三相桥式整流电路可控硅触发方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三相整流技术领域，具体地说，是一种三相桥式整流电路可控硅触发方法及装置。
【背景技术】
[0002]三相可控硅整流电路是工业上常用的三相整流电路。目前，三相整流电路中存在三个问题:第一、自然换相点检测电路中常采用同步变压器完成电平转换。同步变压器存在诸多问题，如体积大、价格高、能耗多、具有一定的电磁污染。第二、输出电流控制环节计算复杂、效率低。常用的三相整流电路的输出电流控制环节通常采用Α/D转换器采集电流，而且控制器采用较为复杂的控制算法来控制电流，运行周期长，实时性较差，而且需要价格较为昂贵的智能芯片来完成。第三、触发信号的同步性较差，从而造成电路存在安全隐患。在国内，三相可控硅整流电路方向上，还没有相关文献或专利可以解决上述问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题之一是:提供一种相桥式整流电路可控硅触发装置，通过单元电路的组合和优化，使其结构简单、方便安装、易于维护、系统的稳定性好，并且不受相序约束，不论是正相序还是反相序，电路都可正常工作。
[0004]本发明所要解决的技术问题之二是:提供一种相桥式整流电路可控硅触发方法，将光电耦合器直接与三相电路连接，检测自然换相点，省去同步变压器带来的缺点；采用电流偏差判断电路代替普通控制器的电流采样及模数转换部分，并采用双比较器电路来判断偏差；采用一种简单的偏差控制算法，省去了 PID、模糊控制等常用控制算法中的复杂计算过程，通过缩短控制周期来增强实时性；采用三个智能控制芯片分别控制三相电源中各相的可控硅触发脉冲，使整个装置对三相电源接入相序没有要求。
[0005]解决技术问题采用的方案之一是:一种三相桥式整流电路可控硅触发装置，其特征是:它包括:三相同步检测电路，电流偏差判断电路，主控电路及六组可控硅触发电路，所述三相同步检测电路采用六个光电耦合器电路通过限流电阻与三相电路连接，检测三相电压的自然换相点，每相分别连接两个光电親合器电路，每个光电親合器电路的输入口一端连接三相电源中的一相，另一端通过另外两个光电耦合器电路连接到另外两相，每个光电耦合器电路的输出端与主控电路连接，所述电流偏差判断电路先通过电流检测电路检测整流后的直流电电流，该直流电流通过精密取样电阻转换为直流电压，直流电压送给比较器一的正输入端和比较器二的负输入端，给定量送给比较器一的负输入端和比较器二的正输入端，当直流电压大于给定量时，比较器一和比较器二分别输出高电平信号和低电平信号，当直流电压小于给定量时，比较器一和比较器二分别输出低电平和高电平，当直流电压等于给定量时，两个比较器同时输出低电平，比较结果经过光电耦合器电路隔离后送给主控电路的主芯片的输入口，所述主控电路由三个智能芯片构成，每个智能芯片与每相的两个光电耦合器电路输出端相连接，每个智能芯片还与该相桥臂上的两个可控硅触发电路连接，通过触发电路控制可控硅的通断，三个智能芯片中与电流偏差判断电路相连接的芯片是主芯片，其它两个是从芯片，采用串行通讯与主芯片进行数据通信，所有控制算法都在主芯片中完成，控制算法产生的输出量，传送给主芯片的定时器，并通过串行通讯传送给从芯片的定时器，所述六个触发电路每一个与两个芯片连接，根据芯片的输出脉冲控制可控硅的导通，每个智能芯片只采集与本芯片相连的两个光电耦合器的信号，并且只控制与本芯片相连的四个可控硅触发电路，从而形成三个独立的控制回路，三个控制回路的顺序与电源的相序无关，因此主电路接线时不需要考虑相序。
[0006]解决技术问题采用的方案之二是:一种三相桥式整流电路可控硅触发方法，其特征是，它包括以下内容:
a.六个光电親合器中每个光电親合器电路输入口的一端连接三相电源中的一相，另一端通过另外两个光电耦合器电路连接到另外两相，每个光电耦合器开始导通的时刻即为两相之间的自然换相点，连接到每相上的两个光电耦合器，其中一个光电耦合器开始导通的时刻为该相在正半周上的自然换相点，另一个光电耦合器开始导通的时刻为该相在负半周上的自然换相点；
b.给定量由滑动变阻器设定，反馈的直流电压与给定量在硬件比较器中比较，比较结果为开关量，送入主控电路的主芯片的控制算法内，控制算法根据比较结果和初始设定的移相角得出当前移相角，并将移相角转换成相应的延时时间，送入主控电路中各智能芯片的定时器，当检测到自然换相点后启动定时器开始延时，延时结束后主控制器发出脉冲信号触发可控硅导通；
c.主控电路中主芯片将控制算法的输出量通过有线通讯方式或无线通讯方式传送给从芯片，从芯片根据检测到的自然换相点和主芯片传送来的输出量控制相应触发电路的可控硅导通。
[0007]本发明的三相桥式整流电路可控硅触发装置省去了同步变压器等环节，直接利用光电耦合器检测三相交流电自然换相点信号，增加了调压电路的稳定性及精确度，降低了系统能耗，避免了同步变压器对电网产生的干扰；另外，装置中利用有效的硬件电路来检测控制算法所需要的偏差正负信号，偏差正负信号以开关量的形式送入主控制器，省去了模数转换器的转换时间，同时采用两个比较器判断偏差，不仅可以得出偏差的正、负信号，而且可以得到偏差的零信号；装置中采用了三个智能控制芯片，分别控制各相触发脉冲，通过高速智能芯片串行通讯实现数据实时交换，保证了各相移相角的一致性；控制算法采用的是移相触发，接根据偏差正、负及零信号来决定触发角的大小变化；装置的可控硅触发电路可产生强触发脉冲信号，主控电路不仅发出脉冲信号，还发出相应的补脉冲信号，保证可控硅的可靠稳定触发；基于三个智能控制芯片形成了三个独立的控制回路，不论电源是正相序还是反相序都不影响电路的正常工作。
[0008]本发明的三相桥式整流电路可控硅触发方法根据光电耦合器反馈回来的信号的组合来判断自然换相点，大大减少了硬件开销，也减小了时间开销，不但增强了控制电路的实时性、精确性和稳定性，还降低了控制电路的成本，虽然输出的电流在设定值的一定范围内波动，但波动幅度很小，能够满足绝大多数用户的要求。
【附图说明】
[0009]图1为本发明三相桥式整流电路可控硅触发装置的结构图；
图2为本发明三相桥式整流电路可控硅触发装置的电路原理图；
图3为本发明三相桥式整流电路可控硅触发装置的可控硅主电路图；
图4为本发明三相桥式整流电路可控硅触发装置检测的三相电波形图；
图5为本发明三相桥式整流电路可控硅触发方法的主芯片程序流程图；
图6为本发明三相桥式整流电路可控硅触发方法的从芯片程序流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]参照图1-图4，本发明的一种三相桥式整流电路可控硅触发装置，包括:三相电检测电路10，电流偏差判断电路20，主控电路30及六组触发电路40。
[0012]所述三相电检测电路10直接连接到三相电源上。按图4所示的三相电源波形图，当Uac>0，Uab>0，Ucb>0时，AB相开始导通，对应的电流流通路径是:A相流出，经过电阻Rl点亮光电耦合器Ul内的发光二极管，再点亮光电耦合器U4的发光二极管，再经过电阻R4回到B相。光电耦合器Ul的输出端4引脚接地，输出端3引脚接入上拉电阻R7再接5V，光电耦合器Ul导通时3引脚信号为0V，光电耦合器Ul截止时3引脚信号为5V，同时，3引脚输出的信号经驱动芯片U7的I脚进入U7，驱动后由驱动芯片U7的2引脚进入单片机Ull的P3.2。当光电耦合器Ul的发光二极管点亮时，光电耦合器Ul导通，单片机Ull的P3.2获得OV电压，即一个下降沿信号，这个信号代表着一个自然换相点。Ull检测到自然换相点后，再经自身定时器延时后在Pl.7向⑶I发出导通脉冲以及Pl.6上向⑶6发出补脉冲。
[0013]当Uab>0，Ubc>0，Uac>0时，AC相开始导通，对应的电流流通路径是:A相流出，经过电阻Rl点亮光电耦合器Ul内的发光二极管，再点亮光电耦合器U6的发光二极管，再经过电阻R6回到C相。光电耦合器U6的输出端4引脚接地，输出端3引脚接入上拉电阻R12再接5V，光电I禹合器U6导通时3引脚信号为0V，光电I禹合器U6截止时3引脚信号为5V，同时，3引脚输出的信号经驱动芯片U7的13脚进入U7，驱动后由驱动芯片U7的12引脚进入单片机U13的P3.3。当光电耦合器U6的发光二极管点亮时，光电耦合器U6导通，单片机Ul3的P3.3获得OV电压，即一个下降沿信号，这个信号代表着一个自然换相点。Ul3检测到自然换相点后，再经自身定时器延时后在P1.5向⑶2发出导通脉冲以及P1.4上向⑶I发出补脉冲。