多單片機直流電源控制板設(shè)計 2011-05-07 06:02:56來源:互聯(lián)網(wǎng)
　0 引 言

　　多單片機直流電源控制板包括A/D采集與轉(zhuǎn)換、測量、顯示、同步、自動相序判定、移相觸發(fā)、過流/ 過壓保護、缺相檢測等部分，與整流變壓器，蓄電池，儀表等部件一起構(gòu)成成套裝置。裝置有充電、穩(wěn)流、穩(wěn)壓等工作方式，可供發(fā)電廠，變電站，醫(yī)院，工廠等部門用作控制，操作或照明的直流電源。多單片機電源控制系統(tǒng)硬件電路簡單清晰，數(shù)字觸發(fā)脈沖精度高，系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快、性能指標和可靠性高。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1. 1 整流變壓器及主電路

　　整流變壓器及主電路的電路如圖1 所示。多單片機直流電源控制系統(tǒng)的變流主電路是三相橋式全控整流電路，整流變壓器一次側(cè)控制保護器件有繼電器、控制開關(guān)、熔斷器、電源指示燈等，一次側(cè)接380V交流電源。變壓器二次側(cè)作為三相橋式全控整流電路供電電源，主電路中有六個晶閘管，該電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖電路必須滿足以下條件：

　　

點擊看大圖

　　圖1 整流變壓器及主電路

　?。?1） 觸發(fā)脈沖必須與主回路電源同步并有一定的移相范圍;（ 2） 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，以保證被觸發(fā)的晶閘管可靠導通;（ 3） 觸發(fā)脈沖的前沿應(yīng)盡量陡并具有足夠的功率。

　　1. 2 電源控制板硬件框圖

　　直流電源控制板由四片51 系列單片機組成，分別為GMS97C52，GMS97C51 和兩片AT89C2051。

　　GMS97 系列單片機由韓國LG 公司生產(chǎn)，與TntelMCS 51 系列單片機兼容，且具有低功耗、價格便宜、OT P（ One Time Pro grammable） 等特點。電源控制板硬件框圖如圖2 所示。

　　

點擊看大圖

　　圖2 電源控制板硬件框圖

　　四塊單片機功能簡介如下：

　?。?1） U18 （ （ AT89C2051） 用于接收交流電壓，形成矩形同步脈沖，送U 20轉(zhuǎn)發(fā)移相脈沖; 同時用于判別相序、檢測斷線功能。

　?。?2） U20 （ GMS97C52） 用于A/ D 采集測量，將采集到的測量值進行數(shù)字濾波后與整定值比較，根據(jù)偏差值修改控制量，從而達到調(diào)整電流電壓的目的。同時將人機聯(lián)系的輸入值、修改電壓、電流的整定值存儲于E2 PROM，顯示參數(shù)和故障信息。

　　（ 3） U19 （ GMS97C51） 是供遠控或成組用，接收遠方控制信息并傳輸給U20 （ GMS97C52） ，同時處理由U20輸入的報警信息。

　　（ 4） U23 （ A T89C2051） ，接收移相脈沖，調(diào)整其寬度，輸出雙窄脈沖觸發(fā)晶閘管。

　2 硬件設(shè)計

　　2. 1 同步脈沖形成電路

　　在三相橋式全控整流電路中，控制角是對應(yīng)的線電壓過零點，從全控橋整流電路4# ，6# ，2 # 晶閘管的K 端子分別取得abc 三相相電壓接入電路K2 c，K6 b，K4 a端子，如圖3 所示。該電路將兩相電壓接入光電耦合器U 32 ，U32 的4 腳輸出信號的負跳變時刻即為各相晶閘管能觸發(fā)導通的最早時刻，即在此時刻，配合中斷，從而實現(xiàn)同步。另外，因為三相電源相位互差120 ，可以分析出，無論電源進線接入的順序如何，相序關(guān)系只有正序和負序兩種，在軟件中可對其進一步判別并對應(yīng)發(fā)出正確的六路觸發(fā)脈沖信號。

　　2. 2 驅(qū)動電路

　　圖4 電路中RV6 ，R V12 ，C+ 12 起分流作用，能提高觸發(fā)電路的抗干擾能力，U 6 為輸出級功放晶體管，對來自單片機的觸發(fā)脈沖進行功率放大，T8 是脈沖變壓器，L7 指示晶閘管工作情況，CF6和RL7能提高晶閘管抗干擾能力，降低門極輸入阻抗。

　　

點擊看大圖

　　圖3 同步脈沖形成電路原理圖