【正文】 3輸入與輸出信號(hào)的波形如圖 3輸入信號(hào)從 LM311 引腳 3 輸入，引腳 8 接 +12V，引腳 4 接低電平，引腳 7 輸出矩形波信號(hào)。一次側(cè)電壓經(jīng) PT降壓后，經(jīng)通帶中心頻率為 50Hz 的硬件帶通濾波器濾波后，比較器 LM311 將交流正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為同頻同相方波信號(hào)，再通過(guò)光耦 TLP521 實(shí)現(xiàn)隔離與電平轉(zhuǎn)換。圖 3而在數(shù)字電路中需要的一般只是高電 “ 1” 和低電平 “ 0” 。 +C11234D1T1V i n1GND2V o u t 3U1 7 8 0 5+ C2C23 8 0 V 7 . 5 V+ C32 2 0 0 / 2 5 V+ 5 V 圖 3電路如圖 3 濾波電路采用的是最簡(jiǎn)單的電 容濾波電路。單相橋式整流電路電壓公式為 ： Uo(AV)= (31 控制板原理框圖 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì) 17 可控硅控制 電源 電路 可控硅控制電源電路 采用的是單相橋式整流電路 +電容濾波 +三端穩(wěn)壓電路構(gòu)成直流電 源，分別向充電、放電的觸發(fā)變壓器 供電、產(chǎn)生觸發(fā)脈沖 。AT89S52 單片機(jī)通過(guò) 過(guò)零檢測(cè)模塊、分頻模塊 檢測(cè)預(yù)磁器充電電壓的同步信號(hào)，控制可控硅觸發(fā)電路在充電電壓的峰值處觸發(fā)充電可控硅導(dǎo)通，補(bǔ)償電容放電損失的電能， 然后在合適時(shí)間觸發(fā)放電可控硅，由電容向磁體線(xiàn)圈放電，保持脈沖磁場(chǎng)的連續(xù)性；通過(guò)鍵盤(pán)輸入模塊、顯示模塊、節(jié)能控制模塊、脈沖反饋模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)、故障診斷報(bào)警等功能。 這些模塊都以美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機(jī)為控制決策中心 ，這款芯片是近年來(lái)用得最普遍的一款單片機(jī)，市場(chǎng)零售價(jià)格在 8 元左石，它與 80C51 系列單片機(jī)完全兼容，其最大的特點(diǎn)是片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器，便于對(duì)程序進(jìn)行在線(xiàn)下載調(diào)試。 系統(tǒng)硬件框架電路如圖 3以上問(wèn)題都考慮到之后，還應(yīng)盡量使電路做得簡(jiǎn)單易學(xué)、易加工制作。各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)表明脈沖脫磁器研究設(shè)計(jì)理論正確可行，能夠滿(mǎn)足工作要求。 本章 小結(jié) 本章闡述了鐵磁性物質(zhì)的脫磁原理，研究了脫磁器的電氣設(shè)計(jì)原理。28) 當(dāng)充滿(mǎn)電壓時(shí)，通過(guò)分步積分可得 i2av=，則在一 個(gè)通電周期內(nèi)通過(guò)該可控硅的電流平均值為 。 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì) 15 圖 2這樣在一次放電過(guò)程中通過(guò)放電回路可控硅的電流波形為半波正弦函數(shù)，如圖 2 通過(guò)該可控硅的電流峰值 為 12102 ???? ?? eLUi mm (2 兩次振動(dòng)放電時(shí)間小于放電時(shí)間 20ms，所以電容、放電電感參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。26)可以看出 uc 和 i2 都是振幅逐漸衰減的正弦函數(shù)，振幅衰減的快慢取決于 σ， σ 稱(chēng)為衰減函數(shù)， σ 值越大衰減越快。26) 根據(jù)式 (224) 因?yàn)?sin 11 j eet tjtj ??? ??? ，2c os 11 j eet tjtj ??? ??? 所以 )s in(1101 ???? ? ?? ? teUu tmc (2 當(dāng) 22LR??????LC1時(shí)特征根 p1 和 p2 是一對(duì)共軛復(fù)數(shù) 時(shí)， 令 LR2?? ， 221 21 ???????? LRLC? 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì) 14 則 1212 12 ?? jLCLR ??????????? 于是有 11 ?? jP ??? ， 12 ?? jP ??? 設(shè) 21201 ??? ?? ，??? 1arctan?代入式 (2通過(guò)可控硅的特殊觸發(fā)機(jī)制可以在電路中形成正反，幅值大小交替的 三次 脈沖振蕩磁場(chǎng) 對(duì)磁性介質(zhì)磁化。電容的電能在每一次放電時(shí)應(yīng)盡可能地轉(zhuǎn)化成磁能，并且要保證周期較短。7 三種脈沖放電電流波形 當(dāng)脈沖放電電流通過(guò)充磁螺線(xiàn)管 磁體 時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，一般而言，當(dāng)脈沖磁場(chǎng)峰值達(dá)到螺線(xiàn)管內(nèi)被充磁介質(zhì)內(nèi)秉矯頑力 Hj的 3～ 5 倍時(shí)，被充磁介質(zhì)就可飽和磁化，留有剩磁，這種充磁方法即稱(chēng)為脈沖充磁。此時(shí)存在三種情況： ① 當(dāng) 22LR??????LC1時(shí)為非振蕩放電過(guò)程； ② 當(dāng) 22LR??????=LC1時(shí)為臨界阻尼； ③ 當(dāng)22LR??????LC1時(shí)為振蕩放電過(guò)程。22)， (223) 從式 (221) 電路中的電流 i2 為 ： )()()( 2121 12 02112 02 tptptptp eeppL Ueepppp UCi ???????? (219)、 (219) )(21 12112 tptpc eApeApCdtduCi ????? (217)得微分方程的特征解為 LCp2+RCp+1=0 (217)就是以 uc 為未知量的 RLC 串聯(lián)電路放電過(guò)程的微分方程，該方程為一個(gè)常系數(shù)二階線(xiàn)性微分方程。 0udtduRCdt udLC cc2 c2 ??? (216)得 式 (214)、 (215) ul=L2c22 dtudLCdtdi ?? (214) 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì) 12 式中 ur、 ul、 uc分別為電阻、電感、電容兩端的電壓 。 L 1C 1 圖 2電路結(jié)構(gòu) 如圖 2在充電回路的可控硅導(dǎo)通后，電容被充電，假定充電周期結(jié)束時(shí)，電容兩端的電壓達(dá)到一定值 U0。 該可控硅允許通過(guò)的電流平均值為 [20] AAK II fT avd ??? （電流為正弦時(shí) kf=） 放電回路 放電回路的放電電流將決定磁系產(chǎn)生磁場(chǎng)的 大小，電容 C、電感 L 及 線(xiàn)路 電阻R 將決定磁場(chǎng)變化的形式。13)可寫(xiě)成 tUtUtUU mvmvmc 00 s i o ss i n)s i n ( ????? ???? 根據(jù)上式當(dāng) ： ??? ?? t2/ 0 時(shí)，充電回路可控硅必將承受反向電壓而被迫關(guān)斷，于是在充電過(guò)程中通過(guò)該可控硅的正向平均電流為 ： ??00 101 dti/21 ????avi 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì) 11 ? ???00 0000 )c oss i ns i nc os(2 ?? ??? ???? dttItLUtI mkvmm ???????????????000 2s i s i 2 ???????? v 令 1sin ?v? ，則 ?avi 實(shí)際上，預(yù)先設(shè)置每次充放電的時(shí)間為最高為 ，相當(dāng)于電源電壓周期的2 倍。 對(duì)于式 (212)，求出電流的最大值比較困難，但可以求出其范圍 ： 220s in||||mk Vmm ILUIi ???????????? ? 而 ? ?2CLmm XXR UI ??? 在充電回路中 R=2? 歐，電抗 選用 電感為 ，其感抗 Xl=歐， 由于 選用 的電容為 298μF 三相電力電 解電 容，這種電容內(nèi)部為 Y 型連接，任意兩個(gè)接線(xiàn)端的電容容量實(shí)際為 298uF2/3，其容抗 Xc=16 歐。在充電回路中可控硅承受的反向最大電壓應(yīng)為電源電壓的峰值，為了在電源電壓波動(dòng)以及出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)不致?lián)p壞可控硅，可控硅的額定電壓應(yīng)有兩倍的裕度 [19]，因此可控硅的額定電壓為 ： U 額 = 22 Up= 22 *380=1074（伏） 根據(jù)市場(chǎng)情況選用額定電壓為 1600 伏的可控硅。在選擇可控硅型號(hào)時(shí)以這些量為基準(zhǔn)。13) tLItUtILtUU mvmmvmc 000 s i nc o ss i ns i n)s i n ( ???????? ????? (29)、 (212) tItLUtIi mk vmm 0001 c oss i ns i nc os ??? ?? ??? (210) tstsst ekeki 21 21 ?? (211)。以 ssi 表示穩(wěn)態(tài)分量，以 sti 表示瞬態(tài)分量，則有 式 (29) 對(duì)于 式 (28)得 式 (28) 式中 mU ——電源電壓 峰 值 ? ——電源電壓的角頻率 v? ——充電回路可控硅的導(dǎo)通角 由式 (2 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì) 9 根據(jù)實(shí)際工作情況，輸入函數(shù)為相位滯后的正弦 380V 工業(yè)供電列如下方程 并解得 ： sctt uuRidtdiL ??? (2所以應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)腞 值保證二階系統(tǒng)的上升時(shí)間 Tr 在 10ms 內(nèi)完成。6) 預(yù)磁系統(tǒng)以 40ms 為一工作周期、即充放電時(shí)間各為 ，因?yàn)椴捎霉?業(yè)380V 供電。過(guò)渡過(guò) 程 時(shí)間可以近似認(rèn)為 如式 (2 )tt s in(20 d0e111)tu ????? ?????（ (214)取反拉式變換 求 得 式 (2可控硅瞬間導(dǎo)通此時(shí)可近似認(rèn)為導(dǎo)通電壓是階躍響應(yīng)。4) 為了使充電回路夠成 標(biāo)準(zhǔn)的欠阻尼二階系統(tǒng) ，在充電回路中串聯(lián)進(jìn)電阻R=2Ω。0002202 ???? 式中 )0(u39。3) 對(duì)于方程 (214)。13)代入 式 (211) dtduCi c? (2設(shè)回路電流為 ii(t),回路電容電壓為 uc(t)。 A CL kS C R 1 S C R 2C 1L 1 圖 2電路圖如圖 2 在充電時(shí)，若電路中只有容抗沒(méi)有感抗，則電流會(huì)突然增大，電流瞬間變化率為無(wú)窮大， 釩鈦磁鐵礦脫磁器的硬件設(shè)計(jì)