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1、单片机芯片的三相半控整流电路设计hesp导语：整流电路广泛应用在直流电机调速，直流稳压电压等场合。而三相半控整流桥电路构造是一种常见的整流电路，其轻易控制，本钱较低。整流电路广泛应用在直流电机调速，直流稳压电压等场合。而三相半控整流桥电路构造是一种常见的整流电路，其轻易控制，本钱较低。本文中介绍了一种基于PIC690单片机与专用集成触发芯片TC787的三相半控整流电路，它结合专用集成触发芯片和数字触发器的优点,获得了高性能和高度对称的触发脉冲。它充分利用单片机内部资源,集相序自适应、系统参数在线调节和各种保护功能于一体,可用于对负载的恒电压控制。主电路采用了三相半控桥构造，直流侧采用LC滤波构
2、造来进步输出的电压质量。系统总体设计本系统通过PIC690单片机作为主控制芯片，用晶闸管作为主要开关器件。设计的目的是保持输出的直流电压稳定，输出电压纹波小，沟通输出测电流THD较低，性能可靠。系统主要电路包括：三相桥式半控整流电路、同步信号取样电路、单片机控制电路、晶闸管触发电路。首先，由同步信号取样电路得到同步信号并送集成触发芯片TC787，经过零检测，再进展相应的延时以实现移相。单片机中的ADC负责收集直流母线电压，根据电压的设定值与实际值的偏向经过PI运算来调节给定输出。PIC单片机将电压的参考值输出到TC787，由TC787实现对晶闸管的移相触发，以实现整流调压。硬件电路的整体框图如
3、图1所示。img=300,210cms50hz/files/RemoteFiles/20201225/274714001.jpg/img图1系统硬件整体框图主电路设计主电路采用三相桥式半控整流电路，直流测采用LC滤波电流构造，主电流原理图如图2所示。半控桥选择SEMIKRON公司的SKDH146/120-L100模块，该模块额定电流140A，额定电压1200V。直流侧采用LC滤波电路构造，比单独电容滤波效果好。此外，还可以进步沟通输入侧的电流THD。直流侧主要的谐波含量为工频的6倍及6的整数倍，设计LC低通滤波时要防止含量较高的谐波引起的谐振。在本设计中选取电感5mH，滤波电容480F。img
4、=300,166cms50hz/files/RemoteFiles/20201225/274714002.jpg/img图2主电路构造从电网获得的三相电压经同步电路整形后，送给集成触发芯片TC787引脚18AT、引脚2BT和引脚1CT。TC787内部集成有3个过零和极性检测单元、3个锯齿波形成单元、3个比拟器、1个脉冲发生器、1个抗干扰锁定电路和1个脉冲分配及驱动电路数字给定移相控制电压，能进展相序自动识别。控制电路设计采用PIC16F690作为控制芯片。PIC16F690单片机内部自带10位AD；宽工作电压2.05.5V；低功耗；带有PWM输出功能；内部自带晶振。用芯片内部自带10位AD，对
5、收集到的直流侧电压进展AD转换。为了降低硬件本钱，直接采分压电阻代替电压传感器来收集直流侧电压，分压电阻上的电压经过两个反向比例电路到单片机。单片机的模拟地和信号地直接相连也可以通过磁珠相连，以减小干扰。PIC16F690单片机通过一个IO口使能或者制止芯片TC787的输出，如图3所示。当PIC单片机的I/O口RC3输出高电平+5V时，Lock口为低电平；当单片机I/O口RC3输出低电平时，Lock为高电平+15V。选用一个IO口作为TC787参考电压的给定信号，采用PWM脉冲方式，调节占空比来调节输出电压，PWM波经过一个RC低通滤波器后为一个近似直流信号，用这个信号作为参考电压给定Uref
6、，其范围为05V。由于芯片TC787所需的给定输入范围为0-15V，所以PWM波要经过一个光耦进展电平转换，如图3所示。img=300,159cms50hz/files/RemoteFiles/20201225/274714003.jpg/img图3控制电路硬件构造电网电压经过同步变压器输入到TC787，TC787的6脚输出高时双脉冲或者低时单宽脉冲。12、11、10引脚分别为A、B、C的触发输出端，经过脉冲变压器输出到晶闸管。触发驱动电路设计触发芯片选择高性能晶闸管三相移相触发集成电路TC787。TC787可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路
7、，以构成多种沟通调速和变流装置。TC787的内部构造如图4所示。img=300,213cms50hz/files/RemoteFiles/20201225/274714004.jpg/img图4TC787芯片内部构造在本设计中，TC787采用15V供电，引脚4Vr：移相控制电压输入端。该端输入电压的上下直接决定着TC787/TC788输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出。引脚5Pi：输出脉冲制止端。该端用来进展故障状态下封闭TC787/TC788的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。同步电压输入端：引脚1Vc、引脚2Vb及引脚18Va为三一样步输入电压连接端。应用中，分别接输入滤波
8、后的同步电压，同步电压的峰值应不超过TC787/TC788的工作电源电压VDD。触发驱动电路主要由电网电压同步电路、TC787集成触发电路和脉冲放大隔离驱动电路组成。图5中给出了同步电路和TC787的外围电路。其前半局部为电压同步电路，采用这种设计方法需要加较多辅助元件。而对RP1RP3三个电位器进展不同调节，可实现060的移相，进而适应不同主变压器连接的需要。图5中，直接将同步变压器的中点接到1/2电源电压上，使所用元件得以简化。TC787的引脚4输出单片机的给定电压0+15V，引脚6为触发脉冲封闭引脚。引脚1012为触发脉冲输出引脚，分别接到C、B、A相的隔离放到电路。img=300,15
9、5cms50hz/files/RemoteFiles/20201225/274714005.jpg/img图5同步电路与脉冲发生电路构造图img=300,125cms50hz/files/RemoteFiles/20201225/274714006.jpg/img图6电压检测电路电压检测电路设计为了降低硬件本钱，设计直流母线电压检测电路时采用了分压电阻的方法，而没有采用电压传感器。采用这种分压电阻的方法构造简单，易于调试。电路如图6所示。通过分压电阻得到的电压为直流母线电压的1/31，该电压通过两个反向比例放大电路输入到PIC单片机的AD1输入口中，再通过PIC单片机的AD转换处理为数字量。0