基于可控硅交流可调变压器.docx

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基于可控硅交流可调变压器

[摘要]

目前利用的交流可调电压源,普遍是改变自耦变压器滑动触点位置的调压方式。

其调压精度低，响应速度慢，结构复杂,靠得住性差。

本设计将探求一种新型交流调压稳压技术，用一片89C51单片机作操纵器，通过采纳整周波过零关断和触发技术，对自耦变压器的次级不等量输出。

绕组用双向可控硅进行组合操纵，从而输出可调交流电压，由于没有滑动触点且可控硅采纳过零触发，输出的交流电压波形是持续不断，且几乎不失真的，也不产生高次谐波的空间辐射。

[关键词]单片机；过零触发；可控硅开关；交流调压

[Abstract]Atpresenttheuseoftheexchangeadjustablevoltagesource,thegeneralistochangetheauto-transformersslidingcontactlocationofthesurgeway.Surgeofitslowaccuracyinresponsetoslow,complexstructures,poorreliability.Thedesignwillexploreanewtypeofexchangeregulatorregulatortechnology,witha89C51microcontrollerforthecontroller,throughtheuseofthewholecycleoffandonthetrigger,theauto-transformersub-rangingoutput.Windingwithtwo-waycombinationofSCRcontrol,outputvoltageadjustableexchange,intheabsenceofslidingcontactandtheuseofSCRistriggered,theoutputvoltageoftheexchangewascontinuing,andreallyalmostyet,norhaveahighHarmonicspaceradiation.[Keywords]MCU；zerotriggerSCR

Abstract:

thepresentuse'sexchangeadjustablepotentialsource,isgenerallythechangepressesthewayfromthepairtransformerslidingcontactpositionaccent.Itsaccentpressestheprecisiontobelow,thespeedofresponseisslow,thestructureiscomplex,thereliabilityisbad.Thisdesignwillseekonekindofnewexchangeaccenttopresstheconstantvoltagetechnology,makesthecontrollerwithapieceof89C51monolithicintegratedcircuit,throughusestheentirecyclezerocrossingshutdownandthetriggeringtechnology,tofrompairtransformer'ssecondarynotisometricoutput.Thewindingcarriesonthecompositecontrolwiththebidirectionalsilicon-controlledrectifier,thusoutputstheadjustablealternatingvoltage,becausedoesnothavetheslidingcontactandthesilicon-controlledrectifieruseszerocrossingtriggering,theoutputalternatingvoltageprofileiscontinuously,andnearlynotdistorted,alsodoesnotproducethehigherharmonicspaceradiation.

keyword:

MonolithicintegratedcircuitZerocrossingtriggeringSilicon-controlledrectifier

1.系统方案设计

系统组成框图

器件选择

大体功能描述

关键技术介绍

2.系统硬件电路的组成

AT89c51

过零检测电路

给定输入电路

显示输出电路

可控硅调压操纵电路

变压器调压工作

交流输出电压检测电路

压/频变换电路LM331

AT89c51计时系统

检测电路分析

自动稳压调整及计算

3.系统工作总进程

4.单片机软件设计思路

5.部份源代码

附录

一、系统方案设计

一、1系统组成框图

单片机是一种集成电路芯片，有着微处置器所不具有的功能，它能够单独地完成现代工业操纵所要求的智能化操纵功能。

芯片在没有开发前，它只是具有功能极强的超大规模集成电路，若是给予它特定的程序，它即是一个最小的完整的微型运算机操纵系统，和其他集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用如此特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具有特定的功能。

本设计是以单片机AT89c51芯片为核心，借助可控硅开关和其他单片机外围设备来达到数控交流调压的目的。

为了保证输出电压误差、失真较小，无高次谐波，在设计顶用到了过零触发、压/频转换、光电隔离等技术。

系统组成框图如下：

图1系统组成框图

器件选择

本系统在设计进程中要紧选取了以下的一些器件

（1）单片机：

AT89c51

（2）光电耦合器：

TIL117

（3）锁存触发器：

74LS273，74LS74

（4）压/频变换电路：

LM331

（5）双向可控硅光电隔离器：

MOC3041

（6）四进八出译码器：

74LS139

（7）六高压输出缓冲器/驱动器：

74LS07

（8）可控硅开关及三等分抽头绕组变压器

（9）BCD码拨盘或4*4矩阵式键盘

（10）LED七段显示器：

LTS547R

（11）其它器件：

与非门驱动器：

75452；八进八出非门组74LS04；晶体二极管：

IN4148晶体三极管8550等

大体功能描述

如图1所示，通过BCD拨盘或4*4键盘给定输入电路向89c51输入需求的电压值，电压范围为0~，经软件调剂后别离送给调压操纵电路和显示电路。

当过零检测电路作出中断判定后，系统给调压操纵电路一个工作许诺信号，通过译码后操纵可控硅调压电路的工作。

输出电压再经降压滤波检测后送给89c51，和给定值比较后作为反馈信号再送给操纵电路，进行误差调整。

最后通过LED七段显示器显示输出电压值。

显示及给定输入

本设计中，交流操纵电路和交流输出检测电路别离占用了一个外部中断端口INT0、INT1，因此没有扩展经常使用的外围设备8255或8279，而是直接与89c51的I/O端口相连。

输入电路扩展了更为简便的4位BCD码拨盘，同时，设计中也给出了4*4键盘输入的方案。

显示设备是4位七段共阴极LED显示器。

显示和输入设备别离按必然的方式与89c51相连。

当输入电压时，依照拨盘顺序，别离按百、十、个、分位输入电压值，每位拨盘输入范围为0~9，即二进制码0000~1001。

同时LED显示器依次显示输出电压，完成人机信息互换进程。

变压器调压进程

变压器调压分为操纵电路与工作电路。

工作电路中，变压器低级输入电压为220V交流电压，次级有4个三等分抽头的绕组和一个单绕组，每一个抽头与一个双向可控硅开关相连。

在操纵进程中采纳了过零触发与光电隔离技术。

通过过零检测电路检测中断脉冲信号来操纵电路锁存器的开断，实现过零同步。

再经译码、驱动、光电隔离器来操纵可控硅开关，以达到精准调压的目的。

交流电压检测及反馈

为了查验调压电路中电气进程是不是精准、减少误差、提高产品性能，系统增加了交流输出检测与反馈这一环节。

检测电路由外部电路实现，反馈功能配合软件完成。

当输出电压经变压器降压后，用两个运放进行整流滤波，变成与交流电压成比例的直流电压信号。

同时采纳压/频转变电路LM331转化为频率转变，通过光隔输入单片机。

这时系统软件再依照压频比计算出实际输出电压，与给定电压值比较，形成误差信号，再经位置式PI运算，结果通过反馈给CPU，再次通过单片机操纵相应的可控硅，从而达到自动稳压的目的。

关键技术介绍

由于最近几年来电力电子技术的飞速进展及智能化操纵的普遍应用，大多数的工业操纵产品都在进行新的研发。

其中可控硅元件，单片机技术，及过零触发理念已经被国外被大多数产品成熟采纳，我国的部份厂家也正在尽力探求中。

本设计即从实验的角度充分采纳了这些技术。

1.4.1单片机技术

单片机技术的进展以微处置器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以普遍的应用领域拉动，表现出较微处置器更具个性的进展趋势具有以下的技术优势。

（1）单片机长寿命那个地址所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品能够稳固靠得住地工作十年、二十年，另一方面是指与微处置器相较的长寿命。

这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。

一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随着I/O功能模块的不断丰硕，有着相当长的生存周期。

、不断壮大,给用户带来了更多的选择余地。

长期以来，单片机技术的进展是以8位机为主的。

随着移动通信、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用取得了长足进展。

单片机速度愈来愈快MPU进展中表现出来的速度愈来愈快是以时钟频率愈来愈高为标志的。

一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多。

（2）低电压与低功耗自80年代中期以来，NMOS工艺单片机慢慢被CMOS工艺代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3μm工艺进展到、、、、近而实现μm工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降。

几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。

许诺利用的电源电压范围也越来越宽。

一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。

低电压供电的单片机电源下限已由降至、。

供电的单片机已经问世。

（3）低噪声与高靠得住性技术为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，知足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术方法。

此刻，单片机技术已经渗透到咱们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各类仪表的操纵，运算机的网络通信与数据传输，工业自动化进程的实时操纵和数据处置，普遍利用的各类智能IC卡等。

1.4.2可控硅操纵

可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快和利用方便等优势。

可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳固