CN106230250A - 一种被动式相位锁定驱动中频率scr的方法 - Google Patents

一种被动式相位锁定驱动中频率scr的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，利用主控制器进行被动式逆变输出，对输出的正负脉冲互锁；以主控制器的定时器中断频率对逆变电流信号进行检测，并采用硬件过零和软件过零相结合的方式得到稳定的过零信号，以过零信号的上跳沿和下跳沿为基准经过TOT限制和功率限制延时后触发驱动。本发明提供的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法采用被动式逆变输出，先检测电流过零点，经过TOT限制和功率限制延时后触发驱动，逻辑严谨，不会因为频率突然波动而导致上下桥臂直通的现象，降低了故障率。

Description

一种被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法
技术领域
本发明属于SCR控制技术领域，尤其涉及一种被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法。
背景技术
现有技术缺点：现有技术采用锁相环，当相位锁定时即以固定频率输出，驱动在先，电流相位判断在后，当生产中出现频率瞬时波动的异常情况时，由于SCR可控硅过零关断的特点，容易发生上桥臂可控硅未关断时下桥臂可控硅已经打开的情况；
在此情况下就会出现烧可控硅的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，旨在解决现有技术中容易发生上桥臂可控硅未关断时下桥臂可控硅已经打开的情况；会出现烧可控硅的现象的问题。
本发明是这样实现的，一种被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，该被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法为：利用主控制器进行被动式逆变输出，对输出的正负脉冲互锁；以主控制器的定时器中断频率对逆变电流信号进行检测，并采用硬件过零和软件过零相结合的方式得到稳定的过零信号，以过零信号的上跳沿和下跳沿为基准经过TOT限制和功率限制延时后触发驱动。
进一步，软件过零方法为：主控制器对以1.25v为基准电压的正弦信号进行A/D采样，一个周期采样至少400份；然后再与1.25v基准电压作比较，当连续高于基准电压脉冲宽度数量个采样周期时为软件高电平，当持续低于基准电压脉冲宽度数量个周期时为软件低电平。
进一步，硬件过零方法为：对正弦电压信号与0点位进行迟滞比较，迟滞比较的回差设为0.1v，得到的正负脉冲信号经过整流后变为方波信号进入单片机采样；当CPU连续采集脉冲宽度数量个高电平时认为硬件高电平，当CPU连续采集脉冲宽度数量个低电平时认为硬件低电平。
进一步， 硬件过零和软件过零相结合方法为：当正半周检测到负过零时，则让实际程序翻转为负半周，同时负半周延时寄存器开始计数；
当负半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让下桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待正半周脉冲输出；
当负半周检测到正过零，则让实际程序翻转为正半周，同时正半周延时寄存器开始计数，当正半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让上桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待负半周脉冲输出。
进一步，对输出的正负脉冲互锁方法为：在逆变输出的后一级增加AVR单片机mega8及与门电路；
AVR单片机mega8判断当正负脉冲信号都为零时延时半个谐振周期以上输出高电平给与门；当与门检测到主控制器输出的触发高电平信号，则输出为高，驱动可控硅导通；
当外界干扰对主控制器产生误动作时，则两个高电平之间的间隔小于半个谐振周期。
进一步，过零检测方法为：软件过零检测和硬件过零检测相结合的方法。软件过零即CPU对以1.25v为基准电压的正弦信号进行A/D采样，一个周期采样至少400份，然后再与1,25v基准电压作比较，当连续高于基准电压脉冲宽度数量个采样周期时认为是软件高电平，当持续低于基准电压脉冲宽度数量个周期时认为是软件低电平。
硬件过零即对正弦电压信号与0点位进行迟滞比较，迟滞比较的回差设为0.1v，得到的正负脉冲信号经过整流后变为方波信号进入单片机采样。当CPU连续采集脉冲宽度数量个高电平时认为硬件高电平，当CPU连续采集脉冲宽度数量个低电平时认为硬件低电平。
当两者同时满足才认为是真正的过零信号。如果不同时满足则认为过零信号丢失，执行重启动指令。
进一步，逆变输出方法，如果在正半周检测到负过零，则让实际程序翻转为负半周，同时负半周延时寄存器开始计数，当负半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让下桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待正半周脉冲输出。如果在负半周检测到正过零，则让实际程序翻转为正半周，同时正半周延时寄存器开始计数，当正半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让上桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待负半周脉冲输出，如此循环。；
进一步，电流信号采样电路及硬件过零处理电路中，使用运放LF347组成差分放大电路U5B,滤除输入采集电流信号的共模干扰，U5B输出的信号经过同相放大电路U9A放大3倍后分出两路信号，一路信号经过U9B组成的迟滞比较器将正弦信号转化为方波信号，此信号为硬件过零信号。另一路经过U9C加法电路将信号的基准值从0V提升到1,24V作为软件过零信号输入到主控制器。
本发明提供的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法采用被动式逆变输出，先检测电流过零点，经过TOT限制和功率限制延时后触发驱动，逻辑严谨，不会因为频率突然波动而导致上下桥臂直通的现象，降低了故障率。
本发明利用stm32f407系列ARM单片机作为主控制器，所述控制器内部时钟频率高达168MHz，可实现高达1MHz的采样速度，系统响应时间仅为10us，内部集成12位A/D转换器，采样精度可高达0.02%，以200K赫兹的定时器中断频率对逆变电流信号进行检测，并采用硬件过零和软件过零相结合的方式得到稳定可靠的过零信号，以过零信号的上跳沿和下跳沿为基准触发移相控制，保证对系统频率的实时响应，保护SCR可控硅不受上下桥臂直通的风险。
软件过零即CPU对以1.25v为基准电压的正弦信号进行A/D采样，一个周期采样至少400份，然后再与1,25v基准电压作比较，当连续高于基准电压脉冲宽度数量个采样周期时认为是软件高电平，当持续低于基准电压脉冲宽度数量个周期时认为是软件低电平。
硬件过零即对正弦电压信号与0点位进行迟滞比较，迟滞比较的回差设为0.1v，得到的正负脉冲信号经过整流后变为方波信号进入单片机采样。当CPU连续采集脉冲宽度数量个高电平时认为硬件高电平，当CPU连续采集脉冲宽度数量个低电平时认为硬件低电平。
将硬件过零和软件过零相结合即可得到准确性高且抗干扰能力强的实际过零信号。如果在正半周检测到负过零，则让实际程序翻转为负半周，同时负半周延时寄存器开始计数，当负半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让下桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待正半周脉冲输出。如果在负半周检测到正过零，则让实际程序翻转为正半周，同时正半周延时寄存器开始计数，当正半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让上桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待负半周脉冲输出，如此循环。
在逆变输出的后一级增加了AVR单片机mega8及与门电路，实现正负脉冲逻辑互锁功能，即AVR单片机判断当正负脉冲信号都为零时延时半个谐振周期以上才输出高电平给与门，此时与门如果检测到STM32F407输出的触发高电平信号，则输出为高，驱动可控硅导通，如果由于干扰对STM32F407产生误动作，则两个高电平之间的间隔必定小于半个谐振周期，因此本电路能有效的确保不会由于干扰导致上下桥臂直通。
附图说明
图1是本发明实施例提供的过零检测方法流程图；
图2是本发明实施例提供的逆变输出方法流程图；
图3是本发明实施例提供的电流信号采样电路及硬件过零处理电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本发明实施例提供的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，该被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法为：利用主控制器进行被动式逆变输出，对输出的正负脉冲互锁；以主控制器的定时器中断频率对逆变电流信号进行检测，并采用硬件过零和软件过零相结合的方式得到稳定的过零信号，以过零信号的上跳沿和下跳沿为基准经过TOT限制和功率限制延时后触发驱动。
下面结合原理对本发明进一步说明。
本发明利用stm32f407系列ARM单片机作为主控制器，所述控制器内部时钟频率高达168MHz，可实现高达1MHz的采样速度，系统响应时间仅为10us，内部集成12位A/D转换器，采样精度可高达0.02%，以200K赫兹的定时器中断频率对逆变电流信号进行检测，并采用硬件过零和软件过零相结合的方式得到稳定可靠的过零信号，以过零信号的上跳沿和下跳沿为基准触发移相控制，保证对系统频率的实时响应，保护SCR可控硅不受上下桥臂直通的风险。
软件过零即CPU对以1.25v为基准电压的正弦信号进行A/D采样，一个周期采样至少400份，然后再与1,25v基准电压作比较，当连续高于基准电压脉冲宽度数量个采样周期时认为是软件高电平，当持续低于基准电压脉冲宽度数量个周期时认为是软件低电平。
硬件过零即对正弦电压信号与0点位进行迟滞比较，迟滞比较的回差设为0.1v，得到的正负脉冲信号经过整流后变为方波信号进入单片机采样。当CPU连续采集脉冲宽度数量个高电平时认为硬件高电平，当CPU连续采集脉冲宽度数量个低电平时认为硬件低电平。
将硬件过零和软件过零相结合即可得到准确性高且抗干扰能力强的实际过零信号。如果在正半周检测到负过零，则让实际程序翻转为负半周，同时负半周延时寄存器开始计数，当负半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让下桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待正半周脉冲输出。如果在负半周检测到正过零，则让实际程序翻转为正半周，同时正半周延时寄存器开始计数，当正半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让上桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待负半周脉冲输出，如此循环。
在逆变输出的后一级增加了AVR单片机mega8及与门电路，实现正负脉冲逻辑互锁功能，即AVR单片机判断当正负脉冲信号都为零时延时半个谐振周期以上才输出高电平给与门，此时与门如果检测到STM32F407输出的触发高电平信号，则输出为高，驱动可控硅导通，如果由于干扰对STM32F407产生误动作，则两个高电平之间的间隔必定小于半个谐振周期，因此本电路能有效的确保不会由于干扰导致上下桥臂直通。
图1是本发明实施例提供的过零检测方法流程图；
图2是本发明实施例提供的逆变输出方法流程图；
图3是本发明实施例提供的电流信号采样电路及硬件过零处理电路图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，其特征在于，该被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法为：利用主控制器进行被动式逆变输出，对输出的正负脉冲互锁；以主控制器的定时器中断频率对逆变电流信号进行检测，并采用硬件过零和软件过零相结合的方式得到稳定的过零信号，以过零信号的上跳沿和下跳沿为基准经过TOT限制和功率限制延时后触发驱动。
2.如权利要求1的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，其特征在于，
软件过零方法为：主控制器对以1.25v为基准电压的正弦信号进行A/D采样，一个周期采样至少400份；然后再与1.25v基准电压作比较，当连续高于基准电压脉冲宽度数量个采样周期时为软件高电平，当持续低于基准电压脉冲宽度数量个周期时为软件低电平。
3.如权利要求1的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，其特征在于，
硬件过零方法为：对正弦电压信号与0点位进行迟滞比较，迟滞比较的回差设为0.1v，得到的正负脉冲信号经过整流后变为方波信号进入单片机采样；当CPU连续采集脉冲宽度数量个高电平时认为硬件高电平，当CPU连续采集脉冲宽度数量个低电平时认为硬件低电平。
4.如权利要求1的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，其特征在于，
硬件过零和软件过零相结合方法为：当正半周检测到负过零时，则让实际程序翻转为负半周，同时负半周延时寄存器开始计数；
当负半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让下桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待正半周脉冲输出；
当负半周检测到正过零，则让实际程序翻转为正半周，同时正半周延时寄存器开始计数，当正半周延时寄存器数值达到功率设置值且高于TOT限制值时，则让上桥臂脉冲输出高电平，高电平在维持脉冲宽度数量个计数周期后清除，变为低电平，等待负半周脉冲输出。
5.如权利要求1的被动式相位锁定驱动中频率SCR的方法，其特征在于，
对输出的正负脉冲互锁方法为：在逆变输出的后一级增加AVR单片机mega8及与门电路；
AVR单片机mega8判断当正负脉冲信号都为零时延时半个谐振周期以上输出高电平给与门；当与门检测到主控制器输出的触发高电平信号，则输出为高，驱动可控硅导通；
当外界干扰对主控制器产生误动作时，则两个高电平之间的间隔小于半个谐振周期。
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