專利名稱：采用可編程邏輯器件的晶閘管三相數(shù)字觸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子設(shè)備開關(guān)控制裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多功能晶閘管控制觸發(fā)器，其產(chǎn)品可廣泛適用于各種晶閘管直流穩(wěn)壓、直流穩(wěn)流電源及有源逆變器，也可用于交流電路中做為交流相控調(diào)壓器的控制單元。
自本世紀(jì)六十年代迄今，晶閘管技術(shù)已在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，晶閘管的工作必須要有配套的觸發(fā)器，而觸發(fā)器電路的技術(shù)水平則直接關(guān)系到晶閘管電路的應(yīng)用水平，由于觸發(fā)器的電路的技術(shù)水平受到微電子電路發(fā)展的制約，歷史上它曾經(jīng)歷了單結(jié)晶體管電路、分立器件電路、集成運(yùn)算放大器電路，這些均屬于模擬觸發(fā)器電路。由于晶閘管電力整流器裝置在運(yùn)行中會產(chǎn)生諧波，這些諧波對發(fā)電設(shè)備、送變電設(shè)備及用電設(shè)備都會帶來不良影響，而三相電力整流器的六路脈沖對稱度指標(biāo)直接關(guān)系到諧波的大小，現(xiàn)有技術(shù)中，一般模擬觸發(fā)器的脈沖對稱度通過調(diào)試最好也只能達(dá)到±3°，在使用過程中脈沖對稱度還會發(fā)生變化，因此必須經(jīng)常維護(hù)，當(dāng)維護(hù)不及時或維護(hù)不當(dāng)時，就會造成晶閘管電流不均，導(dǎo)致晶閘管損壞。隨著微電子電路的不斷發(fā)展，近年來本領(lǐng)域又相繼產(chǎn)生了各種性能指標(biāo)大大優(yōu)于模擬觸發(fā)器電路的數(shù)字觸發(fā)器電路。數(shù)字觸發(fā)器電路一般有兩種形式一種由數(shù)字CMOS電路組成，但這種電路要用數(shù)十種CMOS電路組成，體積較大；另一種由計(jì)算機(jī)組成，由于計(jì)算機(jī)存在著成本較高及在強(qiáng)電場下容易受到干擾等缺點(diǎn)，因而未能在本領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述各種電路所存在的不足之處，提供一種可充分發(fā)揮數(shù)字電路優(yōu)越性的采用可編程邏輯器件的晶閘管三相數(shù)字觸發(fā)器。
本實(shí)用新型所述的采用可編程邏輯器件的晶閘管三相數(shù)字觸發(fā)器的原理結(jié)構(gòu)如附

圖1和附圖2所示，它具有電源1、調(diào)節(jié)電路2、同步電路3、控制邏輯電路4、脈沖形成電路5、脈沖放大及隔離電路6，內(nèi)中的調(diào)節(jié)電路2包括電壓調(diào)節(jié)電路和電流調(diào)節(jié)電路，脈沖形成電路3由可編程邏輯器件UC1構(gòu)成，UC1采用型號為MACH211的可編程邏輯芯片；調(diào)節(jié)電路2的輸入端與系統(tǒng)輸入的電壓反饋信號和電流反饋信號接通，輸出端與脈沖形成電路的第13腳輸入端聯(lián)接；同步電路3和控制邏輯電路4的輸入端分別與系統(tǒng)的同步信號和控制信號接通，同步電路3的輸出端與脈沖形成電路5的第6、4、2腳輸入端聯(lián)接，控制邏輯電路4的輸出端與脈沖形成電路5的第9、15、7腳輸入端聯(lián)接；脈沖形成電路5的輸出端與脈沖放大及隔離電路6的輸入端聯(lián)接，由脈沖放大及隔離電路6發(fā)出的六路脈沖輸出信號最終觸發(fā)晶閘管。觸發(fā)器工作時，由系統(tǒng)輸入的電壓反饋信號和電流反饋信號經(jīng)調(diào)節(jié)電路2隔離放大并與給定信號進(jìn)行比較后，其誤差信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換變換成數(shù)字信號輸入至可編程邏輯器件UC1中與同步電路3及控制邏輯電路4的控制信號一同進(jìn)行邏輯控制和實(shí)時計(jì)算，發(fā)出的六路脈沖輸出信號再經(jīng)脈沖放大及隔離電路6隔離放大整形后，最終發(fā)出觸發(fā)脈沖觸發(fā)晶閘管。
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型內(nèi)容做進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型之一個具體實(shí)施例的電氣原理框圖。
圖2為該實(shí)施例結(jié)構(gòu)的電氣聯(lián)接示意圖。
參照附圖，該晶閘管三相數(shù)字觸發(fā)器主要由電源1、調(diào)節(jié)電路2、同步電路3、控制邏輯電路4、脈沖形成電路5和脈沖放大及隔離電路6等幾部分組成。調(diào)節(jié)電路2包括由運(yùn)算放大器U1、U2構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)電路和由運(yùn)算放大器U3、U4及U5構(gòu)成的電流調(diào)節(jié)電路，當(dāng)作穩(wěn)壓電源時，給定電壓由D30端(控制板主連接器X0上端子序號，下同)輸入，當(dāng)作穩(wěn)流電源時，給定電壓由Z30端輸入。電壓反饋信號由D28和Z28端輸入，經(jīng)U1隔離放大、U2作PI調(diào)節(jié)，輸出電壓送入振蕩器U9；電流反饋信號由D32和Z32端輸入，經(jīng)U3隔離放大、U4作PI調(diào)節(jié)，輸出電壓與電壓調(diào)節(jié)電路輸出的電壓綜合。脈沖形成電路5由可編程邏輯器件UC1構(gòu)成，實(shí)施中該可編程邏輯器件UC1采用型號為MACH211的可編程邏輯芯片。由振蕩器U9輸出的數(shù)字信號被送入U(xiǎn)C1的第13輸入端，A、B、C三相同步信號經(jīng)Z24、D24和Z22端送入同步電路3，分別經(jīng)比較器U6、U7、U8整形后被依次送入至可編程邏輯器件UC1的第6、4、2輸入端?？刂七壿嬰娐?的輸入信號由D22、Z18、Z10、D18和D20端送入，其中D22端控制脈沖封鎖，Z18端控制逆變狀態(tài)，Z10端控制起動，D20端可復(fù)位各種故障，外部故障則由D18端送入，控制邏輯電路4的三路輸出信號被分別送入可編程邏輯器件UC1的第9、15、7輸入端。振蕩器U10輸出的數(shù)字信號送入可編程邏輯器件UC1的第19輸入端，用于控制脈沖寬度?？删幊踢壿嬈骷C1根據(jù)同步電路3發(fā)出的三相同步信號、調(diào)節(jié)電路2發(fā)出的頻率信號FT以及控制邏輯電路4發(fā)出的控制信號進(jìn)行分頻及邏輯處理，在第39、37、40、29、41和31輸出端就可得到六路調(diào)制或不調(diào)制的雙窄或?qū)捗}沖，六路脈沖被分別對應(yīng)送入構(gòu)成脈沖放大及隔離電路6的六路分立的電路61～66中(圖2中虛框62、63、64、65、66內(nèi)電氣聯(lián)線結(jié)構(gòu)與虛框61完全相同，故虛框62～66內(nèi)電路不再另行繪出)，在此電路中，六路脈沖經(jīng)U11隔離及T1放大后送入脈沖變壓器原邊，脈沖變壓器副邊電壓經(jīng)整形后就可通過觸發(fā)脈沖輸出接線端子X1～X6直接觸發(fā)晶閘管。
附圖2中標(biāo)號TA、TB、TC分別表示A、B、C三相同步電壓；UK為控制電壓；FP為頻率信號；Z2、D2、D6、D4、Z4為電源接線端子；Gn(n=1、2、…、6，下同)接晶閘管控制極，Kn接晶閘管陰極；U1、U2、U3、U4、U5均采用1458雙運(yùn)放器；U6、U7、U8均采用LM311比較器；U9和U10采用4046鎖相環(huán)電路；U11采用4050同相緩沖電路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有集成化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，由于觸發(fā)器的核心部件采用了高性能、高密度、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷C1，使觸發(fā)器內(nèi)部電路從脈沖的移相、定寬、調(diào)制均實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，其六路脈沖對稱度不需調(diào)試就可達(dá)到±0.5°，且在使用過程中基本不發(fā)生變化，因此在現(xiàn)場調(diào)試可以不要示波器，這就給現(xiàn)場調(diào)試帶來極大的方便，同時也從根本上杜絕了一般模擬觸發(fā)器所存在的因晶閘管電流不均而易于損壞的現(xiàn)象發(fā)生。在實(shí)際應(yīng)用中，通過對本實(shí)用新型方案的實(shí)施，將對提高電力整流器裝置的整體質(zhì)量、提高穩(wěn)定精度、減少調(diào)試工作量等方面均有著極大的推動作用。
權(quán)利要求1.一種采用可編程邏輯器件的晶閘管三相數(shù)字觸發(fā)器，具有電源(1)、調(diào)節(jié)電路(2)、同步電路(3)、控制邏輯電路(4)、脈沖形成電路(5)、脈沖放大及隔離電路(6)，調(diào)節(jié)電路(2)包括電壓調(diào)節(jié)電路和電流調(diào)節(jié)電路，其特征在于脈沖形成電路(5)由可編程邏輯器件UC1構(gòu)成，UC1采用型號為MACH211的可編程邏輯芯片；調(diào)節(jié)電路(2)的輸入端與系統(tǒng)輸入的電壓反饋信號和電流反饋信號接通，輸出端與脈沖形成電路(5)的第13腳輸入端聯(lián)接；同步電路(3)和控制邏輯電路(4)的輸入端分別與系統(tǒng)的同步信號和控制信號接通，同步電路(3)的輸出端與脈沖形成電路(5)的第6、4、2腳輸入端聯(lián)接，控制邏輯電路(4)的輸出端與脈沖形成電路(5)的第9、15、7腳輸入端聯(lián)接；脈沖形成電路(5)的輸出端與脈沖放大及隔離電路(6)的輸入端聯(lián)接；由脈沖放大及隔離電路(6)發(fā)出的六路脈沖輸出信號最終觸發(fā)晶閘管。
專利摘要該可編程邏輯器件的晶閘管三相數(shù)字觸發(fā)器由電源、調(diào)節(jié)電路、同步電路、控制邏輯電路、脈沖形成電路、脈沖放大及隔離電路組成，其中脈沖形成電路由可編程邏輯器件構(gòu)成，系統(tǒng)輸入的反饋信號經(jīng)調(diào)節(jié)電路隔離放大并與給定信號進(jìn)行比較后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入可編程邏輯器件中與其它控制信號一同進(jìn)行邏輯控制與實(shí)時計(jì)算，發(fā)出的六路脈沖信號再經(jīng)脈沖放大及隔離電路整形后即可直接觸發(fā)晶閘管，產(chǎn)品具有脈沖對稱度高、抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)速度快及運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H03K3/00GK2353094SQ9823289
公開日1999年12月8日 申請日期1998年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月27日
發(fā)明者付蒲生, 李曉宇 申請人:西安宏宇電氣有限公司