多单片机直流电源控制板设计 2011-05-07 06:02:56来源:互联网
 0 引 言

  多单片机直流电源控制板包括A/D采集与转换、测量、显示、同步、自动相序判定、移相触发、过流/ 过压保护、缺相检测等部分,与整流变压器,蓄电池,仪表等部件一起构成成套装置。装置有充电、稳流、稳压等工作方式,可供发电厂,变电站,医院,工厂等部门用作控制,操作或照明的直流电源。多单片机电源控制系统硬件电路简单清晰,数字触发脉冲精度高,系统调节速度快、性能指标和可靠性高。

  1 系统结构

  1. 1 整流变压器及主电路

  整流变压器及主电路的电路如图1 所示。多单片机直流电源控制系统的变流主电路是三相桥式全控整流电路,整流变压器一次侧控制保护器件有继电器、控制开关、熔断器、电源指示灯等,一次侧接380V交流电源。变压器二次侧作为三相桥式全控整流电路供电电源,主电路中有六个晶闸管,该电路中晶闸管的触发脉冲电路必须满足以下条件:

  

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  图1 整流变压器及主电路

  ( 1) 触发脉冲必须与主回路电源同步并有一定的移相范围;( 2) 触发脉冲应有一定的宽度,以保证被触发的晶闸管可靠导通;( 3) 触发脉冲的前沿应尽量陡并具有足够的功率。

  1. 2 电源控制板硬件框图

  直流电源控制板由四片51 系列单片机组成,分别为GMS97C52,GMS97C51 和两片AT89C2051。

  GMS97 系列单片机由韩国LG 公司生产,与TntelMCS 51 系列单片机兼容,且具有低功耗、价格便宜、OT P( One Time Pro grammable) 等特点。电源控制板硬件框图如图2 所示。

  

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  图2 电源控制板硬件框图

  四块单片机功能简介如下:

  ( 1) U18 ( ( AT89C2051) 用于接收交流电压,形成矩形同步脉冲,送U 20转发移相脉冲; 同时用于判别相序、检测断线功能。

  ( 2) U20 ( GMS97C52) 用于A/ D 采集测量,将采集到的测量值进行数字滤波后与整定值比较,根据偏差值修改控制量,从而达到调整电流电压的目的。同时将人机联系的输入值、修改电压、电流的整定值存储于E2 PROM,显示参数和故障信息。

  ( 3) U19 ( GMS97C51) 是供远控或成组用,接收远方控制信息并传输给U20 ( GMS97C52) ,同时处理由U20输入的报警信息。

  ( 4) U23 ( A T89C2051) ,接收移相脉冲,调整其宽度,输出双窄脉冲触发晶闸管。

 2 硬件设计

  2. 1 同步脉冲形成电路

  在三相桥式全控整流电路中,控制角是对应的线电压过零点,从全控桥整流电路4# ,6# ,2 # 晶闸管的K 端子分别取得abc 三相相电压接入电路K2 c,K6 b,K4 a端子,如图3 所示。该电路将两相电压接入光电耦合器U 32 ,U32 的4 脚输出信号的负跳变时刻即为各相晶闸管能触发导通的最早时刻,即在此时刻,配合中断,从而实现同步。另外,因为三相电源相位互差120 ,可以分析出,无论电源进线接入的顺序如何,相序关系只有正序和负序两种,在软件中可对其进一步判别并对应发出正确的六路触发脉冲信号。

  2. 2 驱动电路

  图4 电路中RV6 ,R V12 ,C+ 12 起分流作用,能提高触发电路的抗干扰能力,U 6 为输出级功放晶体管,对来自单片机的触发脉冲进行功率放大,T8 是脉冲变压器,L7 指示晶闸管工作情况,CF6和RL7能提高晶闸管抗干扰能力,降低门极输入阻抗。

  

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  图3 同步脉冲形成电路原理图