可控硅中频逆变桥微计算机控制器制造技术

本发明专利技术为可控硅中频逆变桥微计算机控制器，属直流—交流转换技术领域，适用于可控硅直流—交流变换器。本发明专利技术以单片微型计算机为主。本发明专利技术的特征：单片微型计算机对中频信号经光电耦合器采用同步跟踪。脉冲为逐周调整，启动时电流超前电压角由大到小为逐步过渡，并最终运行在恒功率因数状态下。启动方式有他激、自激及自测他激三种。并具有两路脉冲检查方式。脉冲放大部分由达林顿管、脉冲变压器构成。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种用来控制可控硅直流-交流中频变换器的微计算机触发脉冲发生控制器，属直流-交流转换
它所使用的微计算机是单片微型计算机(以下简称单片机)。它所控制的可控硅直流-交流变换器(以下简称逆变桥)的形式是a单相桥式;b、LC并联谐振式负载;c、工作于中频频率范围。例如可用本专利技术来控制可控硅中频电源中的逆变桥。LC并联谐振式负载的可控硅逆变桥工作原理简述附附图说明图1左部为其工作原理图，其中G1～G4分别代表逆变桥各桥臂上的四个可控硅，L1～L4分别为各桥臂上的四个限流电感，L为负载回路中的电感，C为负载回路中的电容，Ua表示逆变桥的直流输入电压，A为直流电压正端，B为直流电压负端，UH表示逆变桥的中频输出电压，a、b两端为正弘波。G1、G3号可控硅是同时开通或并断的;G2、G4号可控硅也是同时开通或关断的。它们的开通时刻分别由两路触发脉冲所控制，其间隔为π/2电角度。LC并联负载的固有角频率为W0，以W0的角频率轮流开通G1、G3和G2、G4号可控硅，LC负载上将被不断地经逆变桥的直流输入端补充能量，并依W0的固有角频率振荡下去，从而在a、b两端得到正弘波的中频电压UH。附图2为中频电压UH的波形与两路可控硅触发脉冲之间的时序关系图。其中U1·2为G1、G3可控硅的触发脉冲，U2·4为G2、G4可控硅的触发脉冲，UH为中频电压波形。W0即表示时间轴，也表示电角度轴。K＝1·2……N-1、N……，表示图中所示的为第K个中频周波，它的起始时刻定义为UH波形由负到正的过零点t0(K)，它的结束时刻也是第K+1个周波的起始时刻，被定义为t0(K+1)，t1(K)为G1、G3，可控硅的开通时刻，即这一路可控硅触发脉冲的前沿，t1(K)为该路触发脉冲的后沿时刻。T+(K)表示第K个中频周波正半波的周期值。T-(K)表示第K个周波负半波的周期值。T(K)表示t0(K)至t0(K+1)的第K个周波的周期值。T1(K)表示t0(K)至t1(K)的延时时间量。T0(K)为一个时间量，即t1(K)至t1(K)的延时时间量，也即t2(K)至t2(K)的延时时间量。T2(K)为G1、G3可控硅开通时超前于UH波形过零点的时间量。T5(K)为G2、G4可控硅开通时超前于UH波形过零点的时间量。逆变桥正常工作时，两路触发脉冲产生的时序与图2所示相同，当T2(K)精确地等于T5(K)时，UH为完整的正弘波形，可定义为Tα(K)＝T2(K)＝T5(K)。历来的逆变桥控制器均是由分立元件或集成电路芯片构成，电路结构复杂，元件离散性大。而电路的繁杂性及元件的离散性不仅是导致其故障率高、故障排除困难的主要因素，同时也使得电路调试困难，制造成本高。一般来说，用分立元件或集成电路芯片构成的控制电路是很难使T2(K)、T5(K)达到精确地相等。另外，触发脉冲的宽度T0(K)及Tα(K)由硬件电路的设计参数而决定，一般Tα(K)是不可调的，即使可调，也是用硬件电路来实现分级调节。当逆变桥负载较重时，为保证其启动后正常工作时有较高的功率因数，常因为Tα(K)的不可调性或Tα(K)的分级调节所引起的冲击而导致逆变桥启动的失败。又因为历来的逆变桥控制器均不具备软件及硬件开发的能力，所以它们都不可能实现逆变桥功率因数的数字调整控制或与外部设备实现数字联络。为此，本专利技术设计了一种可控硅中频逆变桥微计算机控制器，它以单片机作为中心控制单元，它通过采用检测中频电压波形的过零点的方法跟踪中频频率，根据实时的频率跟踪信号，用设置单片机内部的计数器或定时器的方法来准确地产生触发脉冲，并根据外部输入的数字信号或内部的自动调节计算来实时地调整计数器或定时器设定值的方法实现功率因数的数字控制。本专利技术的结构原理图如图1右部实线框为采用MCS-48系列的任一种单片机(简称方法一)或采用MCS-51系列的任一种单片机(简称方法二)所共有，当采用MCS-48系列的8048、8049、8748和8749单片机时，要接虚线框4，如采用该系列的8035或8039单片机时，则还需接虚线框10、11;当采用MCS-51系列的8031单片机时要接虚线框10、11，采用该系列的8051或8751单片机时则不用接虚线框10、11。本专利技术的可控硅中频逆变桥微计算机控制器由下列元件组成中频电压同步信号检测元件1，中频电压信号处理2，隔离取样电路3，选择开关5，单片机6，1＃、3＃脉冲放大驱动电路7，2＃、4＃脉冲放大驱动电路8，5＃脉冲放大驱动电路9组成。当单片机6为MCS-48系列的8048、8049、8748和8749单片机时，则控制器还包括分频器4，如为该系列的8035或8039单片机时，则还需包括地址锁存器10和程序存贮器11。当单片机6为MCS-51系列的8031单片机时，该控制器要包括地址锁存器10和程序存贮器11，使用该系列的8051或8751单片机时则不需包括地址锁存器10和程序存贮器11。本专利技术的可控硅中频逆变桥微计算机控制器的工作过程如下中频电压同步信号检测元件1将逆变桥a、b两端的中频信号按比例取进来，经中频信号处理2将大范围变化的中频变动信号处理为幅值一定的与中频信号周期相同的梯形波，该梯形波经隔离取样电路3后获得一个单片机6可接受的与中频电压信号周期相同(即同步信号)的矩形波，该矩形波送入单片机6。单片机6经选择开关5确定工作方式，即自激启动、他激启动、自测他激启动和两路脉冲检查(在下面具体实施例中加以说明)。单片机6依据中频电压信号的周期确定可控硅触发脉冲位置。在中频电压信号为正半波时，通过输出端口发脉冲给1＃、3＃脉冲放大驱动电路7;在中频电压信号为负半波时，通过输出端口发脉冲给2＃、4＃脉冲放大驱动电路8;在自激启动时通过输出端口发一个脉冲给5＃脉冲放大驱动电路9。单片机6在他激启动时依已检测的中频电压信号计算出现进行时的T1(K)或T4(K)值，并将此值与单片机6所给定的T1(K)或T4(K)值进行比较，并逐步由T1(K)或T4(K)向T1(K)或T4(K)过渡，最终固定在T1(K)或T4(K)值，完成启动过程。在自激启动时，单片机6的T1(K)或T4(K)及T1(K)或T4(K)为固定值，自激启动后T1(K)或T4(K)逐步向T1(K)或T4(K)过渡，最终固定在T1(K)或T4(K)值，完成启动过程。(其详细工作过程在下面详述)单片机6在工作中逐周检测中频电压信号，随时调整所发的脉冲位置，从而保证了逆变桥在恒定的功率因数下工作。下面结合本专利技术的电路图，对本专利技术的控制器的各元件的组成及工作原理作进一步详细的描述，因MCS-48系列及MCS-51系列中本系列的单片机的管脚均相同，因而MCS-48系列以8748单片机为例，MCS-51系列以8031单片机为例加以描述图3为单片机6采用MCS-48系列的8748单片机时的具体线路图。图4为单片机6采用MCS-51系列的8031单片机时的具体线路图。图3、4中除因采用不同的单片机时需配以不同的必要元件外，其余各元件即中频同步信号检测元件1，中频信号处理2，隔离取样电路3，选择开关5，1＃、3＃脉冲放大驱动电路7，2＃、4＃脉冲放大驱动电路8，5＃脉冲放大驱动电路9的组成及工作过程均相同，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来控制可控硅直流－－交流中频变换器的微计算机控制器，其特征在于所说的控制器由中频电压同步信号检测元件１，中频电压信号处理２，隔离取样电路３，选择开关５，单片机６，１↑［＃］、３↑［＃］脉冲放大驱动电路７，２↑［＃］、４↑［＃］脉冲放大驱动电路８，５↑［＃］脉冲放大驱动电路９组成，其工作过程为：中频电压同步信号检测元件１将逆变桥ａ、ｂ两端的中频信号按比例取进来，经中频信号处理２将大范围变化的中频变化信号处理为幅值一定的与中频信号周期相同的梯形波，该梯形波经隔离取样电路 ３后获得一个单片机６可接受的与中频电压信号周期相同的矩形波，该矩形波送入单片机６中，单片机６经选择开关５确定其工作方式，单片机６依据中频电压信号的周期确定可控硅触发脉冲位置，在中频电压信号为正半波时发脉冲给１↑［＃］、３↑［＃］脉冲放大驱动电路７，在中频电压信号为负半波时，发脉冲给２↑［＃］、４↑［＃］脉冲放大驱动电路８，在自激启动时发一个脉冲给５↑［＃］脉冲放大驱动电路９。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚平，庄晓东，
申请(专利权)人：冶金工业部第一地质勘探公司金刚石工业公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]