基于单片机芯片的三相半控整流电路设计-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

　　整流电路广泛应用在直流电机调速，直流稳压电压等场合。而三相半控整流桥电路结构是一种常见的整流电路，其容易控制，成本较低。本文中介绍了一种基于 PIC690单片机与专用集成触发芯片TC787的三相半控整流电路，它结合专用集成触发芯片和数字触发器的优点 ,获得了高性能和高度对称的触发脉冲。它充分利用单片机内部资源 ,集相序自适应、系统参数在线调节和各种保护功能于一体,可用于对负载的恒电压控制。主电路采用了三相半控桥结构，直流侧采用LC滤波结构来提高输出的电压质量。

　　系统总体设计

　　本系统通过PIC690单片机作为主控制芯片，用晶闸管作为主要开关器件。设计的目标是保持输出的直流电压稳定，输出电压纹波小，交流输出测电流THD较低，性能可靠。

　　系统主要电路包括：三相桥式半控整流电路、同步信号取样电路、单片机控制电路、晶闸管触发电路。首先，由同步信号取样电路得到同步信号并送集成触发芯片TC787，经过零检测，再进行相应的延时以实现移相。单片机中的ADC负责采集直流母线电压，根据电压的设定值与实际值的偏差经过PI运算来调节给定输出。PIC单片机将电压的参考值输出到TC787，由TC787实现对晶闸管的移相触发，以实现整流调压。硬件电路的整体框图如图1所示。

图1 系统硬件整体框图

　　主电路设计

　　主电路采用三相桥式半控整流电路，直流测采用LC滤波电流结构，主电流原理图如图2所示。半控桥选择SEMIKRON公司的SKDH146/120-L100模块，该模块额定电流140A，额定电压1200V。直流侧采用LC滤波电路结构，比单独电容滤波效果好。此外，还可以提高交流输入侧的电流THD。直流侧主要的谐波含量为工频的6倍及6的整数倍，设计LC低通滤波时要避免含量较高的谐波引起的谐振。在本设计中选取电感5mH，滤波电容480μF。

图2 主电路结构

　　从电网获得的三相电压经同步电路整形后，送给集成触发芯片TC787引脚18AT、引脚2 BT和引脚1CT。TC787内部集成有3个过零和极性检测单元、3个锯齿波形成单元、3个比较器、1个脉冲发生器、1个抗干扰锁定电路和1个脉冲分配及驱动电路数字给定移相控制电压，能进行相序自动识别。

　　控制电路设计

　　采用PIC16F690作为控制芯片。PIC16F690单片机内部自带10位AD；宽工作电压（2.0～5.5V）；低功耗；带有PWM输出功能；内部自带晶振。用芯片内部自带10位AD，对采集到的直流侧电压进行AD转换。为了降低硬件成本，直接采分压电阻代替电压传感器来采集直流侧电压，分压电阻上的电压经过两个反向比例电路到单片机。单片机的模拟地和信号地直接相连（也可以通过磁珠相连，以减小干扰）。PIC16F690单片机通过一个IO口使能或禁止芯片TC787的输出，如图3所示。当PIC单片机的I/O口RC3输出高电平（+5V）时，Lock口为低电平；当单片机I/O口RC3输出低电平时，Lock为高电平（+15V）。选用一个IO口作为TC787参考电压的给定信号，采用PWM脉冲方式，调节占空比来调节输出电压， PWM波经过一个RC低通滤波器后为一个近似直流信号，用这个信号作为参考电压给定Uref，其范围为0～5V。由于芯片TC787所需的给定输入范围为0-15V，所以PWM波要经过一个光耦进行电平转换，如图3所示。[page]

图3 控制电路硬件结构

　　电网电压经过同步变压器输入到TC787，TC787的6脚输出高时双脉冲或低时单宽脉冲。12、11、10引脚分别为A、B、C的触发输出端，经过脉冲变压器输出到晶闸管。

　　触发驱动电路设计

　　触发芯片选择高性能晶闸管三相移相触发集成电路TC787。TC787可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。TC787的内部结构如图4所示。

图4 TC787芯片内部结构

　　在本设计中，TC787采用15V供电，引脚4（Vr）：移相控制电压输入端。该端输入电压的高低直接决定着TC787/TC788输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出。引脚5（Pi）：输出脉冲禁止端。该端用来进行故障状态下封锁TC787/TC788的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。同步电压输入端：引脚1（Vc）、引脚2（Vb）及引脚18（Va）为三相同步输入电压连接端。应用中，分别接输入滤波后的同步电压，同步电压的峰值应不超过TC787/TC788的工作电源电压VDD。

　　触发驱动电路主要由电网电压同步电路、TC787集成触发电路和脉冲放大隔离驱动电路组成。图5中给出了同步电路和TC787的外围电路。其前半部分为电压同步电路，采用这种设计方法需要加较多辅助元件。而对RP1～RP3三个电位器进行不同调节，可实现0～ 60°的移相，从而适应不同主变压器连接的需要。图5中，直接将同步变压器的中点接到（1/2）电源电压上，使所用元件得以简化。TC787的引脚4输出单片机的给定电压（0～+15V），引脚6为触发脉冲封锁引脚。引脚10～12为触发脉冲输出引脚，分别接到C、B、A相的隔离放到电路。

图5 同步电路与脉冲发生电路结构图

　　电压检测电路设计

　　为了降低硬件成本，设计直流母线电压检测电路时采用了分压电阻的方法，而没有采用电压传感器。采用这种分压电阻的方法结构简单，易于调试。电路如图6所示。通过分压电阻得到的电压为直流母线电压的1/31，该电压通过两个反向比例放大电路输入到PIC单片机的AD1输入口中，再通过PIC单片机的AD转换处理为数字量。

图6 电压检测电路

参考文献:

[1]. TC787 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/TC787_1137127.html.
[2]. PIC16F690 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/PIC16F690_.html.
[3]. 2.0 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/2.0_1758666.html.

关键字：单片机三相半控整流电路 PIC690 引用地址：基于单片机芯片的三相半控整流电路设计

上一篇：基于PICFxx单片机控制的正弦波逆变电源设计
下一篇：基于单片机的智能仪器监控平台设计应用

推荐阅读最新更新时间：2024-03-16 13:18

采用SPCE061A单片机的髋作用力测试仪设计

1 引言　　随着体育训练科学化水平的不断提高，人体专项力量训练的必要性日益受到重视。通过对大量实际运动测试数据的总体分析发现，所有从事跑、跳运动项目和以跑、跳为基础运动项目的运动员，其向后蹬伸力量均明显小于向下或向前蹬伸力量。而向后蹬伸力量恰恰是跑、跳运动产生动力所必需的专项力量。因此，设计开发一套实用准确的髋作用力测试仪，对于教练精确量化运动员的训练效果，以及合理制定有针对性的训练方案，进而最终提高运动员比赛成绩，有着极其重要的参考价值。　　本文所介绍的髋作用力测试仪以凌阳公司推出的16位单片机SPCE061A为核心部件，综合借鉴现有技术，通过对测试仪软硬件设计的合理规划，充分发挥单片机自身集成众多系统级功能单元的优

[单片机]

89C51单片机和8254-2实际步进式PWM输出

简介：介绍一种新型PWM输出的方式。它是用89C51作为主控部分，用8254-2可编程定时器/计数器来实现1Hz～3kHz步进式PWM的输出；具有分辨率高、反应速度快及占用CPU时间少的优点。引言脉宽调制（PWM）技术最初是在无线电技术中用于信号的调制，后来在电机调速中得到了很好的应用。本设计中要求输出PWM从1Hz～3kHz步进式递增，单步为1Hz。由于89C51的时钟最大能取24MHz，单指令周期为0.5μs，计数频率为×10 6Hz。当输出2999Hz和3000Hz时，若采用89C51内部计数器来计数，根本无法区别。因为计数频率为2MHz，单指令周期0.5μs，而要输出2999Hz时，计数应为666.889；输出30

[单片机]

桥杯单片机设计与开发笔记（四）

按键几乎也是每次蓝桥杯单片机设计与开发组竞赛的必考部分，因为这是CT107D开发平台上仅有的输入设备之一，而且按键也是单片机基础开发中常见的器件。一、独立按键 1、原理分析用跳帽把J5的引脚2和引脚3接起来，即可使用4个独立按键（如下图）：S7,S6,S5,S4。按键的一端接到GND，另一端接到P3口的低四位，所以我们只要检测连接按键的P3口的某一位是否为低电平即可确定某一按键是否被按下。但是，因为存在抖动，所以需要进行消抖处理。总之，独立按键的按键检测基本流程为：检测是否有键按下，延时消抖，再次检测是否有键按下，执行按键按下后的相应操作，松手检测。 2、示例程序 sbit S7=P3^0; sbit S6=P

[单片机]

单片机串口通讯过程

一 1、根据波特率和时钟频率设置T2L、T2H的初值 2、通过辅助寄存器AUXR，设置T2启动运行，极其运行方式 3、通过ES打开串口中断、通过EA打开总中断二 1、主函数中可以直接使用SBUF=0xXX；向串口发送数据 2、接收完数据后，接收完毕中断标志RI变为1，需软件置零RI=0；使串口重新进入接收准备状态。 3、在串口中断函数 void xxx(void) interrupt 4 中，先RI=0，然后可以通过if(SBUF==0xXX)来判断接到的数据，然后通过编程使单片机做出相应的动作。 4、发送以后，发送完毕中断标志TI变为1，需软件置零TI=0;

[单片机]

单片机C语言中code是什么意思

在51系列中data,idata,xdata,pdata的区别 code：程序存储区。 data：固定指前面0x00-0x7f的128个RAM，可以用acc直接读写的，速度最快，生成的代码也最小。 idata：固定指前面0x00-0xff的256个RAM,其中前128和data的128完全相同，只是因为访问的方式不同。idata是用类似C中的指针方式访问的。汇编中的语句为：mox ACC,@Rx.(不重要的补充：c中idata做指针式的访问效果很好) xdata：外部扩展RAM，一般指外部0x0000-0xffff空间，用DPTR访问。 pdata：外部扩展RAM的低256个字节，地址出现在A0-A7的上时读写，用mov

[单片机]

单片机测控系统抗干扰

概述干扰是造成单片机测控系统故障的主要原因之一。干扰对系统的影响轻则影响测量与控制精度,重则使工作系统完全失常。要消除干扰必须抓住形成干扰的三要素,即：干扰源、耦合通道和接收设备。 1干扰因素在单片机测控系统中,主要存在空间辐射干扰、信号通道干扰、电源干扰和数字电路引起的干扰。抗干扰就是针对干扰的产生性质、传播途径、侵入的位置和侵入的形式,采取适当的方法消除干扰源,抑制耦合通道,减弱电路对噪声干扰的敏感性,通常需要采取综合治理的措施。 (1) 合理选择元器件根据电器参数选择合理器件以满足系统性能要求。尽量选用集成度高、温漂小、抗干扰性能好以及功耗小的元器件。 (2) 电源干

[单片机]

意法半导体的PC版MCU Finder选型工具能在电脑上使用STM32/STM8

横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体（STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码：STM）发布了其PC版MCU Finder选型工具，方便嵌入式开发人员在ST MCU应用开发所用桌面环境中直接查看STM32和STM8微控制器的关键信息。沿袭深受欢迎的基于手机端的意法半导体MCU Finder选型工具ST-MCU-FINDER的功能，PC版ST-MCU-FINDER-PC为用户提供便捷的选型工具、自维护文档和ST MCU开发者社区链接通道。新的PC版ST MCU Finder选型工具支持Windows® 、macOS™和Linux® 三大操作系统，让嵌入式开发人员能够在电脑上整合所有的

[半导体设计/制造]

基于AVR单片机和串口的SD卡读取平台的设计

O 引言 SD卡(secure digital memory card，安全数码卡)是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2 g，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。本文正是通过AVR单片机经过软硬结合的设计方案，来读取SD卡上FAT32文件系统中的数据，FAT32是微软公司开发的新一代的文件系统，支持更大的存储容量和长达255个字符的文件名，也可以通过串口转USB接口芯片通过计算机来访

[单片机]