專利名稱：控溫用單片機控制可控硅調(diào)功器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于控制交流電功率輸出的裝置，特別是一種控溫用單片機控制的可控硅調(diào)功器。
可控硅調(diào)功器主回路是采用可控硅元件串接在交流電源與負荷之間，采用過零觸發(fā)線路，改變觸發(fā)可控硅的過零脈沖數(shù)，從而控制可控硅在設定周期內(nèi)導通頻率數(shù)來調(diào)節(jié)輸出功率。它具有體積小壽命長、波形好、效率高功率因數(shù)好及對電網(wǎng)影響小等優(yōu)點，是一種較理想的功率控制方法。目前在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)和使用的調(diào)功器產(chǎn)品，其控制器大多是采用晶體管分離元件所構成，少數(shù)產(chǎn)品采用了集成觸發(fā)器，但這些控制器均是采用模擬的鋸齒波－方波變換電路來實現(xiàn)調(diào)功器導通率的控制不具備整數(shù)周波控制性能，在帶變壓器一類感性負載時，調(diào)功器投入時的涌流問題不能予以解決，由這類控制器組成的調(diào)功器，一般不適用于感性負載。
本實用新型的目的是提供一種由單片機控制的具備整數(shù)周波控制，且具有線路簡單、調(diào)試方便，適用范圍廣、可靠性高的控溫用單片機控制可控硅調(diào)功器。
本實用新型是用如下方式完成的控溫用單片機控制可控硅調(diào)功器，包括可控硅主回路，接電源的同步回路(3)產(chǎn)生中斷信號輸入至單片機(2)；測量負載溫度的信號回路(4)產(chǎn)生溫度電壓信號，經(jīng)模數(shù)轉換器(5)后，輸入至單片機(2)；經(jīng)單片機(2)對輸入信號計算后，產(chǎn)生電源電壓過零觸發(fā)脈沖，并控制設定周期內(nèi)的導通周波數(shù)，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放電路(6)后，輸出至主回路(1)中的可控硅SCR的控制極，控制可控硅的通斷和輸出功率的大小。
接單片機(2)的同步回路(3)是單相同步電源，它作同步信號和周波計數(shù)信號，同步回路(3)是由電阻R1電容C1組成濾波移相電路后，串接二極管D1和電阻R2、R3分壓電路，接至比較器F1，與參考電壓比較后，產(chǎn)生中斷信號構成。電源電壓反饋回路(7)接電源整流直流電源電路和單片機(2)，反饋回路(7)是由二個比較器F及外圍電阻組成的差值比較電路構成。信號回路(4)是由測量負載溫度的調(diào)節(jié)控制儀和模擬溫度電壓信號的電位器W，接轉換開關K構成，實現(xiàn)自動或手動控溫。
本實用新型調(diào)功器的主回路是采用晶閘管器件串接在電源與負荷之間，其控制器采用單片機數(shù)字控制可控硅在電源過零時觸發(fā)導通，并改變觸發(fā)可控硅的過零脈沖數(shù)，且具備整數(shù)周波的控制性能。它具有線路簡單、可靠性高、效率高、功率因數(shù)好及對電網(wǎng)波形影響小的優(yōu)點，是一種較理想的功率控制調(diào)功器。


圖1是本實用新型電路方框圖。
圖2是本實用新型可控硅控制電路原理圖。
圖3是同步回路電路原理圖。
圖4是反饋回路電路原理圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明在圖1中，本實用新型控溫用單片機控制可控硅調(diào)功器是由可控硅主回路(1)和控制電路中的單片機(2)，同步回路(3)，信號回路(4)模數(shù)轉換器(5)，功放電路(6)，反饋回路(7)，保護回路(8)組成?？煽毓柚骰芈?1)采用三相三線可控硅作為控制器件，三相電源經(jīng)可控硅接負載，可控硅可采用雙向可控硅或者每相用二個單向可控硅反并聯(lián)或者是可控硅與二極管并聯(lián)成正向控制反向?qū)ǖ雀鞣N形式?？煽毓璧目刂齐娐啡鐖D2、圖3、圖4所示，在圖2中，變壓器B1接單相電源其二次側輸出三路供給整流電路DY1、DY2和同步回路(3)，整流電路DY1、DY2分別輸出5伏和20V直流電源供給單片機和功放電路以及作為保護回路的工作電源。同步回路(3)如圖3所示，它接單相同步電源如接－A相作為同步電源，－ua經(jīng)電阻R1電容C1濾波后移相一個角度Q經(jīng)二極管D1整流和電阻R2和R3分壓后的電壓信號u1接至比較器F1的同相端參考電壓信號由直流電壓正5伏在電位器W上的壓降產(chǎn)生，從電位器W上取出電壓信號u2加至比較器F1的反相端。當u1＜u2時，比較器F1的輸出端從高電位變至低電位并與電阻R4和電容C2一起產(chǎn)生IHT1中斷信號輸入至單片機(如圖2所示)單片機采用8031單片機8031采用中斷方式與主回路同步，當8031響應中斷后僅延時幾十微秒便發(fā)出＋A相過零觸發(fā)脈沖觸發(fā)主回路中的可控硅，其余各相的觸發(fā)脈沖是由單片機中的定時器CTo延時，連續(xù)產(chǎn)生五個相隔60°的脈沖，一般調(diào)節(jié)同步回路中的電位器W即可調(diào)節(jié)A相過零脈沖產(chǎn)生的時刻，整定時為超前3°～5°即可，接入單片機的同步信號同時也作為周波計數(shù)信號。信號回路(4)是由轉換開關K接自動或手動構成，開關K打自動時，信號是由測量負載溫度的變送器把溫度信號送入溫度調(diào)節(jié)控制儀XCT－191輸出0－10mA信號，在電阻上轉換為0～5V電壓信號接入模數(shù)轉換器0809(如圖2所示)開關K打手動時，由直流電壓在電位器WG上產(chǎn)生壓降調(diào)節(jié)WG取出電壓信號接入模數(shù)轉換器0809，從XCT－191來的信號或是WG上產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)模數(shù)轉換器0809轉換為數(shù)字信號輸入單片機8031，由8031單片機計算出對應的可控硅的導通周波數(shù)и，手動調(diào)節(jié)W可改變導通周波數(shù)即產(chǎn)生過零脈沖的組數(shù)，由溫度調(diào)節(jié)控制儀XCT－191輸出的信號是反映負載的實際溫度情況，通過單片機的控制可達到自動控溫的目的。單片機8031的程序，定時調(diào)節(jié)周期為M＋1個周波，如取51周波為一個周期。信號回路(4)給單片機的信號，讓其計算出在一個周期內(nèi)的最佳導通周波數(shù)и。同步回路(3)給出同步信號并作周波計數(shù)信號。單片機8031對信號回路(4)和電網(wǎng)反饋回路(7)給出的信號進行計算后，輸出觸發(fā)脈沖至功放電路(6)，功放電路(6)是由三組光敏放大管BG和三極管T放大電路和脈沖變壓器B2組成，脈沖經(jīng)功率放大后觸發(fā)主回路三相可控硅，使其在電源過零時觸發(fā)。電源電壓反饋回路(7)是由二個比較器F及外圍電阻組成差值比較電路構成，如圖4所示比較器F的參考電壓由＋5V直流電源供給，反饋回路(7)的輸入端接直流電源電路DY2的40號和0號線，其輸出端45號和46號線分別接單片機45號和46號端40號線的電位隨電源電壓成比例的波動，當電源電壓為額定時，45號和46號輸出端為高電位，當電源電壓低于額定5％時，輸出端45號為零電位，當電源電壓高于額定5％時，輸出端46號為零電位，此信號送至單片機使單片機計算的導通周波數(shù)и增出或減少，從而保持調(diào)功器的輸出功率基本衡定，對電源電壓的波動具有良好的補償性能。本實用新型的保護回路(8)由主回路中的三相電流互感器檢測到的電流信號輸入IиTo(如圖2所示)IиTo是由三相橋式整流器和比較器組成，當過流時，使IиTo中的比較器轉為零電平，輸入至單片機，使單片機進入中斷狀態(tài)，輸出動作信號，經(jīng)光敏管BG2和三極管T2放大后，驅(qū)動繼電器J動作，使中間繼電器IZJ斷電，斷開信號回路與單片機連接以及斷開功放電路的直流工作電源，使主回路的可控硅關斷，同時有聲光報警。
本實用新型調(diào)功器，采用單相同步電源，省去了三相變壓器和三相同步電源，使線路大大簡化，同時由于它采用單片機數(shù)字化控制可控硅，使得三相可控硅的觸發(fā)脈沖總是整組出現(xiàn)，具有整數(shù)周波控制性能。在帶變壓器類感性負載時，解決了在每個設定周期內(nèi)投入時的勵磁涌流問題。
權利要求1.一種控溫用單片機控制可控硅調(diào)功器，它包括可控硅主回路(1)，其特征是接電源的同步回路(3)產(chǎn)生中斷信號輸入至單片機(2)，測量負載溫度的信號回路(4)產(chǎn)生溫度電壓信號，經(jīng)模數(shù)轉換器(5)后輸入至單片機(2)，經(jīng)單片機(2)對輸入信號計算后，產(chǎn)生電源電壓過零觸發(fā)脈沖并控制設定周期內(nèi)的導通周波數(shù)，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放電路(6)后輸出至主回路(1)中的可控硅SCR的控制極，控制可控硅的通斷和輸出功率的大小。
2.根據(jù)權利要求1所述調(diào)功器，其特征在于接單片機(2)的同步回路(3)是單相同步電源，它作同步信號和周波計數(shù)信號，同步回路(3)是由電阻R1電容C1組成濾波移相電路后，串接二極管D1和電阻R2、R3分壓電路接至比較器F1與參考電壓比較后產(chǎn)生中斷信號構成。
3.根據(jù)權利要求1所述調(diào)功器，其特征在于有電源電壓反饋回路(7)接電源整流直流電源電路和單片機(2)，反饋回路(7)是由二個比較器F及外圍電阻組成的差值比較電路構成。
4.根據(jù)權利要求1所述調(diào)功器，其特征在于信號回路(4)是由測量負載溫度的調(diào)節(jié)控制儀和模擬溫度電壓信號的電位器W接轉換開關K構成，實現(xiàn)自動或手動控溫。
專利摘要本實用新型屬于控制交流電功率輸出的裝置，它是采用晶閘管串接在電源與負荷之間，其晶閘管的控制器采用單片機數(shù)字控制，使晶閘管在電源過零時觸發(fā)導通并通過改變觸發(fā)可控硅的過零脈沖數(shù)，實現(xiàn)電功率的調(diào)節(jié)，且具備整數(shù)周波的控制的性能和良好的電源電壓波動補償，它具有線路簡單、可靠性高，對電網(wǎng)波形影響小的優(yōu)點，適用于阻性負載電爐的控溫，并可用于帶感性負載。
文檔編號H02M1/06GK2112227SQ9123169
公開日1992年8月5日 申請日期1991年12月18日 優(yōu)先權日1991年12月18日
發(fā)明者巫頤華, 譚澤水 申請人:湖南省湘潭市整流設備廠