本实用新型专利技术是基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路；其特征是包括时钟模块1，8位相控角输入端口2，宽脉冲输出使能端口3，A相正半波宽脉冲生成模块4，A相同步信号5，A相负半波宽脉冲生成模块6，B相正半波宽脉冲生成模块7，B相同步信号8，B相负半波宽脉冲生成模块9，C相正半波宽脉冲生成模块10，C相同步信号11，C相负半波宽脉冲生成模块12，宽脉冲合成模块13，宽脉冲输出模块14。与传统软件宽脉冲生成电路相比，具有抗干扰性能强，实时性高的优点；与传统ASIC宽脉冲生成电路相比，具有成本低，易于改进的优点；具有较高市场推广价值。
【技术实现步骤摘要】
异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路
本技术涉及的是一种基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路，属于电机软起动器领域。
技术介绍
软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置，国外称为Soft-Starter。随着电力电子技术和微机控制技术的发展，国内外相继开发出以晶闸管为元件核心、以DSP为控制核心的异步电动机软起动设备，该软起动设备平滑了异步电动机加速过程，大大减缓了对电网及机械设备的冲击。 软起动器主体为三组反并联的晶闸管，以光耦为核心的晶闸管驱动电路以其体积小，隔离效果好的优点，被广泛使用。为保证晶闸管可靠触发，需要设计稳定的6路宽脉冲生成电路。当前传统技术为:软件生成脉冲和专用ASIC生成脉冲。软件实现需要占用较多的中断资源，由于程序为顺序运行，实时性受到影响。一般软件设计只跟踪各相电压正半周，通过理论计算求得负半周触发脉冲产生时间，易造成偏差。也可以利用三相六脉冲生成专用芯片如TC787实现宽脉冲输出。TC787需要连接较复杂的外围电路，对于电容选取要求较高。其相控角通过一个模拟量输入端口给定，与数字控制芯片连接时，需要设计相应的DAC电路和接口电路，这显然增大了系统设计的复杂程序，降低了系统稳定性。另外，TC787价格较高，使得系统成本较高。
技术实现思路
本技术提供了一种基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，可适用于由光耦构成的晶闸管触发电路。 本技术的技术解决方案:基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路；其结构包括时钟模块,8位相控角输入端口，宽脉冲输出使能端口，A相正半波宽脉冲生成模块，A相同步信号，A相负半波宽脉冲生成模块，B相正半波宽脉冲生成模块，B相同步信号，B相负半波宽脉冲生成模块，C相正半波宽脉冲生成模块，C相同步信号，C相负半波宽脉冲生成模块，宽脉冲合成模块，宽脉冲输出模块。 与现有技术相比，本技术的有益效果是: I)基于FPGA硬件平台设计。软起动器应用在强电磁干扰环境，本设计与软件实现方法相比，不存在程序跑飞的问题。具有稳定性高，实时性好，抗干扰能力强的优点。 2)分别对三相电压正负半波进行跟踪，传统设计只采集三相电压正半周同步信号，本技术的设计更为精确和稳定。 3)相控角给定为8位数据总线结构，脉冲宽度可通对话框方便修改。传统专用ASIC如TC787的相控角通过模拟量给定进行调节，修改脉冲宽度需要更换外电路元件，操作复杂。本设计的数字端口使得接口更为友好，降低设计和实现的难度。 4)基于可编程平台设计，在需要对电路进行修改或优化时，可以方便的对硬件进行重新定义与编程，与传统ASIC电路相比，易于修改、升级。 【附图说明】 图1是本技术拓扑结构框图。 图2是本技术实施案例输出波形示意图。 图3是本技术实施案例Quartus顶层原理图。 【具体实施方式】 如图1所示，其结构包括时钟模块1，8位相控角输入端口 2，宽脉冲输出使能端口3，A相正半波宽脉冲生成模块4，A相同步信号5，A相负半波宽脉冲生成模块6，B相正半波宽脉冲生成模块7，B相同步信号8，B相负半波宽脉冲生成模块9，C相正半波宽脉冲生成模块10，C相同步信号11，C相负半波宽脉冲生成模块12，宽脉冲合成模块13，宽脉冲输出模块14 ;其中时钟模块I的第一信号输出端分别连接A相正半波宽脉冲生成模块4、A相负半波宽脉冲生成模块6、B相正半波宽脉冲生成模块7、B相负半波宽脉冲生成模块9、C相正半波宽脉冲生成模块10、C相负半波宽脉冲生成模块12的第一信号输入端；8位相控角输入端口 2的第一信号输出端分别连接A相正半波宽脉冲生成模块4、A相负半波宽脉冲生成模块6、B相正半波宽脉冲生成模块7、B相负半波宽脉冲生成模块9、C相正半波宽脉冲生成模块10、C相负半波宽脉冲生成模块12的第二信号输入端；宽脉冲输出使能端口 3的第一信号输出端分别连接A相正半波宽脉冲生成模块4、A相负半波宽脉冲生成模块6、B相正半波宽脉冲生成模块7、B相负半波宽脉冲生成模块9、C相正半波宽脉冲生成模块10、C相负半波宽脉冲生成模块12的第三信号输入端；A相正半波宽脉冲生成模块4的信号输出端连接宽脉冲合成模块13的第一信号输入端；A相负半波宽脉冲生成模块6的信号输出端连接宽脉冲合成模块13的第二信号输入端；B相正半波宽脉冲生成模块7的信号输出端连接宽脉冲合成模块13的第三信号输入端；B相负半波宽脉冲生成模块9的信号输出端连接宽脉冲合成模块13的第四信号输入端；C相正半波宽脉冲生成模块10的信号输出端连接宽脉冲合成模块13的第五信号输入端；C相负半波宽脉冲生成模块12的信号输出端的信号输出端连接宽脉冲合成模块13的第六信号输入端；宽脉冲合成模块13的信号输出端连接宽脉冲输出模块14的信号输入端；A相同步信号5的第一信号输出端连接A相正半波宽脉冲生成模块4的第四信号输入端；A相同步信号5的第二信号输出端连接A相负半波宽脉冲生成模块6的第四信号输入端；B相同步信号8的第一信号输出端连接B相正半波宽脉冲生成模块7的第四信号输入端；B相同步信号8的第二信号输出端连接B相负半波宽脉冲生成模块9的第四信号输入端；C相同步信号11的第一信号输出端连接C相正半波宽脉冲生成模块10的第四信号输入端；C相同步信号11的第二信号输出端连接C相负半波宽脉冲生成模块12的第四信号输入端。 正常使用时，首先设置时钟模块I中的时钟倍/分频参数和各相半波宽脉冲生成模块中的脉冲宽度参数。将数字控制器的1 口连接到8位相控角输入端口 2，宽脉冲输出使能端口 3。将A、B、C三相同步信号分别连接到A相同步信号5，B相同步信号8，C相同步信号11。系统上电后，各相正负半波宽脉冲生成模块依据给定的相控角和同步信号，生成宽脉冲，再经过脉冲合成模块13对脉冲进行合成，最后宽脉冲输出模块14输出6路宽脉冲信号(脉冲宽度为60度)。 当系统出现异常时，比如同步信号异常，电机故障等，可设置宽脉冲输出使能端口3为低电平，失能宽脉冲输出，从而保护系统。 实施时， 首先根据需要设置时钟模块和脉冲宽度参数。通过8位触发角给定端口给定相控角Alpha，通过A、B、C相同步信号端口给定各相同步信号，各相正负半波宽脉冲生成模块生成相控角为Alpha的宽脉冲，经过合成后，即可实现6路宽脉冲输出。 基于FPGA可编程硬件平台设计，易于改进，抗干扰能力强。 采用光耦作为驱动的晶闸管触发电路，对各相电压正负半周分别进行同步检测，以提高控制精度。 通过8位数字端口给定相控角Alpha，而非模拟量给定。脉冲宽度可以通过对话框方便修改。本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路；其特征是包括时钟模块，8位相控角输入端口，宽脉冲输出使能端口，A相正半波宽脉冲生成模块，A相同步信号，A相负半波宽脉冲生成模块，B相正半波宽脉冲生成模块，B相同步信号，B相负半波宽脉冲生成模块，C相正半波宽脉冲生成模块，C相同步信号，C相负半波宽脉冲生成模块，宽脉冲合成模块，宽脉冲输出模块。
【技术特征摘要】
1.基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路；其特征是包括时钟模块，8位相控角输入端口，宽脉冲输出使能端口，A相正半波宽脉冲生成模块，A相同步信号，A相负半波宽脉冲生成模块，B相正半波宽脉冲生成模块，B相同步信号，B相负半波宽脉冲生成模块，C相正半波宽脉冲生成模块，C相同步信号，C相负半波宽脉冲生成模块，宽脉冲合成模块，宽脉冲输出模块。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的异步电动机软起动器晶闸管门级宽触发脉冲生成电路；其特征是所述时钟模块的第一信号输出端分别连接A相正半波宽脉冲生成模块、A相负半波宽脉冲生成模块、B相正半波宽脉冲生成模块、B相负半波宽脉冲生成模块、C相正半波宽脉冲生成模块、C相负半波宽脉冲生成模块的第一信号输入端；8位相控角输入端口的第一信号输出端分别连接A相正半波宽脉冲生成模块、A相负半波宽脉冲生成模块、B相正半波宽脉冲生成模块、B相负半波宽脉冲生成模块、C相正半波宽脉冲生成模块、C相负半波宽脉冲生成模块的第二信号输入端；宽脉冲输出使能端口的第一信号输出端分别连接A相正半波宽脉冲生成模块、A相负半波宽脉冲生成模块、B相正半波宽脉冲生成模块、B相负半波宽脉...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐周，王宏华，王哲蓓，郭鹏，尹祥顺，李军民，
申请(专利权)人：河海大学，扬中市丰顺电器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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