第２４巷第２期
大连铁道学
院学报
Ｖｏｌ２４Ｎｏ２
１１１１丝！！
・研究简报・
！呈！！！竺呈！！竺ｌ垒！！垒兰型垒！！！坠！三坚矍——————一型竺二：！！坠
文章编号１０００—１６７０（７００３）０２一００９４—０３
单片机８０９８在晶闸管变流装置中的应用
邓福军，唐明新，赵闻蕾
（大连铁道学院电气信息分院，爰宁大连
１１
６０２８）
摘要・分析丁普通模手以触发电路存在的同题，给出了用８０９８甲片机安现的全数字晶闸管变流实验装置触发控制硬件电路和软件控制程序．不但克服了原有的各种缺点，而且还具有数字显示、人机对话、自动跟踪网频变化等优点
关键词ＳＣＭ；单片机；同步；移娟；触发电路
中图分类号：ＴＰ３６８２
文献标识码Ａ
由普通晶闸管构成的可控整流电路巾，晶闸管的控制触发电路对变流装置的正常运转具有决定性的作用．以往大多采用由分立元件或模拟集成触发器构成控制触发电路，在应用中存在元件老化，温度漂移现象严重、三相控制脉冲对称性差、移相范围窄、同步信号多（三相全控桥有６个）、可靠性差等缺点，给其应用带来很多困难．随着微电子技术和计算机技术的发展，逐渐产生了全数字式控制触发技术．本文采用具有体积小、控制灵活特点的单片机为核心，实现全数字式的控制触发电路，用软件定时的方法实时产生所需的触发脉冲，不但克服了模拟触发器的所有缺点，而且还具有键盘设定电路形式和触发角大小、数字显示、自动跟踪电网频率变化等功能．１
控制系统的硬件电路设计
采用微处理器的控制系统电气原理框图如图１
所示．
ＣＰＵ采用８０９８单片机，它有１６位计算机的处理速度，又有８位机的接口特点．键盘及显示接口电路由８２７９构成，２７６４为程序存储器．系统的工作参加由键盘输入，主要有控制角和电路形式，控制角有效数据为４位，精确到小数点后一位．电路形式有７种，即单相半波、单相全渡、单相桥半控、单相桥全控、三相半波、三相桥半控和『三相桥全控，
ｆ旦生建呈卜—广＿一
Ｐ２２
＾Ⅲ。ｌ…２
Ｄｏ＿ｒ
７
二ｌｒ！塑查Ｈ！ｌ
呵柙
｝珏儿
ＡＤｏ一７
８０９８
ＨＳｏｏ一５
・刖醐
图Ｉ电气原理框图
同步信号公取电源一相信号．对于单相电路、控制角的起点对应同步信号由负变正的时刻，对三相电路则触发控制角的起点对应同步信号由负变正后３０。的时刻，这一点由软件保证．微机依据触发控制角的要求和主电路的形式，输出相应的脉冲信号，经光电隔离和功率放大后触发晶闸管．
２控制软件的设计
系统的运行足在软件的控制下有条不紊进行的，８０９８单片机具有丰富的汇编语者‘控制运算指令，结台硬件电路设计的全部控制软件共分三部分，即主程序、参数设定中断服务程序、脉冲输出中断服务程
面丽雨矿ｉ硒而面—～
度，下面分别给出程序框图并做具体说明．
作者简介：邓福军（１９６６－），男，讲师．硕ｉ
笙！塑
（１）主程序介绍
型望兰兰：兰兰垫！！！！童曼堕篁窒堕茎兰！竺些旦
一————生
丰程序框图如图２所示，８０９８复位后伉，用来控制脉冲的输出，初始化部分完成对８０９８内高速输入（ＨＩＳ），高速输出（ＨＳＯ）通道和键盘显示接口电路８２７９的设置，当参数输入完后．允许ＩｔＳＤ输出脉冲，它足通过控制由同步信号引
首先封锁脉冲信号，系统中设置了一个系统软件状态标志
起的外中断ＥＸＷ盯完成的，实际上即
对外－扣断的屏蔽和开放来完成的．
（２）键盘参数设定中断服务程度框图如阔３所示，对参数设定有如下要求，首先输人电路形式，然后输入控制角（高位在前），参数输八完后，检香控制角是否超出土电路对应的移相范围，对应单相小于１８０。，对应三相半波小于１５０。，对于三相全控小于１２０。（电阻性负载情况下）．
（３）外中断和Ｉ－ＩＳＯ中断服务程序
框图如图４所示，对于不同电路形式，程序中向ＨＳＯ装载的过程不同，对于单相电路、三相半波或三相半控电路，至少有４个脉冲输出，即共有８个触发事件（上升沿和下降沿的发生时刻）写入ＨＳＯ的存储映象寄存器（ＣＡＭ）中．因而可以一次性向Ｉ－ＩＳＯ的ＣＡＭ中写入即可，比较简单．而对于兰相全控桥电路．为保证电路合闸后或电阻性负载时断流后有两个管子同时导通，要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发，这里采用脉宽为９０。的宽脉冲，这样６个晶闸管有１２个触发事件．而每次进入ＥＸＴＩＮＴ子程序时，要同时触发两个晶闸管，其中一个为窄脉冲即可，这样～个周期需往ＣＡＭ中加载１４个事件的时间值和命令，为了解决上述不能向ＨｓＯ的ＣＡＭ一次装载１４个触发事件的矛盾，本文采用ＨｓＯ中断的方法来解决这个问题．在同步信号引起的外中断服务程序中，～次向ＣＡＭ装载三个触发事件，即Ｔｌ的上升沿
［－ＮＯ中断服务程序
保护现
屏蔽ＣＯＵＮＴ高四位，写＾本次巾断通道Ｆ降精命令和时间
馥＾电路形式并转＾相应ＨＳＯ于程序
图２主程序
图３键盘输入中断程序
ｃ。ＵＮＴ＝∞ＵＮＴ＋
』
Ｉ王相全控诉咏冲输出对先装载Ｈ￥Ｏｏ椰Ｈｓｏ
ｓ
Ｉ一起产生ＬＹＩ沿，ｔｔ＇｛Ｏ，延时后产生下降沿的
｜命令。手廿和时间值．井允许ＨＳｑ．产生上升沿ｆ的同时发生｝ＮＯ中断
置ＣＯＵＮＴ的Ｄ，ｎ＝１Ｉ，使产生上升沿
同时引起ＨＳＯ巾断
置ＣＯＵＮＴ的Ｄ、＝１只产生上升柑
装＿人Ｈｓ０５上ＹＩ－沿，Ｉ－ＩＳ０。下降沿对应的命令字肖和时间值
丌中断
恢复现场中断返回
图４外中断和｝Ｂｓｏ中断服务程序
９６
大连戢道学院学报第２４卷
和Ｔ６的上升沿以及Ｔ６下降沿控制字，并允许Ｔ１的上升沿产生中断，在Ｔ１上升沿引起的中断服务程序中，装载Ｔ１的下降沿控制字和Ｔ２的上升沿控制字．并允许１＂２上升沿产生中断，之后在Ｔ２的上升沿引起的ＨＳＯ中断中，处理法与前面相似，一直到Ｔ４的上升沿控制字装入，而在Ｔ‘的上升沿引起的ＨＳＯ中断中一次将后５个控制字写入ＣＡＭ中，且禁止ＨＳＯ中断．这主要是考虑到避免ＨＳＯ中断和ＥＸＴｌＮＴ中断同时发生，这样当下一次ＥＸＴＩＮＴ中断中，再～次向ＣＡＭ写入３个触发事件，总共ＣＡＭ中有８个命令，因而不会发生脉冲丢失现象．Ｔ６的每个周期中有两个脉冲，第一个脉宽为６０。，第二个脉宽为３０。，但从示波器波形图中可知，其波形与Ｔ１～Ｔ５波形～样，这足因为Ｔ６的第一个脉冲下降沿与下个周期的第一个脉冲上升沿连在一起的缘故．３
结语
本控制系统已应用于晶闸变流实验装置中，实强运行表明系统硬件设计合＿理，软件运行可靠，操作简单，显示直观，波形对称性好，达到了预期的目的．参考文献：
［１】
黄俊．王兆安．电力电子变流技术【Ｍ】北京：机械工业出版社．１９９６．
ｆ２】何立民，单片机接口电路与应用实例口啡北京：北京航空航天太学出版社，１９９１
【３１李勋８０９８单片微型计算机Ｏ＾１．北京：北京航空航天大学出版社，１９９１．
第２４巷第２期
大连铁道学
院学报
Ｖｏｌ２４Ｎｏ２
１１１１丝！！
・研究简报・
！呈！！！竺呈！！竺ｌ垒！！垒兰型垒！！！坠！三坚矍——————一型竺二：！！坠
文章编号１０００—１６７０（７００３）０２一００９４—０３
单片机８０９８在晶闸管变流装置中的应用
邓福军，唐明新，赵闻蕾
（大连铁道学院电气信息分院，爰宁大连
１１
６０２８）
摘要・分析丁普通模手以触发电路存在的同题，给出了用８０９８甲片机安现的全数字晶闸管变流实验装置触发控制硬件电路和软件控制程序．不但克服了原有的各种缺点，而且还具有数字显示、人机对话、自动跟踪网频变化等优点
关键词ＳＣＭ；单片机；同步；移娟；触发电路
中图分类号：ＴＰ３６８２
文献标识码Ａ
由普通晶闸管构成的可控整流电路巾，晶闸管的控制触发电路对变流装置的正常运转具有决定性的作用．以往大多采用由分立元件或模拟集成触发器构成控制触发电路，在应用中存在元件老化，温度漂移现象严重、三相控制脉冲对称性差、移相范围窄、同步信号多（三相全控桥有６个）、可靠性差等缺点，给其应用带来很多困难．随着微电子技术和计算机技术的发展，逐渐产生了全数字式控制触发技术．本文采用具有体积小、控制灵活特点的单片机为核心，实现全数字式的控制触发电路，用软件定时的方法实时产生所需的触发脉冲，不但克服了模拟触发器的所有缺点，而且还具有键盘设定电路形式和触发角大小、数字显示、自动跟踪电网频率变化等功能．１
控制系统的硬件电路设计
采用微处理器的控制系统电气原理框图如图１
所示．
ＣＰＵ采用８０９８单片机，它有１６位计算机的处理速度，又有８位机的接口特点．键盘及显示接口电路由８２７９构成，２７６４为程序存储器．系统的工作参加由键盘输入，主要有控制角和电路形式，控制角有效数据为４位，精确到小数点后一位．电路形式有７种，即单相半波、单相全渡、单相桥半控、单相桥全控、三相半波、三相桥半控和『三相桥全控，
ｆ旦生建呈卜—广＿一
Ｐ２２
＾Ⅲ。ｌ…２
Ｄｏ＿ｒ
７
二ｌｒ！塑查Ｈ！ｌ
呵柙
｝珏儿
ＡＤｏ一７
８０９８
ＨＳｏｏ一５
・刖醐
图Ｉ电气原理框图
同步信号公取电源一相信号．对于单相电路、控制角的起点对应同步信号由负变正的时刻，对三相电路则触发控制角的起点对应同步信号由负变正后３０。的时刻，这一点由软件保证．微机依据触发控制角的要求和主电路的形式，输出相应的脉冲信号，经光电隔离和功率放大后触发晶闸管．
２控制软件的设计
系统的运行足在软件的控制下有条不紊进行的，８０９８单片机具有丰富的汇编语者‘控制运算指令，结台硬件电路设计的全部控制软件共分三部分，即主程序、参数设定中断服务程序、脉冲输出中断服务程
面丽雨矿ｉ硒而面—～
度，下面分别给出程序框图并做具体说明．
作者简介：邓福军（１９６６－），男，讲师．硕ｉ
笙！塑
（１）主程序介绍
型望兰兰：兰兰垫！！！！童曼堕篁窒堕茎兰！竺些旦
一————生
丰程序框图如图２所示，８０９８复位后伉，用来控制脉冲的输出，初始化部分完成对８０９８内高速输入（ＨＩＳ），高速输出（ＨＳＯ）通道和键盘显示接口电路８２７９的设置，当参数输入完后．允许ＩｔＳＤ输出脉冲，它足通过控制由同步信号引
首先封锁脉冲信号，系统中设置了一个系统软件状态标志
起的外中断ＥＸＷ盯完成的，实际上即
对外－扣断的屏蔽和开放来完成的．
（２）键盘参数设定中断服务程度框图如阔３所示，对参数设定有如下要求，首先输人电路形式，然后输入控制角（高位在前），参数输八完后，检香控制角是否超出土电路对应的移相范围，对应单相小于１８０。，对应三相半波小于１５０。，对于三相全控小于１２０。（电阻性负载情况下）．
（３）外中断和Ｉ－ＩＳＯ中断服务程序
框图如图４所示，对于不同电路形式，程序中向ＨＳＯ装载的过程不同，对于单相电路、三相半波或三相半控电路，至少有４个脉冲输出，即共有８个触发事件（上升沿和下降沿的发生时刻）写入ＨＳＯ的存储映象寄存器（ＣＡＭ）中．因而可以一次性向Ｉ－ＩＳＯ的ＣＡＭ中写入即可，比较简单．而对于兰相全控桥电路．为保证电路合闸后或电阻性负载时断流后有两个管子同时导通，要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发，这里采用脉宽为９０。的宽脉冲，这样６个晶闸管有１２个触发事件．而每次进入ＥＸＴＩＮＴ子程序时，要同时触发两个晶闸管，其中一个为窄脉冲即可，这样～个周期需往ＣＡＭ中加载１４个事件的时间值和命令，为了解决上述不能向ＨｓＯ的ＣＡＭ一次装载１４个触发事件的矛盾，本文采用ＨｓＯ中断的方法来解决这个问题．在同步信号引起的外中断服务程序中，～次向ＣＡＭ装载三个触发事件，即Ｔｌ的上升沿
［－ＮＯ中断服务程序
保护现
屏蔽ＣＯＵＮＴ高四位，写＾本次巾断通道Ｆ降精命令和时间
馥＾电路形式并转＾相应ＨＳＯ于程序
图２主程序
图３键盘输入中断程序
ｃ。ＵＮＴ＝∞ＵＮＴ＋
』
Ｉ王相全控诉咏冲输出对先装载Ｈ￥Ｏｏ椰Ｈｓｏ
ｓ
Ｉ一起产生ＬＹＩ沿，ｔｔ＇｛Ｏ，延时后产生下降沿的
｜命令。手廿和时间值．井允许ＨＳｑ．产生上升沿ｆ的同时发生｝ＮＯ中断
置ＣＯＵＮＴ的Ｄ，ｎ＝１Ｉ，使产生上升沿
同时引起ＨＳＯ巾断
置ＣＯＵＮＴ的Ｄ、＝１只产生上升柑
装＿人Ｈｓ０５上ＹＩ－沿，Ｉ－ＩＳ０。下降沿对应的命令字肖和时间值
丌中断
恢复现场中断返回
图４外中断和｝Ｂｓｏ中断服务程序
９６
大连戢道学院学报第２４卷
和Ｔ６的上升沿以及Ｔ６下降沿控制字，并允许Ｔ１的上升沿产生中断，在Ｔ１上升沿引起的中断服务程序中，装载Ｔ１的下降沿控制字和Ｔ２的上升沿控制字．并允许１＂２上升沿产生中断，之后在Ｔ２的上升沿引起的ＨＳＯ中断中，处理法与前面相似，一直到Ｔ４的上升沿控制字装入，而在Ｔ‘的上升沿引起的ＨＳＯ中断中一次将后５个控制字写入ＣＡＭ中，且禁止ＨＳＯ中断．这主要是考虑到避免ＨＳＯ中断和ＥＸＴｌＮＴ中断同时发生，这样当下一次ＥＸＴＩＮＴ中断中，再～次向ＣＡＭ写入３个触发事件，总共ＣＡＭ中有８个命令，因而不会发生脉冲丢失现象．Ｔ６的每个周期中有两个脉冲，第一个脉宽为６０。，第二个脉宽为３０。，但从示波器波形图中可知，其波形与Ｔ１～Ｔ５波形～样，这足因为Ｔ６的第一个脉冲下降沿与下个周期的第一个脉冲上升沿连在一起的缘故．３
结语
本控制系统已应用于晶闸变流实验装置中，实强运行表明系统硬件设计合＿理，软件运行可靠，操作简单，显示直观，波形对称性好，达到了预期的目的．参考文献：
［１】
黄俊．王兆安．电力电子变流技术【Ｍ】北京：机械工业出版社．１９９６．
ｆ２】何立民，单片机接口电路与应用实例口啡北京：北京航空航天太学出版社，１９９１
【３１李勋８０９８单片微型计算机Ｏ＾１．北京：北京航空航天大学出版社，１９９１．