专利名称:一种数字式可控硅触发脉冲装置的制作方法
本发明属于将数字量表征的触发角转变为一串有序且宽度予定的脉冲，去触发各种整流或逆变电路中的可控硅装置。
现有的各种可控硅触发电路，采用由电源信号同步的锯齿波或余弦波发生器输出，去和给定的代表触发角的控制电压进行比较，由比较器输出跃变信号，经整形后再去触发相应的可控硅〔P、C、森，(加拿大)，晶闸管直流传动，1981〕。见图一。其中，fr是电源输入，1是同步降压变压器，输出为同步信号e。2是由e所同步的锯齿波或余弦波发生器，输出波形er，送入比较器3的一输入端。比较器3的另一输入端由触发角电压Ec所控制。3的输出EO经过脉冲放大器4整形后，发出脉冲P去触发可控硅门极。
随着桥路中可控硅数目的增加，这种方式下的触发系统的数目也要增加。锯齿波或余弦波及比较电压的误差累加可达5%左右，精度不高。当可控硅数目增加时，丢失脉冲的可能性随触发电路增多而增大。在逆变时尤其不允许出现这种情况。
在计算机控制的系统中，还要增加数模转换装置才能使用上述触发电路。这样又增加了系统的纯延迟和传递误差。
若不用上述方式，而用软件来定时触发，则目前大多数微处理器速度还较慢，以致影响执行其它任务(P、C、森、晶闸管直流传动，1981)。
本发明是针对以上困难，设计一种数字式触发脉冲产生系统，以便与计算机接口，省去数模转换、比较器等环节，由计算机直接输出由数字表征的触发角值。
本发明采用如下方式来完成由电源信号fr同步的振荡器G发出脉冲CK，送往时间计数器B，成为一个与电源频率fr同步的倍频时钟电路。触发角的给定数值由寄存器A来保存。将要触发的可控硅的序号由计数器C来指定。桥路中有几只可控硅(未算并联的)，则C的计数范围就是几。把A、B、C三者表示的数送往一个逻辑电路F，实现某个称为“触发函数”(见图五)的逻辑运算后，F输出布尔量函数值，去控制一个脉冲发生器P(一般P为受控多谐振荡器)，发出宽度足以导通可控硅的脉冲，通过由C控制的译码器E(当C为环形计数器，则不必要译码器)，去触发相应的可控硅。而脉冲后使C作循环增一。组成方式见图二。脉冲发生器P输入输出波形如图2b)所示，实施例见图2C)。
用两组这样的脉冲分配装置E1、E2，便可实现两组反并联可控硅直流正负极性改变的供电。见图三。比起单向供电的图二来，只增加了一个译码器E2和两个单触发器S1和S2。节省了一套数字触发装置。其中，哪一组可控硅导通，是由符号位寄存器S1来控制的，S1的状态由计算机直接写入。图三中S1不直接控制译码器E1或E2的工作。它控制D触发器S2的D端。由受控多谐振荡器P脉冲的后沿启动S2。S2的互补输出Q与
Q分别去控制E1与E2，避免了脉冲P的脉冲有效作用期间出现S2状态的改变。
实施例，举三相全控桥为例。见图四。六只可控硅由译码器E的输出0＃至5＃六个端分别控制。而这六个端是由序号计数器C来指定那一端输出。时间计数器B自零增至最大值时为一个电源周期，即2π，有0≤B＜2π。触发角A根据实际用途确定其所属区间。若最大触发角不超过α，即A∈(0，α)，则触发函数F定义域为一长方形半开区域。见图五C)。当取α为最大可能值π时，则定义域如图五d)所示。所有阴影区都有一条直线段作边界，其方程为A+ (2π)/(1＋Cmax) =B、Cmax为计数器C的计数范围。在图五C)和d)中，当计时值B和触发角A所决定的二维座标点落在阴影部份中时，F＝1，否则F＝0。如图，阴影部份亦为一半开域，图中的空心圆圈及虚线不属阴影，实线边界则属于阴影。显然，F取值与C值亦有关。若需限制最小触发角αmin和最小逆变角βmin，则只要在图五C)、d)阴影部份用折线DEFG取代线段O1H。其中O1D＝αmin，GH＝βmin，阴影部份由DEFGHI所围成。见图五e)。计数器C取不同值时的阴影部份彼此只移动了 (2π)/(1＋Cmax) 弧度的整数倍。DE∥FG∥OA。在图五c)中，线段IH左平移一些(不超过FG)，也可以。
图四的实施例中，加了两只四位比较器F1，F2，目的是可以减少触发函数逻辑F中使用的ROM元件的输入变量数目。若不用比较器，则ROM只读存储器F3逻辑需二十四端输入。用了比较器，图中ROM只需十端输入即可。图四系统触发角分辨率为 (60°)/28 ＝0.23°。
三相半控桥及单向全控桥的触发函数可由五b)、a)来说明。
当F＝1，脉冲发生器发出脉冲P，触发可控硅，然后C增一;若此时F仍为一，则继续发出脉冲P，而后C又增一，……当F＝0，脉冲发生器停发脉冲。
脉冲发生器的输出波形P与控制输入端F的波形关系如图二b)所示。
图四实例中，为防止B翻转时和A写入数时，F出现错误的尖锋电压值，引起误触发，采用了图四b)和c)的波形分配关系。
图四b)中，Q3＝1时，才允许F去控制P，否则关与门Y。同样对寄存器A置数脉冲CP时(此图中CP的上升沿有效)，也通过适当延迟△去关死与门y。延迟单元波形见图四C)。
这种系统的优点是便于计算机控制，分辨率高，触发角范围达0～180°不易丢失或误增脉冲，适用于单相或多相整流、逆变的供电场合。利于集成化生产。
权利要求
1.一种可控硅触发装置。一种由振荡源G、时间计数器B、数据寄存器A、序号计数器C、触发函数逻辑电路F及脉冲发生器P构成的数字式可控硅触发脉冲产生装置，其特征是将A、B、C中的数据一齐送入触发函数逻辑电路F后，该电路即决定是否输出逻辑“1”或“0”信号去控制一个脉冲发生器P(可用受控多谐振荡器)，输出脉冲去触发某个(或某组)由C所指定的可控硅。
2.按权利要求
1所规定的触发装置，其特征是有一个由振荡源G、时间计数器B构成的与电源信号fr同步的倍频时钟电路。
3.按权利要求
1所规定的触发装置，其特征是有一个实现图五规定的触发函数逻辑的电路F，当此电路输出F＝1(或0)时，由其控制的脉冲发生器发出宽度T1足够的脉冲P去触发由序号计数器C所指定的可控硅;触发后，C增-计数P的特性见图二b)。
4.按权利要求
3所规定的触发函数逻辑F为多输入组合逻辑函数。其最佳实现方案特征是阴影区有一条直线边界，其方程为A＋ (2π)/(1＋Cmax)C=B当A、B、C的数值座标处于图五的阴影(半开区域)中时，F＝1、否则为零;阴影部份包括实线边界，不包含虚线边界和空心圈。C不同时，各阴影在图上相距为 (2π)/(1＋Cmax) 弧度的整数倍;图五e)中，IH线段左移一些(不超过FG)亦可。
5.按权利要求
1所规定的触发装置，其特征是有一个表征输出直流电压方向的符号位寄存器S2，来决定反并联的两组可控硅中哪一组应工作;这由两个译码器E1、E2的反极性有效的各不同选通端接到S2的输出，或由E1、E2的同样选通端接到S2的两互补输出端来实现。
6.按权利要求
4所规定的触发函数逻辑F，最佳实现方案特征是使用ROM。
7.按权利要求
6所规定的ROM实现的触发函数逻辑F，其特征是可通过比较器将A、B中低位数据处理后，再和高位数据一齐送入ROM;这样减少了逻辑ROM的输入端(如图四a))。
专利摘要
一种可控硅触发装置。触发角以数字形式给出，由硬件实现，一旦以手动或计算机方式将代表触发角的数值写入该装置，则由电源所同步的计时电路与触发角数寄存器一齐驱动特定的触发函数逻辑，输出高分辨率的一串脉冲序列，触发可控硅，实现整流和逆变。
文档编号H03K5/00GK85100400SQ85100400
公开日1986年8月27日 申请日期1985年4月1日
发明者陆启湘 申请人:湘潭大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan