CN2112227U

CN2112227U - 控温用单片机控制可控硅调功器

Info

Publication number: CN2112227U
Application number: CN 91231695
Authority: CN
Inventors: 巫颐华; 谭泽水
Original assignee: COMMUTATING EQUIPMENT PLANT XIANGTAN CITY HUNAN PROV
Current assignee: COMMUTATING EQUIPMENT PLANT XIANGTAN CITY HUNAN PROV
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1992-08-05

Abstract

本实用新型属于控制交流电功率输出的装置，它是采用晶闸管串接在电源与负荷之间，其晶闸管的控制器采用单片机数字控制，使晶闸管在电源过零时触发导通并通过改变触发可控硅的过零脉冲数，实现电功率的调节，且具备整数周波的控制的性能和良好的电源电压波动补偿，它具有线路简单、可靠性高，对电网波形影响小的优点，适用于阻性负载电炉的控温，并可用于带感性负载。

Description

本实用新型属于控制交流电功率输出的装置，特别是一种控温用单片机控制的可控硅调功器。

可控硅调功器主回路是采用可控硅元件串接在交流电源与负荷之间，采用过零触发线路，改变触发可控硅的过零脉冲数，从而控制可控硅在设定周期内导通频率数来调节输出功率。它具有体积小寿命长、波形好、效率高功率因数好及对电网影响小等优点，是一种较理想的功率控制方法。目前在工业企业生产和使用的调功器产品，其控制器大多是采用晶体管分离元件所构成，少数产品采用了集成触发器，但这些控制器均是采用模拟的锯齿波－方波变换电路来实现调功器导通率的控制不具备整数周波控制性能，在带变压器一类感性负载时，调功器投入时的涌流问题不能予以解决，由这类控制器组成的调功器，一般不适用于感性负载。

本实用新型的目的是提供一种由单片机控制的具备整数周波控制，且具有线路简单、调试方便，适用范围广、可靠性高的控温用单片机控制可控硅调功器。

本实用新型是用如下方式完成的：控温用单片机控制可控硅调功器，包括可控硅主回路，接电源的同步回路（3）产生中断信号输入至单片机（2）；测量负载温度的信号回路（4）产生温度电压信号，经模数转换器（5）后，输入至单片机（2）；经单片机（2）对输入信号计算后，产生电源电压过零触发脉冲，并控制设定周期内的导通周波数，触发脉冲经功放电路（6）后，输出至主回路（1）中的可控硅SCR的控制极，控制可控硅的通断和输出功率的大小。

接单片机（2）的同步回路（3）是单相同步电源，它作同步信号和周波计数信号，同步回路（3）是由电阻R₁电容C₁组成滤波移相电路后，串接二极管D₁和电阻R₂、R₃分压电路，接至比较器F₁，与参考电压比较后，产生中断信号构成。电源电压反馈回路（7）接电源整流直流电源电路和单片机（2），反馈回路（7）是由二个比较器F及外围电阻组成的差值比较电路构成。信号回路（4）是由测量负载温度的调节控制仪和模拟温度电压信号的电位器W，接转换开关K构成，实现自动或手动控温。

本实用新型调功器的主回路是采用晶闸管器件串接在电源与负荷之间，其控制器采用单片机数字控制可控硅在电源过零时触发导通，并改变触发可控硅的过零脉冲数，且具备整数周波的控制性能。它具有线路简单、可靠性高、效率高、功率因数好及对电网波形影响小的优点，是一种较理想的功率控制调功器。

图1是本实用新型电路方框图。

图2是本实用新型可控硅控制电路原理图。

图3是同步回路电路原理图。

图4是反馈回路电路原理图。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

在图1中，本实用新型控温用单片机控制可控硅调功器是由可控硅主回路（1）和控制电路中的单片机（2），同步回路（3），信号回路（4）模数转换器（5），功放电路（6），反馈回路（7），保护回路（8）组成。可控硅主回路（1）采用三相三线可控硅作为控制器件，三相电源经可控硅接负载，可控硅可采用双向可控硅或者每相用二个单向可控硅反并联或者是可控硅与二极管并联成正向控制反向导通等各种形式。可控硅的控制电路如图2、图3、图4所示，在图2中，变压器B₁接单相电源其二次侧输出三路供给整流电路DY₁、DY₂和同步回路（3），整流电路DY₁、DY₂分别输出5伏和20V直流电源供给单片机和功放电路以及作为保护回路的工作电源。同步回路（3）如图3所示，它接单相同步电源如接－A相作为同步电源，－ua经电阻R₁电容C₁滤波后移相一个角度Q经二极管D₁整流和电阻R₂和R₃分压后的电压信号u₁接至比较器F₁的同相端参考电压信号由直流电压正5伏在电位器W上的压降产生，从电位器W上取出电压信号u₂加至比较器F₁的反相端。当u₁＜u₂时，比较器F₁的输出端从高电位变至低电位并与电阻R₄和电容C₂一起产生IHT₁中断信号输入至单片机（如图2所示）单片机采用8031单片机8031采用中断方式与主回路同步，当8031响应中断后仅延时几十微秒便发出＋A相过零触发脉冲触发主回路中的可控硅，其余各相的触发脉冲是由单片机中的定时器CTo延时，连续产生五个相隔60°的脉冲，一般调节同步回路中的电位器W即可调节A相过零脉冲产生的时刻，整定时为超前3°～5°即可，接入单片机的同步信号同时也作为周波计数信号。信号回路（4）是由转换开关K接自动或手动构成，开关K打自动时，信号是由测量负载温度的变送器把温度信号送入温度调节控制仪XCT－191输出0－10mA信号，在电阻上转换为0～5V电压信号接入模数转换器0809（如图2所示）开关K打手动时，由直流电压在电位器WG上产生压降调节WG取出电压信号接入模数转换器0809，从XCT－191来的信号或是WG上产生的电压信号经模数转换器0809转换为数字信号输入单片机8031，由8031单片机计算出对应的可控硅的导通周波数и，手动调节W可改变导通周波数即产生过零脉冲的组数，由温度调节控制仪XCT－191输出的信号是反映负载的实际温度情况，通过单片机的控制可达到自动控温的目的。单片机8031的程序，定时调节周期为M＋1个周波，如取51周波为一个周期。信号回路（4）给单片机的信号，让其计算出在一个周期内的最佳导通周波数и。同步回路（3）给出同步信号并作周波计数信号。单片机8031对信号回路（4）和电网反馈回路（7）给出的信号进行计算后，输出触发脉冲至功放电路（6），功放电路（6）是由三组光敏放大管BG和三极管T放大电路和脉冲变压器B₂组成，脉冲经功率放大后触发主回路三相可控硅，使其在电源过零时触发。电源电压反馈回路（7）是由二个比较器F及外围电阻组成差值比较电路构成，如图4所示比较器F的参考电压由＋5V直流电源供给，反馈回路（7）的输入端接直流电源电路DY₂的40号和0号线，其输出端45号和46号线分别接单片机45号和46号端40号线的电位随电源电压成比例的波动，当电源电压为额定时，45号和46号输出端为高电位，当电源电压低于额定5％时，输出端45号为零电位，当电源电压高于额定5％时，输出端46号为零电位，此信号送至单片机使单片机计算的导通周波数и增出或减少，从而保持调功器的输出功率基本衡定，对电源电压的波动具有良好的补偿性能。本实用新型的保护回路（8）由主回路中的三相电流互感器检测到的电流信号输入IиTo（如图2所示）IиTo是由三相桥式整流器和比较器组成，当过流时，使IиTo中的比较器转为零电平，输入至单片机，使单片机进入中断状态，输出动作信号，经光敏管BG₂和三极管T₂放大后，驱动继电器J动作，使中间继电器IZJ断电，断开信号回路与单片机连接以及断开功放电路的直流工作电源，使主回路的可控硅关断，同时有声光报警。

本实用新型调功器，采用单相同步电源，省去了三相变压器和三相同步电源，使线路大大简化，同时由于它采用单片机数字化控制可控硅，使得三相可控硅的触发脉冲总是整组出现，具有整数周波控制性能。在带变压器类感性负载时，解决了在每个设定周期内投入时的励磁涌流问题。

Claims

1、一种控温用单片机控制可控硅调功器，它包括可控硅主回路(1)，其特征是接电源的同步回路(3)产生中断信号输入至单片机(2)，测量负载温度的信号回路(4)产生温度电压信号，经模数转换器(5)后输入至单片机(2)，经单片机(2)对输入信号计算后，产生电源电压过零触发脉冲并控制设定周期内的导通周波数，触发脉冲经功放电路(6)后输出至主回路(1)中的可控硅SCR的控制极，控制可控硅的通断和输出功率的大小。

2、根据权利要求1所述调功器，其特征在于接单片机（2）的同步回路（3）是单相同步电源，它作同步信号和周波计数信号，同步回路（3）是由电阻R₁电容C₁组成滤波移相电路后，串接二极管D₁和电阻R₂、R₃分压电路接至比较器F₁与参考电压比较后产生中断信号构成。

3、根据权利要求1所述调功器，其特征在于有电源电压反馈回路（7）接电源整流直流电源电路和单片机（2），反馈回路（7）是由二个比较器F及外围电阻组成的差值比较电路构成。

4、根据权利要求1所述调功器，其特征在于信号回路（4）是由测量负载温度的调节控制仪和模拟温度电压信号的电位器W接转换开关K构成，实现自动或手动控温。