減少雜波干擾的可控硅調(diào)速電路設(shè)計(jì)

摘要：為了改善傳統(tǒng)電機(jī)調(diào)速系雜波干擾大，系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種以工業(yè)單片機(jī)為核心運(yùn)算控制芯片，可控硅采用過零檢測觸發(fā)方式，主回路由軟件、硬件協(xié)調(diào)完成，控制可控硅進(jìn)行電機(jī)調(diào)速的電路，達(dá)到了減少主電路雜波干擾的目的，控制靈活，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，檢測和維護(hù)方便。
關(guān)鍵詞：雜波干擾；可控硅調(diào)速；過零檢測；觸發(fā)

可控硅具有功率大，效率高，體積小，重量輕，無噪音，控制靈敏等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有使用小電流，小功率來控制大電流大功率的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍，前途都非常廣泛。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)可控硅過零調(diào)速，相比于變頻調(diào)速，不僅可使可控硅的導(dǎo)通角控制由軟件完成，觸發(fā)電路有結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，精度可通過軟件補(bǔ)償，任意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，還可以避免類似移相調(diào)速，脈寬調(diào)速(PWM)，正弦脈寬調(diào)速(SPWM)等在調(diào)速過程中產(chǎn)生大量噪聲和高次諧波，對電路器件耐壓值要求較高的。

1 可控硅過零檢測調(diào)速控制的方法
數(shù)字實(shí)現(xiàn)可控硅過零控制的示意圖如圖1。可以看出，過零調(diào)速通過的工作電壓是完整的正弦波形，過零導(dǎo)通且過零截止。調(diào)速時(shí)通過改變在給定的時(shí)間內(nèi)改變加在負(fù)載上的交流正弦波個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于可控硅是在電壓(電流)過零時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通的，導(dǎo)通時(shí)的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在可控硅移相調(diào)壓調(diào)速所存在的一些缺點(diǎn)，如：產(chǎn)生大的射頻干擾，高次諧波等。這樣就解決了第一個(gè)問題，同時(shí)也提高了電路器件的安全系數(shù)。


數(shù)字實(shí)現(xiàn)可控硅過零調(diào)速控制需要解決2個(gè)問題：實(shí)現(xiàn)工頻電壓的正負(fù)過零檢測，并在過零時(shí)產(chǎn)生脈沖信號；過零脈沖信號必須受單片機(jī)輸出信息控制，從而控制可控硅過零觸發(fā)時(shí)間。
過零脈沖信號的個(gè)數(shù)和時(shí)間間隔可以通過軟硬件協(xié)調(diào)解決。直接控制導(dǎo)通脈沖個(gè)數(shù)和截止脈沖個(gè)數(shù)就可以了，調(diào)速范圍可以從零到最高速度(加入完整的工頻電壓時(shí)的速度)。設(shè)最高速度轉(zhuǎn)速為n0，導(dǎo)通脈沖個(gè)數(shù)為k，截止脈沖個(gè)數(shù)為s，速度為n，理論上：
n=(k／s)n0 (1)
實(shí)際工作中要根據(jù)驅(qū)動(dòng)負(fù)載設(shè)定轉(zhuǎn)速范圍。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。單片機(jī)為控制器的核心部件，其主要工作是接收220 V交流電的過零信號，根據(jù)過零檢測信號控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間；接收掉電檢測電路送來的掉電信號；檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速等級并在數(shù)碼管上顯示。