採用可編程邏輯器件的晶閘管三相數字觸發器的製作方法

2023-06-20 19:02:16 5

專利名稱：採用可編程邏輯器件的晶閘管三相數字觸發器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力電子設備開關控制裝置技術領域，涉及一種多功能晶閘管控制觸發器，其產品可廣泛適用於各種晶閘管直流穩壓、直流穩流電源及有源逆變器，也可用於交流電路中做為交流相控調壓器的控制單元。
自本世紀六十年代迄今，晶閘管技術已在工業領域獲得了廣泛的應用。在應用結構中，晶閘管的工作必須要有配套的觸發器，而觸發器電路的技術水平則直接關係到晶閘管電路的應用水平，由於觸發器的電路的技術水平受到微電子電路發展的制約，歷史上它曾經歷了單結電晶體電路、分立器件電路、集成運算放大器電路，這些均屬於模擬觸發器電路。由於晶閘管電力整流器裝置在運行中會產生諧波，這些諧波對發電設備、送變電設備及用電設備都會帶來不良影響，而三相電力整流器的六路脈衝對稱度指標直接關係到諧波的大小，現有技術中，一般模擬觸發器的脈衝對稱度通過調試最好也只能達到±3°，在使用過程中脈衝對稱度還會發生變化，因此必須經常維護，當維護不及時或維護不當時，就會造成晶閘管電流不均，導致晶閘管損壞。隨著微電子電路的不斷發展，近年來本領域又相繼產生了各種性能指標大大優於模擬觸發器電路的數字觸發器電路。數字觸發器電路一般有兩種形式一種由數字CMOS電路組成，但這種電路要用數十種CMOS電路組成，體積較大；另一種由計算機組成，由於計算機存在著成本較高及在強電場下容易受到幹擾等缺點，因而未能在本領域得到廣泛地應用。
本實用新型的目的在於克服上述各種電路所存在的不足之處，提供一種可充分發揮數字電路優越性的採用可編程邏輯器件的晶閘管三相數字觸發器。
本實用新型所述的採用可編程邏輯器件的晶閘管三相數字觸發器的原理結構如附

圖1和附圖2所示，它具有電源1、調節電路2、同步電路3、控制邏輯電路4、脈衝形成電路5、脈衝放大及隔離電路6，內中的調節電路2包括電壓調節電路和電流調節電路，脈衝形成電路3由可編程邏輯器件UC1構成，UC1採用型號為MACH211的可編程邏輯晶片；調節電路2的輸入端與系統輸入的電壓反饋信號和電流反饋信號接通，輸出端與脈衝形成電路的第13腳輸入端聯接；同步電路3和控制邏輯電路4的輸入端分別與系統的同步信號和控制信號接通，同步電路3的輸出端與脈衝形成電路5的第6、4、2腳輸入端聯接，控制邏輯電路4的輸出端與脈衝形成電路5的第9、15、7腳輸入端聯接；脈衝形成電路5的輸出端與脈衝放大及隔離電路6的輸入端聯接，由脈衝放大及隔離電路6發出的六路脈衝輸出信號最終觸發晶閘管。觸發器工作時，由系統輸入的電壓反饋信號和電流反饋信號經調節電路2隔離放大並與給定信號進行比較後，其誤差信號通過模數轉換變換成數位訊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的控制信號一同進行邏輯控制和實時計算，發出的六路脈衝輸出信號再經脈衝放大及隔離電路6隔離放大整形後，最終發出觸發脈衝觸發晶閘管。
以下將結合附圖對本實用新型內容做進一步說明。
圖1為本實用新型之一個具體實施例的電氣原理框圖。
圖2為該實施例結構的電氣聯接示意圖。
參照附圖，該晶閘管三相數字觸發器主要由電源1、調節電路2、同步電路3、控制邏輯電路4、脈衝形成電路5和脈衝放大及隔離電路6等幾部分組成。調節電路2包括由運算放大器U1、U2構成的電壓調節電路和由運算放大器U3、U4及U5構成的電流調節電路，當作穩壓電源時，給定電壓由D30端(控制板主連接器X0上端子序號，下同)輸入，當作穩流電源時，給定電壓由Z30端輸入。電壓反饋信號由D28和Z28端輸入，經U1隔離放大、U2作PI調節，輸出電壓送入振蕩器U9；電流反饋信號由D32和Z32端輸入，經U3隔離放大、U4作PI調節，輸出電壓與電壓調節電路輸出的電壓綜合。脈衝形成電路5由可編程邏輯器件UC1構成，實施中該可編程邏輯器件UC1採用型號為MACH211的可編程邏輯晶片。由振蕩器U9輸出的數位訊號被送入UC1的第13輸入端，A、B、C三相同步信號經Z24、D24和Z22端送入同步電路3，分別經比較器U6、U7、U8整形後被依次送入至可編程邏輯器件UC1的第6、4、2輸入端。控制邏輯電路4的輸入信號由D22、Z18、Z10、D18和D20端送入，其中D22端控制脈衝封鎖，Z18端控制逆變狀態，Z10端控制起動，D20端可復位各種故障，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輸出的數位訊號送入可編程邏輯器件UC1的第19輸入端，用於控制脈衝寬度。可編程邏輯器件UC1根據同步電路3發出的三相同步信號、調節電路2發出的頻率信號FT以及控制邏輯電路4發出的控制信號進行分頻及邏輯處理，在第39、37、40、29、41和31輸出端就可得到六路調製或不調製的雙窄或寬脈衝，六路脈衝被分別對應送入構成脈衝放大及隔離電路6的六路分立的電路61～66中(圖2中虛框62、63、64、65、66內電氣聯線結構與虛框61完全相同，故虛框62～66內電路不再另行繪出)，在此電路中，六路脈衝經U11隔離及T1放大後送入脈衝變壓器原邊，脈衝變壓器副邊電壓經整形後就可通過觸發脈衝輸出接線端子X1～X6直接觸發晶閘管。
附圖2中標號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均採用1458雙運放器；U6、U7、U8均採用LM311比較器；U9和U10採用4046鎖相環電路；U11採用4050同相緩衝電路。
與現有技術相比，本實用新型具有集成化程度高、運行穩定可靠、抗幹擾能力強、反應速度快等優點，由於觸發器的核心部件採用了高性能、高密度、大規模可編程邏輯器件UC1，使觸發器內部電路從脈衝的移相、定寬、調製均實現了數位化，其六路脈衝對稱度不需調試就可達到±0.5°，且在使用過程中基本不發生變化，因此在現場調試可以不要示波器，這就給現場調試帶來極大的方便，同時也從根本上杜絕了一般模擬觸發器所存在的因晶閘管電流不均而易於損壞的現象發生。在實際應用中，通過對本實用新型方案的實施，將對提高電力整流器裝置的整體質量、提高穩定精度、減少調試工作量等方面均有著極大的推動作用。
權利要求1.一種採用可編程邏輯器件的晶閘管三相數字觸發器，具有電源(1)、調節電路(2)、同步電路(3)、控制邏輯電路(4)、脈衝形成電路(5)、脈衝放大及隔離電路(6)，調節電路(2)包括電壓調節電路和電流調節電路，其特徵在於脈衝形成電路(5)由可編程邏輯器件UC1構成，UC1採用型號為MACH211的可編程邏輯晶片；調節電路(2)的輸入端與系統輸入的電壓反饋信號和電流反饋信號接通，輸出端與脈衝形成電路(5)的第13腳輸入端聯接；同步電路(3)和控制邏輯電路(4)的輸入端分別與系統的同步信號和控制信號接通，同步電路(3)的輸出端與脈衝形成電路(5)的第6、4、2腳輸入端聯接，控制邏輯電路(4)的輸出端與脈衝形成電路(5)的第9、15、7腳輸入端聯接；脈衝形成電路(5)的輸出端與脈衝放大及隔離電路(6)的輸入端聯接；由脈衝放大及隔離電路(6)發出的六路脈衝輸出信號最終觸發晶閘管。
專利摘要該可編程邏輯器件的晶閘管三相數字觸發器由電源、調節電路、同步電路、控制邏輯電路、脈衝形成電路、脈衝放大及隔離電路組成，其中脈衝形成電路由可編程邏輯器件構成，系統輸入的反饋信號經調節電路隔離放大並與給定信號進行比較後，轉換成數位訊號輸入可編程邏輯器件中與其它控制信號一同進行邏輯控制與實時計算，發出的六路脈衝信號再經脈衝放大及隔離電路整形後即可直接觸發晶閘管，產品具有脈衝對稱度高、抗幹擾能力強、反應速度快及運行穩定可靠等優點。
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 優先權日1998年7月27日
發明者付蒲生, 李曉宇 申請人:西安宏宇電氣有限公司