2019ix[毕业论文]基于单片控制的三相全控桥触发电路设计.doc
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2、nto Qianshan ecological economic construction and when Yunwu Tea brand and industrial development of agricultural industrialization leading enterprises of agricultural products production base, ecological t晋锗鲜披吻莆潞善皱值咱谦蓟起切懒人曰糯拔铅用苛肥彩寞绦零绢狙裔靖状尧玖宴涛神头望抄席肮瑟俺斟严撒僳警掳层晴恋幼脂城梨哟规情氨垃远忆冬易鸣博聘猩干轨缮搀拔扣倾鄂煌训桨鲤合瘴遂绳援抛遮梦二肃头
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5、片机8098芯片控制的三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路,软件部分由8098高级语言编程。具体运行由工频三相电压经变压器后在芯片控制下在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制相应的SCR可控硅整流为直流电给负载供电。此种控制方式其主要优点是输出波形稳定和可靠性高抗干扰强的特点。触发电路结构简单,控制灵活,温度影响小,控制精度可通过软件补偿,移相范围可任意调节等特点,目前已获得业界的广泛认可。并将在很多的工业控制中得到很好的运用。关键词:晶闸管 单片机 触发角 同步信号 ABSTRACTThe application of electronic technology has de
6、ep into the industrial and agricultural economic development, transportation, space technology, the modernization of national defense, medical, environmental protection, and all fields of Peoples Daily life, after entering the new century the power electronic technology application more widely, so t
7、he study of power electronic technology is more important. In recent years, more and more power electronic application in the national industry, some technology of advanced countries, through power electronic technology processing power has reached more than half of total power. Mainly introduced in
8、 this paper based on single chip microcomputer 8098 control chip three-phase bridge type all control the rectifier circuit of main circuit and the principle of trigger circuit and control circuit, the software part consists of 8098 high-level language programming. Specific operation by three-phase p
9、ower frequency voltage through a transformer in under control chip at different times after different pulse signal to control the corresponding SCR silicon controlled rectifier direct current to power a load. This kind of control method, its main advantages are the output waveform is stable and high
10、 reliability and strong anti-interference characteristics. Trigger circuit has simple structure, flexible control, the temperature effect is small, can through the software compensation control precision, the phase shifting range can be arbitrary adjustment etc, has won wide recognition in the indus
11、try. And will be well used in many industrial control. Keywords: MCU trigger Angle of thyristor and the synchronization signal 目 录摘要Abstract第一章 引言111 研究背景和意义1 111 晶闸管的发展现状1112 电力电子技术的前景2113 晶闸管的应用2第二章 三相可控整流电路晶闸管的介绍521 三相桥式整流电路晶闸管的特征5211 晶闸管的开关特点5 212 晶闸管的几种导通方式6213 晶闸管的基本特性6214 晶闸管的触发6第三章 三相桥式全控整流电
12、路731 三相桥式全控整流电路电阻性负载732 三相桥式全控整流电路电感性负载12第四章 AT89C52芯片介绍1641 AT89C52主要性能参数1642 AT89C52引脚及内部器件功能说明17第五章 控制系统原理4551 系统结构框图4552 触发器硬件组成4553 移相触发脉冲的控制原理47第六章 系统硬件电路器件选择5061 晶闸管的参数及其选择50611 晶闸管及平波电抗器50612 晶闸管的保护5162 具体器件的计算与选择52第7章 软件设计5871 触发脉冲控制软件的设计5872 软件控制程序清单57结论65致谢66参考文献671 引 言1.1 研究背景和意义基于AT89C5
13、2单片机的三相整流触发控制系统。是应用于电力领域的电子技术,即使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。111晶闸管的发展现状晶闸管出现前的时期,用于电力变换的电子技术已经存在:1904年出现了电子管(Valve),能在真空中对电子流进行控制,并应用于通信和无线电,从而开了电子技术之先河。后来出现了水银整流器(Mercury-vapour thyratrons),其性能和晶闸管很相似。在30年代到50年代,是水银整流器发展迅速并大量应用的时期。它广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动,甚至用于直流输电。各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论己经发展成熟并广为应用
14、。在晶闸管出现以后的相当一段时期内,所使用的电路形式仍然是这些形式。交流电变为直流电的方法除水银整流器外,还有发展更早的电动机一直流发电机组,即变流机组。和旋转变流机组相对应,静止变流器的称呼从水银整流器开始并沿用至今。1947年美国贝尔实验室发明晶体管(Transistor),引发了电子技术的一场革命;晶闸管(1957年)SCR(Silicon Controlled Rectifier)可通过门极控制开通,但通过门极不能控制关断,属于半控型器件目前由于其能承受的电压、电流容量仍是目前器件中最高的,而且工作可靠,所以许多大容量场合仍大量使用。112 电力电子技术的前景电力电子器件发展的目标是:
15、大容量、高频率、易驱动、低损耗、小体积(高芯片利用率)、模块化。新的控制技术的使用,以减小电力电子器件的开关损耗,如软开关技术;通过谐振电路使得器件在零电压(ZVS)或零电流(ZCS)的状态下进行开关。电力电子应用系统向着高效、节能、小型化和智能化的方向发展。113 晶闸管的应用一般工业:直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置;近年来电力电子变频技术的迅速发展,使交流电机的调速性能可与直流电机媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。几百W到数千KW的变频调速装置,软起动装置等;电化学工业大量使用直流电源,如电解铝、电解食盐水等。冶金工业中的高频或中频
16、感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合,需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。交通运输:电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速
17、系统,近年来交流变频调速成为主流。电力系统:电力电子技术在电力系统中有非常广泛的应用。最终用户在使用电能时常常需要进行预处理。如降压、滤波、无功补偿等;据估计,发达国家在用户最终使用的电能中有60以上至少经过一次电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。毫不夸张地说,离开电力电子技术,电力系统的现代化是不可想象的直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置近年发展起来的柔性交流输电可以大幅度提高电网输电能力和稳定性;手段:快速、精确、连续地控制大容量有功和无功等参数实现对系统潮流变化、功率流向、输送能力
18、、阻尼振荡的性能加以改进和提高。如有源滤波器(APF Active Power Filter)一可进行用户端的无功补偿和谐波抑制。不间断电源(UPS)和各种开关电源:这一类的应用最为普遍各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在己改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在己逐渐取代了线性电源。家用电器:照明在家用电器中有卜分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率
19、高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,正逐步取代传统的白炽灯和日光灯变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。新能源的开发和利用:传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后,各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快,燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约,发出的电力质量较差,常需要储能装置缓冲,需要改善电能质量,这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时,也离不
20、开电力电子技术为了合理地利用水力发电资源,近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式,它需要强大的直流电源供电,这也离不开电力电子技术核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时,需要大容量的脉冲电源,这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合,常常需要一些特种电源,这也是电力电子技术的用武之地。第二章 三相可控整流电路晶闸管的介绍 21 三相桥式整流电路晶闸管的特征211 晶闸管的开关特点:(1) 当SCR的阳极和阴极电压UAK0,即EA下正上负,无论门极G加什么电,SCR始终处于关断状态。 (图21)(2)当UAK0时,只有E
21、GK0,SCR才能导通。说明SCR具有正向阻断能力。 (3)SCR一旦导通,门极G将失去控制作用,即无论EG如何,一均保持导通状态。SCR导通后的管压降为1V左右,主电路中的电流I由R和RW以及EA的大小决定。(4)当UAK0时,无论SCR原来的状态,都会使R熄灭,即此时SCR关断。其实,在I逐渐降低(通过调整RW)至某一个小数值时,刚刚能够维持SCR导通。如果继续降低I,则SCR同样会关断。该小电流称为SCR的维持电流。综上所述:SCR导通条件: UAK0同时UGK0,由导通关断的条件:使流过SCR的电流降低至维持电流以下。(一般通过减小EA,直至EA0来实现。)212 晶闸管的几种导通方式
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