课程设计（论文）-交流电力控制调节器设计.doc

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1、西华大学课程设计说明书说明书 目 录1.前言12系统总体方案设计22.1 方案比较22.2 方案论证62.3 方案选择73.单元模块电路设计83.1有源带通滤波器的设计83.2 同步信号整形电路83.3 脉冲形成电路93.4 高频脉冲调制电路103.5 六脉冲形成电路113.6 脉冲驱动电路123.7 晶闸管控制电路133.8 移相控制电路1439电源电路设计153.10 特殊元器件介绍173.10.1 集成触发电路TCA785173.10.2 六路双脉冲形成器KC41193.10.3 温度传感器MAX6611204. 系统调试225系统功能和指标参数2451 系统功能245.2 指标参数24

2、6.设计总结256.1设计小结256.2 设计的收获体会25致 谢26【参考文献】27附录：交流调压器电路总图281.前言60年代以前，作为交流功率（或电压）控制器（或调节器）的，主要有接触器、接触调压器、感应调压器、移圈式调压器和饱和电抗器等设备。它们的共同特点是采用以电磁原理为基础的铁心与线圈结构。然而，晶闸管的出现，使60年代的交流控制器增添了崭新的品种晶闸管交流电力控制调节器。晶闸管交流电力控制调节器在自动控制系统中的作用，实际上相当于一个在信息处理控制中心与交流负载之间的接口，在系统中起到了承上启下、强弱电交接转换的作用。不难想象在这种先进的自动控制系统中，如果换用接触调压器、感应调

3、压器或移圈调压器，由于这些产品的电磁及机械结构的灵敏度差、惯性大，必然会使整个系统的控制质量大为逊色。然而晶闸管交流电力控制调节器却为自动控制系统提供了高精度及高动态指标的可能。所谓的晶闸管交流电力控制调节器就是通过对晶闸管的控制，可把固定的交流电压转换成可调的交流电压。根据对晶闸管的不同触发控制，可分为以下三种情况：1） 移相触发控制。在电源电压的每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压器。2） 过零触发控制。这种电路是将负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率，这种电路

4、称为交流调功器。有全周波连续式和全周波间隔式两种型式。3） 通断控制。把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和断开电路的作用，这就是交流电力电子开关。交流电力控制调节器广泛应用于电炉的温度控制、舞台灯光的调节、中小功率异步电动机小范围调速以及电解电镀中整流变压器的一次绕组电压控制等。作为交流电力电子开关，它可以控制交流电机间隙运行，也可控制电机正反转。由于它属于无触点开关，所以没有火花及拉弧现象。2系统总体方案设计2.1 方案比较方案一、采用交流调功电路来实现电炉的温度控制。如果在单相或三相电路中将一对反并联晶闸管或一只双向晶闸管串接在电源与负载之间，并在设定运行周期内改

5、变触发晶闸管的过零脉冲数目，就可以控制晶闸管的导通周波数（导通比），借以平滑地调节输出功率P2的大小。P2与导通比Ka的函数关系为：；式中，=设定运行周期（s）；f=电源频率（Hz）；n=设定运行周期内的导通周波数；=额定输出容量；m=相数；=每相额定负载电压（V）；=每相额定负载电流（V）；=，导通比。图2.1为半周波控制的交流调功器用于温度控制的原理方框图。图中，点画线部分为调功器。快速熔断器FU、反并联晶闸管VT、电流互感器TA等组成调功器主电路。零脉冲电路（1）、导通比电路（2）、过流截止电路（3）、“与”门电路（4）和脉冲变压器（5）组成晶闸管控制电路。电炉负载RL，温度传感器BST

6、及PID调节器通过外控开关S与调功器组成闭环控制，可自动调节电路温度。“与”门电路（4）接受三个信号。首先是电路（1）发出的与电源电压波形过零点同步的触发脉冲，即“零脉冲”信号；其次是电路（2）周期性输出的高电平连续可调的导通比（占空比）信号；第三是过电流截止信号。只要主电路没有出现过电流，电路（3）就输出高电平，“与”门电路与脉冲变压器均输出与电源电压过零点同步的、数目连续可调的触发脉冲，使VT相应导通。所以，调功器输出功率可在零与全功率（导通比为1，既连续导通时的输出功率）输出之间平滑可调。如果主电流发生过流，过流截止电路（3）从电流互感器测知过流信号并立即动作，输出低电平信号，使双向晶闸

7、管截止。快速熔断器RD对主电路实行短路保护，发生过流时，过流截止能在RD动作之前截止电流，增加了一次保护。 图2方案一原理方框图方案二、采用交流调压器实现电炉的温度控制。它采用集成电路TCA785来触发晶闸管的导通。图中，虚线框内为交流调压器，快速熔断器和双向晶闸管构成调压器主路，有源滤波器、同步整形电路、脉冲调制电路、TCA785、六脉冲形成电路、脉冲驱动电路构成晶闸管控制电路。电炉负载RL，温度传感器及PID控制器通过外控开关S与调压器组成闭环控制，可自动调节电路温度。有源滤波器只允许50Hz左右的频率通过，而将其它频率成分滤掉，这样可以保证三相同步，而且还有效抑制了电网干扰因素的影响。整

8、形电路的作用是把正弦波同步电压与零电平比较变为同周期的方波信号，经此处理使触发器的工作与同步电压的幅值和正弦波的波形失真与否没有多大关系。交流电源快速熔断器双向晶闸管负载RL温度传感器器PID控制器脉冲驱动电路同步变压器有源滤波器同步整形电路六脉冲形成电路脉冲调制电路TCA785 图2.2 方案二原理方框图 方案三、采用MOC3061过零触发晶闸管构成炉温控制系统。MOC3061 系列光电双向可控硅驱动器是一种新型的光电耦合器件, 它可用直流低电压、小电流来控制交流高电压、大电流。用该器件触发晶闸管,具有结构简单、成本低、触发可靠等优点。图2.3是电路原理图。该电路由锯齿波发生器，电压控制占空

9、比调节电路和光电隔离过零触发电路组成。图中恒流充电电容器C4及单结晶体管VT11组成锯齿波发生器，以单运放IC4作比较器，将来自手动设定器或控温仪表的0-8V（可由0-10mA转换而来）控制信号与锯齿波电压比较。当控制电压高于锯齿波电压时，IC4输出为低电平，驱动MOC3061（三相触发时为3个输入端串联）的输入LED工作。 三相电压按A、B、C相序，则线UAB、UBC、UCA、每隔60顺序过零。当LED电流作用时，在三相中线电压先过零的任意两相将同时触发导通（如UAB先过零，则A、B相先触发导通）。第三相（C相）将在与其相序最近的A相电压等于其相电压（UCA=0）时导通。这就保证了无论负载是

10、星形接法还是三角形接法，都是零电流出发导通。当LED电流为零时，三相中的任意之间的电流降到保持电流以下时，这两相将截止，剩下的一相也将在同一时刻截止。另外39 电阻和0. 01F 电容组成浪涌吸收电路,防止浪涌电压损坏双向可控硅。 图2.3 方案三原理方框图方案四、采用全数字移相触发电路构成交流调压器。整个电路按功能可分为AD转换模块、移相模块、脉冲产生模块、缺相保护模块、时钟模块、脉冲放大和隔离模块等六个模块组成。 其电路原理框图如图2.4所示。该电路在工作时，首先使正弦交流电压经过过零比较器以产生工频方波A并进入移相模块，同时将外部控制电压经过AD转换的数字量也送人移相模块，然后由移相电路

11、根据AD转换的结果和相对于工频方波的正负半周移动相应的角度后产生一窄脉冲PA(PAl、PA2)；再在PA的上升沿来触发脉冲产生电路以在相同的位置产生要求的脉宽的脉冲GA(GA1、GA2)；此脉冲经过时钟电路调制后产生要求的输出脉冲(OA1，OA2)。另外，缺相保护电路可对三相电源的相序和缺相进行检测，当缺相或相序混乱时，保护模块将输出控制信号，禁止输出并给出相应的指示。移相角度由外界控制电压VCON控制；采样脉冲Sample-pulse可由施密特电路产生，通过调整电阻和电容值可获得任意的采样频率。交流电源快速熔断器反并联晶闸管电炉负载频率采样电路温度传感器PID调节器缺相保护电路脉冲产生电路过

12、零比较器脉冲放大和隔离电路A/D转换器移相电路时钟电路 图2.4 方案四原理方框图2.2 方案论证 晶闸管交流调功器不能平滑调节电压，不能用普通电压表，电流表测量，在晶闸管断续通断时，电源变压器和负载受到电流通断冲击，且负载电流中存在次谐波（频率低于基波的谐波）分量，所以调功器的应用范围受到一定的限制。但晶闸管交流调功器，以改变周期内周波数连续控温，精度高，温度波动小，是一种新型的控温方式；其采取正弦波过零触发方式；输出为完整的正弦波，因而其辐射干扰、传导干扰和负载电流的瞬态浪涌也最小；其运行时无噪音，寿命长，效率比电磁装置高（达99%），功率因数也较高,有利于节约电能。而晶闸管交流调压器正好

13、与之相反，两者各有优缺点。 目前国内较多采用TCA785组成的模拟式触发电路和单片机组成的数字式触发电路。数字式触发电路触发效果好，但触发板本身适应电网电压波动能力较差，时常烧毁，且造价较高；模拟式触发电路容易受电网中各种因素影响，触发效果差一些，脉冲放大器易发热，触发功率低，影响了模拟式触发板的应用。2.3 方案选择 综上所述,晶闸管交流调压器能够平滑地调节电压,而调功器能够连续地调节输出功率,在控温系统中比调压器控温精度高,但在调功器的两个方案中,一个设计起来比较复杂,一个设计较简单,在方案框图中已给出具体电路,因此,本设计决定采用调压器;至于数字式触发电路,虽然触发效果好，但触发板本身适

14、应电网电压波动能力较差，时常烧毁，且造价较高,尽管模拟式触发电路也有缺点,但只要经过改进就可得到改善,因而本设计采用模拟式触发晶闸管交流调压器.3.单元模块电路设计3.1有源带通滤波器的设计 当负载电流大于l0A或电网电压波形畸变时，从示波器观察到三相交流输入ABC三相电压和经过降压限幅后进入TCA785的输出电压UTA、 出现了不同步，造成触发后的直流输出波形出现了缺相或波头波尾参差不齐，且各相交替出现波形长短不齐，输出电压不稳，交流纹波增大，并影响到整流变压器，使整流变压器噪音增大，不能达到直流电源对稳压精度的要求。采用有源带通滤波器就可很好的解决这个问题。该电路工作原理是：交流电压经降压

15、电阻降压后输入有源带通滤波器的输入端，通过公式计算选择好各元件参数，就可只允许50 Hz左右的工频信号通过，其它频率的信号则迅速衰减，有效地抑制了电网中各种谐波对触发板的干扰，使输入信号ABC三相电压与输出信号同步。 图3.1 有源带通滤波器3.2 同步信号整形电路从同步变压器过来的信号都是正弦信号，由于是利用检测过零点的原理来实现同步的，因此，如果正弦波的幅值过小，那么，就不能提供清晰的过零点，同时，电磁干扰也可能导致过零点检测错误，但是，正弦波的幅值过大又会超过芯片的同步电压输入范围，所以应当将同步信号整形成方波，具体的整形电路如图所示。图3.2中运算放大器(LM324)用作比较器，其作用

16、是把正弦波同步电压与零电平比较变为同周期的方波信号，当同相输入端电压大于反相输入端电压时,运放输出和电源正电压相同的高电平,当同相输入端电压小于反相输入端电压时,运放输出和电源负电压相同的低电平,经此处理使触发器的工作与同步电压的幅值和正弦波的波形失真与否没有多大关系。 图3.2 同步信号整形电路3.3 脉冲形成电路图3.3中专用集成电路TCA785担当触发脉冲的形成环节，它的脚13接高电平则输出为窄脉冲，脉冲的宽度由脚12所接的电容Cp决定，脚11为移相电压输入端，脚5为同步电压输入端，脚15与脚14分别为对应同步电压负正半周的触发脉冲输出端，在TCA785的内部集成了给脚10外接的电容充电

17、的恒流源，该恒流源输出电流的大小由其引脚9对接地端(引脚1)所接电阻的大小唯一决定，图3.3中引脚9通过电阻接地，因而采用的是内部恒流源,恒流源的输出电流给电容CT充电形成锯齿波，该锯齿波与脚11输入的移相控制电压进行比较，从而形成移相触发脉冲。图1中C4与C为抗干扰电容，而整流管D1与D2是因为TCA785单电源工作用来削波的，也就是说TCA785单电源工作时要求的同步电压峰值为O7V。 图3.3 脉冲形成电路3.4 高频脉冲调制电路 大多数触发板在TCA785的脉冲禁止端加的是5 V直流电压，脉冲禁止端的工作原理是：当电压小于25 V时，起封锁作用，TCA785不发脉冲，当电压大于25 V

18、时，不起封锁作用，TCA785输出脉冲，这样就造成脉冲放大器长期工作在导通状态，功耗过大而严重发热。为了解决这个问题可以在TCA785的脉冲禁止端加上由NE555组成的高频脉冲调制器。该电路是由NE555构成的占空比可调的多谐振荡器,接入两只二极管D1,D2后,电容C的充放电回路分开,放电回路为D2, ,内部三极管T及电容C,放电时间为 (3.4.1),充电回路为,D1,C,充电时间为 (3.4.2),输出脉冲的频率为 (3.4.3),调节电位器RP可以改变输出脉冲的占空比,但频率不变. 根据式(3.4.1)及(3.4.2)可得占空比为 。式中, 由RP上部分和R9构成, 由RP下部分和R10

19、构成。因此合理选择RC的大小，使输出脉冲频率为20 kHz左右，调节电位器R 使输出脉冲占空比为1：4，即脉冲宽度只占整个周期的14，这样TCA785的输出脉冲就变成了频率与其相同的高频调制脉冲，不仅抑制了干扰信号，而且使三极管的导通时间变为原来的四分之一，降低了功耗，消除了三极管发热现象。图3.4 高频脉冲调制电路3.5 六脉冲形成电路 由TCA785形成的脉冲触发电路用于三相触发晶闸管时需要把它变成六脉冲输出,因而就需要六脉冲产生电路进行脉冲变换.本电路采用六路双脉冲发生器KC41.使用集成器件的好处是电路简单,易于调试. 6路双脉冲形成器集成电路KC4l在此处用来把三相6路单脉冲变换成为

20、6路相位彼此互差60的双窄脉冲。电路如图示:图3.5 六脉冲形成电路3.6 脉冲驱动电路脉冲驱动电路包括脉冲放大器和脉冲变压器，多数的驱动电路都采用如图3.5.1所示的电路，因TCA785输出脉冲不是高频脉冲，所以脉冲变压器和脉冲放大器经常处于导通状态，且电流较大，发热严重，造成脉冲变压器体积较大，驱动能力差，不能驱动大功率可控硅。 图3.6.1 常见的晶闸管触发电路改进后的驱动电路原理如图3.5.2所示，因TCA785输出脉冲为高频调制脉冲，所以脉冲变压器要采用高频变压器，体积小，不发热，易安装；二极管DID3均采用快速二极管。该驱动电路工作原理是：当TCA785有脉冲输出时，三极管立即进入

21、导通状态，由于电容的瞬间短路作用，使得脉冲变压器的副边得到的信号为+24 V的尖峰脉冲，它可用作可控硅的强触发脉冲，加快其导通速度，提高触发的可靠性。而后TCA785输出的高频调制脉冲使得变压器副边得到持续的幅值较低的高频调制脉冲，继续给可控硅提供触发脉冲，以提高电流断续时可控硅工作的稳定性，同时也降低了驱动电路的功耗。 图3.6.2 脉冲驱动电路3.7 晶闸管控制电路采用双向晶闸管控制三相负载.图中给出的是三相四线联结方式,也可以接成其它方式,在这种方式中因中线电流大,大容量设备中不宜采用.图中的晶闸管采用了简单的保护措施,可以有效地抑制电压上升率和电流上升率。采用快速熔短器能够简单地抑制过

22、电流。电流上升率的抑制：晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域局部电流密度很大然后以0.1mm/s的扩展速度将电流扩展到整个阴极面若晶闸管开通时电流上升率di/dt过大会导致PN结击穿必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。电压上升率的抑制：加在晶闸管上的正向电压上升率dv/dt也应有所限制,如果dv/dt过大由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流该电流可以实际上起到触发电流的作用使晶闸管正向阻断能力下降严重时引起晶闸管误导通。 为抑制dv/dt的作用可以在晶闸管两端并联RC阻容吸收回路。 图3.7 晶闸管控制电路3.8 移相控制

23、电路 移相控制电路可以采用PID调节器、自动温度控制仪等精密测量仪器，本设计只采用简单的温度传感器来构成移相控制电路。电路如图示。它由温度传感器MAX6611和放大器构成。该电路由MAX661 1及运放CA3140组成。CA3140组成减法电路， 其输出电压。与同相端输入电压 及反相端输入电压的关系为：=（-）现 接NAX661l的TAMP端，即=1.2V+(16(mV/)T),反相端 接由MAX6611基准电压(=4.096V)的分压端(分压端调到12V)。则=1.6(mV/)T. 在0+l25测温范围内，运放输出电压为02v。为保证测量的精确度，4个l00kQ电阻应采用l精度的金属膜电阻。

24、电路不经标定也可以应用。若要提高一些精度，可作简单元的调整：在0（冰与水共融体）中放入传感器，等温度平衡后，调47K的电位器，使输出为0V即可。 图3.8 移相控制电路39电源电路设计 图3.4.1 直流稳压电源的组成框图 1）电源变压器：将220V,50HZ的交流电压转换成24V整流电路2）滤波电路：利用电感和电容的阻抗特性，将整流后的单向脉动电流中的交流分量滤去，使单向脉动电流变换成平滑的直流电。3）稳压电路：当电网电压波动或负载的变动会导致负载上得到的直流电不稳定，影响电子设备的性能，用稳压管，即采用一些负反馈方式的稳压电路，使之自动调节不稳定因素，从而得到稳定电压本图中电解电容的作用是

25、：减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。二极管的作用是保护稳压器。当输入端短路时，给输出电容器C5一个放电通路，防上C3两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be结击穿而捐坏。小电容的作用是防止自激振荡，即用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，后面的电容有存储能的作用. 供电部分输入220V、50HZ的交流电，经过整流滤波后得到+24V的比较平稳的直流电供给脉冲驱动部分，然后再经过滤波、稳压得到+15V的直流电，供给除了温度传感器部分的电路电源，电流最大为400mA； LM7815和LM7805负载重，功率大，加装了散热片，LM7915则不需要散热片，这

26、样在保证了性能的同时也降低了成本，对于电容的选择要考虑LM7815 、LM7805 和LM7915最小允许电压降Ud,电网的波动。参数计算：1）允许纹波峰峰值t=18*1.414(1-10%)-0.7-Ud-15=4.9VC=I*t/U=1430f选取滤波电容C=2200/30f2）+15V电源允许的最大纹波峰峰值t（max）=9*1.414(1-10%)-1.4-2.3-5=2.76V C=I*t/U=3600f 选取滤波电容C=4700/16f 图3.9 电源电路3.10 特殊元器件介绍3.10.1 集成触发电路TCA7851主要设计特点 TCA785的基本设计特点有：能可靠地对同步交流电

27、源的过零点进行识别，因而可方便地用作过零触发而构成零点开关；它具有宽的应用范围，可用来触发普通晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管及作为功率晶体管的控制脉冲，故可用于由这些电力电子器件组成的单管斩波、单相半波、半控桥、全控桥或三相半控、全控整流电路及单相或三相逆变系统或其它拓扑结构电路的变流系统；它的输入、输出与CMOS及TTL电平兼容，具有较宽的应用电压范围和较大的负载驱动能力，每路可直接输出250mA的驱动电流；其电路结构决定了自身锯齿波电压的范围较宽，对环境温度的适应性较强，可应用于较宽的环境温度范围(-25+85C)和工作电源电压范围(-0.5+18V)。 2极限参数 (1)电源电压：+81

28、8V或49V； (2)移相电压范围：0.2VVS-2V; (3)输出脉冲最大宽度：180； (4)最高工作频率：10500Hz； (5)高电平脉冲负载电流：400mA； (6)低电平允许最大灌电流：250mA； (7)输出脉冲高、低电平幅值分别为VS和0.3V； (8)同步电压随限流电阻不同可为任意值； (9)最高工作频率：10500Hz； (10)工作温度范围：军品 -55+125 工业品 -25+85 民品 0+703.引脚功能及内部电路图TCA785是双列直插式的16引脚大规模集成电路。它的引脚排列如图所示。 图3.10.1各引脚的名称、功能及用法如下: 引脚16(VS)：电源端。使用中

29、直接接用户为该集成电路工作提供的工作电源正端。 引脚1(OS)：接地端。应用中与直流电源VS、同步电压VSYNC及移相控制信号V11的地端相连接。 引脚4(Q1)和2(Q2)：输出脉冲1与2的非端。该两端可输出宽度变化的脉冲信号，其相位互差180，两路脉冲的宽度均受非脉冲宽度控制端引脚13(L)的控制。它们的高电平最高幅值为电源电压VS，允许最大负载电流为10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时，电路自身结构允许其开路。 引脚14(Q1)和15(Q2)：输出脉冲1和2端。该两端也可输出宽度变化的脉冲，相位同样互差180，脉冲宽度受它们的脉宽控制端引脚12(C12)的控制。两路脉冲输出高电平的最

30、高幅值为VS。 引脚13(L)：非输出脉冲宽度控制端。该端允许施加电平的范围为-0.5VVS，当该端接地时，Q1、Q2为最宽脉冲输出，而当该端接电源电压VS时，Q1、Q2为最窄脉冲输出。引脚12(C12)：输出Q1、Q2脉宽控制端。应用中，通过一电容接地，电容C12的电容量范围为1504700pF，当C12在1501000pF范围内变化时，Q1、Q2输出脉冲的宽度亦在变化，该两端输出窄脉冲的最窄宽度为100s，而输出宽脉冲的最宽宽度为2000s。 引脚11(V11)：输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中，通过输入电阻接用户控制电路输出，当TCA785工作于50Hz，且自

31、身工作电源电压Vs为15V时，则该电阻的典型值为15k，移相控制电压V11的有效范围为0.2VVs-2V，当其在此范围内连续变化时，输出脉冲Q1、Q2及Q1，Q2的相位便在整个移相范围内变化，其触发脉冲出现的时刻为 trr=(V11R9C10)/(VREFK) 式中 R9、C10、VREF 分别为连接到TCA785引脚9的电阻、引脚10的电容及引脚8输出的基准电压 K 常数 为降低干扰，应用中引脚11通过0.1F的电容接地，通过2.2F的电容接正电源。 引脚10(C10)：外接锯齿波电容连接端。C10的实用范围为500pF1F。该电容的最小充电电流为10A。最大充电电流为1mA，它的大小受连接

32、于引脚9的电阻R9控制，C11两端锯齿波的最高峰值为VS-2V，其典型后沿下降时间为80s。 引脚9(R9)：锯齿波电阻连接端。该端的电阻R9决定着C10的充电电流，其充电电流可按下式计算： I10=VREFK/R9 连接于引脚9的电阻亦决定了引脚10锯齿波电压幅度的高低，锯齿波幅值为： V10=VREFKt/(R9C10) 电阻R9的应用范围为3300k。 引脚8(VREF)：TCA785自身输出的高稳定基准电压端。负载能力为驱动10块CMOS集成电路，随着TCA785应用的工作电源电压VS及其输出脉冲频率的不同，VREF的变化范围为2.83.4V，当TCA785应用的工作电源电压为15V，

33、输出脉冲频率为50Hz时，VREF的典型值为3.1V，如用户电路中不需要应用VREF，则该端可以开路。 引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出的两个逻辑脉冲信号端。其高电平脉冲幅值最大为VS-2V，高电平最大负载能力为10mA。QZ为窄脉冲信号，它的频率为输出脉冲Q2与Q1或Q1与Q2的两倍，是Q1与Q2或Q1与Q2的或信号，QV为宽脉冲信号，它的宽度为移相控制角+180，它与Q1、Q2或Q1、Q2同步，频率与Q1、Q2或Q1、Q2相同，该两逻辑脉冲信号可用来提供给用户的控制电路作为同步信号或其它用途的信号，不用时可开路。 引脚6(I)：脉冲信号禁止端。该端的作用是封锁Q1、Q2及Q1、

34、Q2的输出脉冲，该端通常通过阻值10k的电阻接地或接正电源，允许施加的电压范围为-0.5VVS，当该端通过电阻接地，且该端电压低于2.5V时，则封锁功能起作用，输出脉冲被封锁。而该端通过电阻接正电源，且该端电压高于4V时，则封锁功能不起作用。该端允许低电平最大灌电流为0.2mA，高电平最大拉电流为0.8mA。 引脚5(VSYNC)：同步电压输入端。应用中需对地端接两个正反向并联的限幅二极管，该端吸取的电流为20200A，随着该端与同步电源之间所接的电阻阻值的不同，同步电压可以取不同的值，当所接电阻为200k时，同步电压可直接取220V。 3.10.2 六路双脉冲形成器KC41 KC41 六路双

35、脉冲形成器是三相全控桥式触发线路中必备的电路，具有双脉冲形成和电子开关控制封锁双脉冲形成二种功能。 KC41 电路是脉冲逻辑电路，内部电路原理图如下。当把移相触发器输出的触发脉冲输入到KC41 电路的“1”“6”端时，由输入二极管完成了补脉冲，再由T1T6 进行电流放大分六路输出。补脉冲按21，32，43，54，65，16 顺序排列组合。T7 是电子开关，当控制“7”端接逻辑“0”电平时T7 截止，各路有输出触发脉冲。当控制“7”端接逻辑“1”电平（+15V） 时，T7 导通，各路无输出。 图3.10.23.10.3 温度传感器MAX6611 MAX661是MAXIM公司今年推出的新器件，是一

36、种带基准电压的温度传感器.该器件主要特点：测温范围-40-+125 ； 灵敏度16mV ，工作电压(单电源)45-55V；低功耗， 静态电流典型值150p,A；有关闭控制，在关闭状态时耗电小于1 A；在25 时，测温精度1 。在-10-+55范围，测温精度24 (在40范围内)， 在-40125 范围内，最大误差5 ；基准电压源4096V(可输出1mA)，其温度系数10ppmC.管脚排列及功能.MAX66ll的管脚排列如图所示。各管脚功能如下：V (1脚)、GND(2、6脚)分别为电源正负极；SHDN(3脚)关闭控制端，低电平有效(05V)，若此功能不用时此端接VCC；TEMP (4脚)温度输

37、出端；REF(5脚)基准电压输出端。输入特性及基准电压MAX6611的输出电压V1E 与测量温度T成线性关系，其关系式为：= 12V+(TCx16mVPC)式中16mVC是该传感器的灵敏度。在40时输出电压V 加P=056V，在0C时V1E =12V，在100时，=28V。基准电压VREF=4096V是温度传感器灵敏度的256倍度，它与模数转换器是配合的，使得在8位模做转换器时， 其最低有效位(LSB)等值 ；在10位模数转换器时，其最低有效位等值025 。图3.10.3 MAX6611管脚功能4. 系统调试滤波电路中各电阻电容的参数非常重要，特别是各相相对应的元件，必须采用高精度元件或经过仔

38、细挑选参数一致的元件，否则将出现三相不完全同步，通过示波器观察到的输出波形将不整齐，纹波稍大。因此为了保证三相输入输出完全同步，提高触发电路工作的可靠性，必须对各元件参数进行筛选。将输入信号为Vi=50V左右,其频率可变的交流电压输入到有源带通滤波器中,用频谱仪观察电路的幅频特性,看它是否具有很好的滤波作用,主要看它的带宽,中心频率以及衰减速率是否达到要求.如不满足,可用以下几个公式修改元件参数(也可参考谢自美 主编 电子线路设计、实验、测试): (4.1) (4.2) (4.3)在调试好带通滤波器之后，将输入信号为幅值可变，而频率为50Hz的交流电压输入到滤波器电路，用示波器观察运放LM32

39、4的输出电压，正常情况下看到的是方波信号，幅值为15V左右。完成上述两个步骤以后，对于集成触发电路的调试工作就比较容易了。将从同步整形电路出来的同步信号接到TCA785的同步信号输入端（5脚），给芯片通以+15V的直流电压，然后用示波器观察各引脚输出波形。然后调节移相控制电压的大小，观察触发脉冲是否能够移相。然后给高频脉冲调制电路加上+15V的直流电，用示波器观察它的输出频率，看是否满足频率为20KHz左右，如不满足可适当调整RC的阻值。之后，仔细调节RP的阻值，使占空比为1/4左右。做好这几步工作后，将高频调制信号加到TCA785的脉冲封锁端（6脚），用示波器观察TCA785的脉冲输出端（1

40、4、15脚），看电路是否具有脉冲封锁功能。以上工作做好以后也就完成了单相触发电路的调试工作，至于三相电路的调试和单相的调试一样，不再赘述。但要注意，每一相都有同步变压器、滤波电路、整形电路、触发电路；高频调制电路只用一块电路就行了，信号输出端分别连到TCA785的6脚，移相控制电路也是一样。用示波器观察KC41的输出端应该是六路相位互差60的双窄脉冲。将这六路双窄脉冲接到脉冲驱动电路就可以驱动双向晶闸管了。5系统功能和指标参数51 系统功能 本电路设计的是通用的无触点电力电子装置，能够实现对交流负载的电压控制。该装置能够与调节仪表配套使用，自动控制各种三相大功率电阻炉的温度，实现温度的自动控制

41、，并具有自动和手动双重控制方式。5.2 指标参数 由TCA785构成的三相触发电路所能实现的移相范围为5-175。TCA785在同步信号、高频调制信号和移相调整信号的共同作用下，产生的6组触发脉冲，用示波器观测其触发效果，波头波尾齐整，从零到最大的反复调节过程中，未出现任何跳跃和干扰波形，即使在三相电压严重不平衡时，脉冲不平衡度不大于2o，脉冲移相范围为5-175，完全可与数字式触发板相媲美，通过移相调整电路既可实现自动控制，又可通过PLC(可编程控制器)实现微机控制；且成本低(仅为数字式触发电路的四分之一)，抗干扰性强，交流纹波小于05 V。6.设计总结6.1设计小结此次课程设计经过为期2周

42、的不懈努力，目前基本达到了预期的要求，通过对整个系统的调试，可得到如下结论：交流电力调节控制器可采用多种方案来实现，根据触发方式的不同可以分为移相式触发和过零式触发，根据触发信号的不同可以分为模拟式触发和数字式触发。各种触发方式各有优缺点。本设计采用模拟式移相触发，即交流调压器，它能够很好的调节负载电压，但控温精度不如调功器的好，但它不存在低次谐波干扰，在控制晶闸管能断时不会对电源变压器和负载电流产生通断冲击。本设计采用TCA785构成触发电路，并在传统电路的基础上做了些改进，如用滤波器滤除不是工频为50Hz的谐波，从而具有了一定的抗干扰能力，采用高频脉冲调制来控制触发脉冲的输出，从而降低了脉

43、冲变压器的功耗。系统结构比较复杂，但可靠性高，移相范围宽，实用效果良好。6.2 设计的收获体会在本次设计中，首先是加强了我对晶闸管触发控制的掌握，这方面是目前比较热门的话题，通过这次的课程设计也增加了我对电力电子的兴趣。其次，在设计的过程中，经过多方查阅资料，使我认识了各种不同的专用集成触发电路，如KC系列、KJ系列，以及TCA785、787等。通过对方案比较、集成电路比较，我最终确定了使用TCA785来构成触发电路。不过很遗憾的是本设计没能采用单片机来控制系统，主要是因为我对单片机软件编程不十分在行。最后，我认为自己的设计还是不够完美，其中还有一些地方应该得到改进，我相信在以后的学习中我会更加努力，希望在电路设计方面有所发展。致 谢感谢王光宇老师的指导。在设计和论文写作过程中，我始终得到老师的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了提高。最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学。【参考文献】1.电气传动自动化手册天津电气传动设计研究所编著，北京：机械工业出版社，1992.92.电力电子技术黄俊、王兆安主编，北京：机械工业出版社，1994.103.检测与转换技术常健生主编，北京：机械工业出版社，2000.24.模拟电子技术康华光主编，北京：高等教育出版社，1999.6附录：交流调压器电路总图 第 28 页