毕业设计论文:三相桥式全控整流电路设计.doc
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大学
毕业论文(设计)
三相桥式全控整流电路设计
ThedesignofFully-controlledthree-phasebridgerectifiercircuit
院系:
机电汽车工程学院
摘要
电子技术的应用已深入到工农业经济建设,交通运输,空间技术,国防现代化,医疗,环保,和人们日常生活的各个领域,进入新世纪后电力电子技术的应用更加广泛,因此对电力电子技术的研究更为重要。
近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能己达到总电能的一半以上。
本文主要介绍基于MCS—51系列单片机TC787芯片控制的三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路,软件部分由C51高级语言编程。
具体运行由工频三相电压经变压器后在芯片控制下在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制相应的SCR可控硅整流为直流电给负载供电。
此种控制方式其主要优点是输出波形稳定和可靠性高抗干扰强的特点。
触发电路结构简单,控制灵活,温度影响小,控制精度可通过软件补偿,移相范围可任意调节等特点,目前已获得业界的广泛认可。
并将在很多的工业控制中得到很好的运用。
关键词:
晶闸管MCS—51单片机触发角三相全控桥
ABSTRACT
Theapplicationofelectronictechnologyhasdeepintotheagriculturaleconomicconstruction,transportation,spacetechnology,nationaldefensemodernization,medical,environmentalprotection,andPeople'sDailylifeinallareas,enterthenewcenturypowerelectronictechnology,somorewidelyinpowerelectronictechnologyresearchismoreimportant.Inrecentyears,moreandmoreapplicationinthenationalpowerelectronicsindustry,someadvancedtechnologiesofthecountry,afterprocessingofelectricpowerelectronictechnologyhasreachedmorethanhalfthetotalenergy.
ThispapermainlyintroducestheMCUbasedonMCS-51seriesthree-phaseTC787chipcontrolledrectifierbridgetypeallcontrolcircuitandthecircuitprincipleoftriggercircuitandcontrolcircuitandsoftwareconsistsofseniorprogramminglanguageC51.Specificoperationbyfrequencyvoltagetransformerinthethree-phaseafterundercontrolchipatdifferentmomentsofthepulsesignaltocontroltheSCRsiliconrectifieriscorrespondingtoloadpowerDC.Thecontrolmodeisthemainadvantagesofhighstabilityandreliabilityofoutputwaveformcharacteristicsofstronganti-jamming.Triggercircuitstructureissimple,flexiblecontrol,temperature,controlaccuracycanbecompensatedbysoftware,canadjustarbitrarilylimitshavewonthewiderecognition.Andinmanyindustrialcontrolwillgettogooduse.
Keywords:
thyristerMCS-51single-chipMicrocontrollertriggeringAnglethree-phasefully-controlledbridge
目录
第一章绪论 1
1.1研究背景和意义 1
1.2晶闸管发展的现状 1
1.3电力电子技术的前景 1
1.4晶闸管的应用 2
第二章主电路设计及原理 4
2.1主电路设计 4
2.2三相桥式全控整流电路电感性负载 8
2.3小结 11
第三章基于芯片TC787的三相六脉冲晶闸管触发电路设计 13
3.1TC787芯片介绍 13
3.2基本参数和特点 13
3.3引脚排列、功能和用法 14
3.4内部结构及工作原理简介 15
3.5基于TC787的三相六脉冲晶闸管触发电路的设计与调试 16
第四章控制及显示系统原理 20
4.189C51芯片介绍 20
4.1.2管脚说明 20
4.1.3振荡器特性 22
4.1.4芯片擦除 22
4.2A/D转换 23
4.3LCD1602显示 25
4.4控制及显示系统设计 27
4.4.1系统结构框图 28
4.4.2单片机I/O口分配表 28
4.4.3系统工作说明 28
第五章单片机软硬件抗干扰技术 30
5.1产生软硬件干扰分析 30
5.2单片机系统软件的抗干扰 31
5.3单片机系统中硬件抗干扰设计 35
第六章系统软件设计 38
6.1主程序设计 38
6.2A/D转换程序 39
第七章结论 40
致谢 41
参考文献 42
附录 43
第一章绪论
1.1研究背景和意义
基于TC787芯片设计三相桥式全控整流触发电路和基于89C51单片机设计控制及显示电路,将触发角和整流输出电压在LCD上显示。
1.2晶闸管发展的现状
在晶闸管出现前,用于电力变换的电子技术已被应用:
1904年出现的电子管(Valve),能在真空中控制电子流,并且应用于通信和无线电领域,从而开始了电子技术的先河。
以后出现的水银整流器(Mercury-vapourthyratrons),其性能和晶闸管挺相似的。
在30年代至50年代,是Mercury-vapourthyratrons发展并迅速大量应用的时期。
它广泛应用于电化学行业、电气铁道直流变电行业及轧钢用直流电动机传动领域,甚至用于直流输电。
各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论己经发展完善并且广范应用。
在晶闸管出现之后的很长一段时期内,所有使用电路的形式仍然是以这些形式为主。
除水银整流器能将交流电变成直流电外,还有发现更早的像电动机-直流发电机组,即是变流机组。
对应的是旋转变流机组,静止变流器的称呼从Mercury-vapourthyratrons开始并沿用至今。
1947年在美国贝尔实验室发明了晶体管(Transistor),引发了整个电子技术领域的一场革命;晶闸管(1957年)SCR(SiliconControlledRectifier)能够通过门极控制其触发开通,但三再通过门极不能控制其关断,属于半控型器件。
现在承受的电压、电流容量最高的器件仍然是晶闸管,并且工作很可靠,所以大量使用许多大容量场合。
1.3电力电子技术的前景
高频率、大容量、低损耗、小体积(芯片利用率高)、易驱动、模块化是现在电力电子器件发展的目标。
减小电力电子器件的开关损耗是基于新的控制技术的使用,例如软开关技术;通过谐振电路后能使器件在零电压(ZVS)或零电流(ZCS)的状态下进行开或者关。
高效、节能、小型化和智能化是目前电力电子应用系统的方向发展。
1.4晶闸管的应用
交通运输:
整流装置被采用在电气机车中的直流机车中,变频装置被采用在交流机车上。
铁道车辆也广泛应用直流斩波器。
现在高速发展的磁悬浮列车,电力电子技术的应用更是一项关键技术。
车辆中的蓄电池的充电也离不开电力电子装置,其各种辅助的电源也都离不了电力电子技术。
电力电子装置控制电动汽车的电机进行电力变换和驱动控制。
控制电机被多次应用在一台高级汽车中,它们也需靠着斩波器和变频器驱动并且控制。
不同型号的电源也被应用在飞机、船舶上,所以航海和航空全部离不开电力电子技术。
如果交通运输工具包括电梯,电力电子技术也要被应用。
以前直流调速系统被大量应用于电梯,最近几年交流变频调速被广泛应用。
一般工业:
直流电动机的调速性能很好,给其供电的电力电子装置都是可控整流电源或者是直流斩波电源。
近年来迅速发展的电力电子变频技术,使得交流电机的调速性能可以与直流电机相当,使得交流调速技术被大量应用并且占据着主导的地位。
像电解铝、电解食盐水等电化学工业在大量使用着直流电源。
大容量整流电源被急需用在冶金工业中的高频或中频感应加热电源、直流电弧炉电源及淬火电源等场合。
电镀等一些装置也需要整流电源。
电力系统:
电子电力系统中广泛的应用了大量电力电子的技术。
末了客户在使用电能的时候,经常性的进行预处理。
如无功补偿、滤波、降压等等。
据统计,在一些发达国家中用户末了小号的电能里有70%经过了一次电力电子变流装置的一般处理。
现代化的电力电子系统中,关键技术之一就是电力电子技术。
可以这样地说,离开电力电子技术,现代化的电力系统是不可想象的。
大容量、长距离输电时直流输电有很大的优势,其逆变阀的受电端和整流阀的送电端全都采用晶闸管的变流装置。
现在发展起来柔性的交流输电能够大幅度的提高电网输稳定性和电能力。
手段:
连续、精确、快速地控制大容量无功和有功等性能的实现对系统的功率流向、潮流变化、阻尼振荡、输送能力的性能加以提高和改进。
像有源的滤波器(APFActivePowerFilter)一可进行应用端的谐波抑制和无功补偿。
各种开关的电源和不间断着的电源(UPS),应用这一类的最为普遍。
像各类电力电子装置大致都用不同的电压等级直流的电源提供电。
现在高频开关电源己被采用了全控型器件,以前晶闸管整流电源被用在通信设备中的程控交换机。
现在小型计算机的内部电源、大型的计算机应用的工作电源也全部采用了高频开关电源。
在一些电子装置中,以前线性稳压电源被大量采用供电,因为高频的开关电源重量轻、体积小、效率高,现在线性电源己被慢慢取代了。
家用电器:
家用的电器中起着重要地位的有照明。
因为电子照明的电源发光效率高、体积小、可以节约大量能源,经常被叫做“节能灯”,传统的日光灯和白炽灯正被逐渐取缔。
家用电器里被大量应用电子技术,像变频空调器。
家用计算机、音响设备、电视机、等电子设备电源模块也大量需要电力电子技术。
此外,有些微波炉、电冰箱、洗衣机等电器也都大量应用了电力电子技术。
利用和开发新能源:
传统发电的方式有水力发电、火力发电以及后来兴起的核能发电。
能源危机以后,各种可再生能源、新能源以及新型的发电方式逐渐受到重视。
其中风力发电、太阳能发电的发展比较快,备受关注的还有燃料电池
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