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