一種基于80C196KC的電子軟起動(dòng)器的軟硬件實(shí)現(xiàn)

圖2 軟起動(dòng)器總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電壓同步信號(hào)檢測(cè)電路

采用如圖3所示的電路作為電壓同步信號(hào)檢測(cè)電路。從圖中可以看出，這個(gè)電路的功能就是將由電源側(cè)來(lái)的線電壓正弦信號(hào)轉(zhuǎn)為低壓方波信號(hào)以供單片機(jī)進(jìn)行處理分析。由于這里的信號(hào)是從高壓轉(zhuǎn)為低壓送入單片機(jī)處理的，因此要利用一塊光耦P521對(duì)高低壓信號(hào)進(jìn)行隔離，這樣保證了這兩種信號(hào)可以互不干擾地分離處理。整個(gè)工作過(guò)程大致是這樣的：由電源側(cè)來(lái)的線電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)2個(gè)電阻和1個(gè)二極管，變成半波交流信號(hào)，這個(gè)交流信號(hào)在正半波時(shí)觸發(fā)光耦導(dǎo)通，從而使得右側(cè)輸入到單片機(jī)的是高電平信號(hào)；而當(dāng)光耦左側(cè)交流信號(hào)處于低電平時(shí)，光耦則截止，那么右側(cè)輸入到單片機(jī)的信號(hào)也就是低電平。這樣周而復(fù)始，單片機(jī)所得到的就是幅值為5V(VCC=5V)的方波信號(hào)，周期等同于電源的周期即工頻50Hz，而高低電平持續(xù)的時(shí)間也基本與電源側(cè)正負(fù)交流信號(hào)所持續(xù)的時(shí)間大致相同，雖然其間存在著一定的時(shí)延，但可以通過(guò)軟件進(jìn)行補(bǔ)償，從而既簡(jiǎn)化了外圍硬件電路的設(shè)計(jì)，又得到了與電源電壓同步的信號(hào)，為下面給出晶閘管觸發(fā)信號(hào)提供了工作電壓零點(diǎn)的基準(zhǔn)。

這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)就在于：一方面，在起動(dòng)未開(kāi)始或是開(kāi)始瞬間，線路還沒(méi)有負(fù)載電流時(shí)，這個(gè)電路仍可以檢測(cè)到器件電壓零點(diǎn)，這就比電流過(guò)零同步方式要優(yōu)越得多；另外，由于輸入的交流信號(hào)是直接從電源側(cè)獲取的，因此這就不需要像其他電路那樣需要先利用變壓器取得交流信號(hào)再進(jìn)行處理，這樣就既節(jié)省了線路板的空間，也節(jié)約了成本。

同時(shí)，可以利用圖3這個(gè)電路(以下稱(chēng)為電路I)和另一套與電路I基本相同的電路(以下稱(chēng)為電路II)配合，進(jìn)行電源的相序判斷和缺相檢測(cè)。在這里也大致介紹一下工作原理。電路II和電路I結(jié)構(gòu)基本相同，存在的區(qū)別就是，假設(shè)電路I的輸入側(cè)U_1和U_2分別連接電源的A、B兩相，而電路II輸入側(cè)U_1' 和U_2'連接的就是電源的B、C兩相，且輸出信號(hào)是送到80C196KC芯片的另一個(gè)HSI(高速輸入引腳)口的。這里利用到芯片HSI引腳，它特有的功能，一是這種引腳能夠無(wú)需CPU干涉而快速響應(yīng)事件，二是這種引腳不但可以設(shè)置事件發(fā)生產(chǎn)生中斷，還可以記錄事件發(fā)生時(shí)的時(shí)間和當(dāng)時(shí)引腳的狀態(tài)。這里我們假設(shè)電路I的U_1和U_2接的是電源的A、B相，而電路II的U_1'和U_2'接的是B、C相，這樣在三相電源正常工作時(shí)，當(dāng)AB線電壓發(fā)生正跳變 (即從負(fù)半波轉(zhuǎn)為正半波)時(shí)，BC線電壓為負(fù)，那么電路II送入CPU的信號(hào)就為低電平；當(dāng)AB線電壓發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，BC線電壓為正，那么電路II送入 CPU的信號(hào)是高電平(如果電路II的U_1'和U_2'接的是C、B相，那么兩次送入CPU的信號(hào)高低電平情況就相反)。

而當(dāng)電源發(fā)生缺相故障時(shí)，AB線電壓無(wú)論發(fā)生何種跳變時(shí)，BC線電壓都同為正或同為負(fù)，這樣電路II送入CPU的信號(hào)將同為高電平或低電平。設(shè)置電路I接入CPU的HSI0引腳在信號(hào)每次跳變時(shí)都產(chǎn)生中斷，并在每次跳變中斷時(shí)記錄下電路II接入CPU的HSI1引腳的狀態(tài)，通過(guò)兩次對(duì)比HSI1引腳的電平情況，從而判斷出所連入電路中三相電源的相序，為下一步產(chǎn)生正確的脈沖觸發(fā)信號(hào)序列奠定基礎(chǔ)。同時(shí)在電源缺相時(shí)，也能判斷出故障狀況，并封鎖脈沖信號(hào)及給出報(bào)警信號(hào)和顯示信息。

圖3 電壓同步信號(hào)檢測(cè)電路

觸發(fā)脈沖形成電路

軟起動(dòng)器的工作原理就是通過(guò)改變主回路中晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么如何按照要求形成所需的觸發(fā)脈沖信號(hào)就顯得尤為重要。晶閘管的觸發(fā)方式有很多種，在這個(gè)設(shè)計(jì)采用脈沖變壓器來(lái)產(chǎn)生符合要求的具有一定規(guī)律的脈沖，主要為的就是使觸發(fā)發(fā)生電路在同晶閘管相連接的同時(shí)，又可以使這兩部分電路之間具有電氣隔離。下面以單相觸發(fā)脈沖形成電路為例，具體說(shuō)明是如何利用這個(gè)電路形成所需的六路觸發(fā)脈沖信號(hào)的。