì)發(fā)生大起大落，從而有效地消除了 一般可控硅電路內(nèi)電流急劇變化而產(chǎn)生的波形畸變及輻射干擾等弊端。在微處理機(jī)化的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，抗干擾實(shí)非常重要的，當(dāng)使用雙向可控硅作為電路控制器時(shí)，這種過零觸發(fā)方式是非常適宜的。 （一） .晶閘管 調(diào)功 控制爐溫 電路 圖 45中，由兩只晶閘管反并聯(lián)組成交流開關(guān)，該電路是一個(gè)包括控制電路在內(nèi)的單相過零調(diào)功電路。由圖可見，負(fù)載是電爐，而過零觸發(fā)電路由鋸齒波發(fā)生器、信號(hào)綜合、直流開關(guān)、同步電壓與過零脈沖觸發(fā)五個(gè)環(huán)節(jié)組成。 該電路的工作原理簡(jiǎn)述如下： （ 1） 鋸齒波是由單結(jié)晶體管 BT、 R R R RW1和 C1組成的張弛振蕩器產(chǎn)生的，然后經(jīng) 射極跟隨器（ V R4）輸出。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 19 圖 45 單相晶閘管過零調(diào)功電路 （ 2） 控制電壓 Uc與鋸齒波電壓進(jìn)行電流疊加后送到 V2的基極，合成電壓為 Us。當(dāng) Us＞ 0 時(shí)， V2導(dǎo)通 。 Us＜ 0時(shí) , V2截止。 （ 3） 由 V V3 以及 R R VDW1 組成一個(gè)直流開關(guān)，當(dāng) V2 的基電壓 UBE2＞ 0（ V）時(shí)， V2導(dǎo)通， V3 的基極電壓 UBE3接近零電位， V3 截止，直流開關(guān)阻斷。當(dāng)UBE2＜ 0時(shí)， V2截止， 由 R VDW1和 R9組成的分壓電路使 V3導(dǎo)通，直流開關(guān)導(dǎo)通。 （ 4） 由同步變壓器 TC、整流橋 VD1及 R R1 VDW2組成一個(gè)削波同步電源，這個(gè)電源與直流開關(guān)的輸出電壓共同去控制 V4 與 V5。只有在直流開關(guān)導(dǎo)通期間， VV5 集電極和發(fā)射極之間才有工作電壓，兩個(gè)管子才能工作。在此期間， 同步電壓每次過零時(shí)， V4截止，其集電極輸出一個(gè)正電壓， 使 V5由截止轉(zhuǎn)導(dǎo)通，經(jīng)脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖，而此脈沖使晶閘管 V6（ V7）在需要導(dǎo)通的時(shí)刻導(dǎo)通。 在直流開關(guān)（ V3）導(dǎo)通期間輸出連續(xù)的正弦波，控制電壓 Uc 的大小決定了 直流開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，也就決定了在設(shè)定周期內(nèi)電路輸出的周波數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出功率的調(diào)節(jié)。 顯然，控制電壓 Uc越大，導(dǎo)通的周波數(shù)越多，輸出的功率就越大，電阻爐的溫度RW 16 8 kR31 5 0 kA BTR13 0 0R23 0 0V1C15 ?＋ 2 4 VR420R53 . 3 kR63 . 3 kR73 . 3 kV23 D G 62 C W11R95 . 1 kBV33 D G 1 2CR81 . 5 kug 1VDW1ug 2TBV53 D G 1 2V43 D G 6R1 32 kVDR1 21 . 1 kR1 12 k2 C W11VDW2R1 05 . 3 kVD1＋－TCUcRW 2 1 k信號(hào)綜合－ E直流開關(guān) 鋸齒波發(fā)生器過零脈沖觸發(fā)同步電壓ug 2V1V2ug 1＋－＋－～ u0 . 0 4 7D可控硅移相過零觸發(fā)控制 20 也就越高；反之，電阻爐的溫度就越低。 利用這種系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐爐溫的控制。 圖 46 單相過零調(diào)功電路的工作波形 （二） .KC0 KC41C組成的三相集成觸發(fā)電路 如圖 47所示，由三塊 KC04 與一塊 KC41C外加少量分立元器件，可以組成三相全控橋的集成觸發(fā)電路，它比分立元器 件電路要簡(jiǎn)單得多。 1． KC04移相觸發(fā)器 KC04與分立元器件的鋸齒波觸發(fā)電路相似，也是由同步、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成及放大輸出等環(huán)節(jié)組成。該器件適用于單相、三相全控橋式裝置中作晶閘管雙路脈沖相控觸發(fā)。 2． KC41C六路雙脈沖形成器 圖 47為 KC41C內(nèi)部電路及外部接線圖。使用時(shí)， KC4lC與三塊 KC04可組成三相全控橋的雙脈沖觸發(fā)電路。 0u00uD? t? t0ug1? t0ug2? t0uo? t? tuC0 ? tuB0 ? tuA－ Uc可控硅移相過零觸發(fā)控制 21 圖 47 三相全控橋雙窄脈沖集成觸發(fā)電路 （三） .數(shù)字觸發(fā)電路 圖 48 為微機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)組成框圖。圖中觸發(fā)延遲角 α設(shè)定值以數(shù)字形式通過 接口送 給微機(jī)，微機(jī)以基準(zhǔn)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與觸發(fā)延遲角對(duì)應(yīng)的數(shù)值一 致時(shí)，微機(jī)就發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)輸出脈沖放大，由隔離電路送至晶閘管。 圖 48 微機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)工作原理 可控硅移相過零觸發(fā)控制 22 (1).介紹定時(shí)器計(jì)數(shù)器 T0、 T1的原理 (2).由前面講過的三相全控橋電路工作原理可知，該電路在一個(gè)工頻周期內(nèi)， 6只晶閘管的組合觸發(fā)順序?yàn)椋? l； l、 2； 3； 4； 5； 6。若系統(tǒng)采用雙脈沖觸發(fā)方式，則每工頻周期要發(fā)出 6對(duì)脈沖，為了使微機(jī)輸出的脈沖與晶閘 管承受的電源電壓同步，必須設(shè)法在交流電源的每一周期產(chǎn)生一個(gè)同步基準(zhǔn)信號(hào)，本系統(tǒng)采用線電壓過零點(diǎn)作為同步參考點(diǎn)。 電路工作時(shí)，設(shè) α1為觸發(fā)延遲角，即第一對(duì)脈沖距離同步參考點(diǎn)的電角度，后面每隔 60176。發(fā)一對(duì)脈沖，共發(fā) 6對(duì)。各脈沖位置與時(shí)間關(guān)系如圖 316b所示，設(shè) t1=tα1 tn=tα1+(n1) t60 式中 t1—— α1對(duì)應(yīng)的時(shí)間； n—— 觸 發(fā)脈沖序號(hào)， n = 6 tn—— 第 n 個(gè) 脈沖 對(duì)應(yīng)的時(shí)間； t60—— 60176。所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。 這種用前一個(gè)脈沖為基準(zhǔn)來確定后一個(gè)脈沖形成時(shí)刻的方法，稱為相對(duì)觸發(fā)方式。 本系統(tǒng)采用每一工頻周期取一次同步信號(hào)作為參考點(diǎn)，每一對(duì)觸發(fā)脈沖調(diào)整一次觸發(fā)延 遲角的方法，按輸出脈沖工作順序編寫的程序流程圖如圖 317 所示。本系統(tǒng)共使用 3個(gè)中斷源， INT0為外部同步信號(hào)中斷，定時(shí)器 T0、 T1為計(jì)時(shí)中斷。其中 T0僅完成對(duì)第一對(duì)脈沖的計(jì)時(shí)，其他各對(duì)脈沖計(jì)時(shí)由 T1完成。 微機(jī)觸 發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)置 系統(tǒng)硬件配置框圖如圖 49所示。 圖 49 系統(tǒng)硬件配置框圖 三． 晶閘管過零觸發(fā)優(yōu)缺點(diǎn) 同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路抗