阅读说明：本技术 数字锁相晶闸管移相触发控制器 (Digital phase-locked thyristor phase-shift trigger controller ) 是由 王永福 于 2018-08-02 设计创作，主要内容包括：数字锁相晶闸管移相触发控制器属于半导体变流技术领域,尤其涉及一种数字锁相晶闸管移相触发控制器。本发明提供一种数字锁相晶闸管移相触发控制器。本发明包括电流调节器、电压调节器、电源与同步电路、移相电路、数字锁相脉冲电路和脉冲放大电路,其结构要点电流调节器中反馈和给定相比较,进行比例积分调整；电压给定和电压反馈输入到电压调节器的反向输入端,进行比例积分调节；电流调节器和电压调节器的输出相“与”后送到移相电路；移相电路输出连接到数字锁相脉冲电路,移相信号倍频后形成触发脉冲,触发脉冲最后经脉冲放大电路、脉冲变压器隔离输出；电源与同步电路的交流电源输出端与移相电路中的同步单元相连。(A digital phase-locked thyristor phase-shift trigger controller belongs to the technical field of semiconductor current transformation, and particularly relates to a digital phase-locked thyristor phase-shift trigger controller. The invention provides a digital phase-locked thyristor phase-shift trigger controller. The invention comprises a current regulator, a voltage regulator, a power supply and synchronous circuit, a phase-shifting circuit, a digital phase-locked pulse circuit and a pulse amplifying circuit, and has the structural key points that the feedback in the current regulator is compared with the given value to carry out proportional-integral adjustment; voltage setting and voltage feedback are input to the reverse input end of the voltage regulator to carry out proportional-integral regulation; the output phases of the current regulator and the voltage regulator are AND-fed to the phase shifting circuit; the output of the phase-shifting circuit is connected to a digital phase-locking pulse circuit, the frequency of a phase-shifting signal is doubled to form a trigger pulse, and the trigger pulse is isolated and output through a pulse amplifying circuit and a pulse transformer; the output end of the alternating current power supply of the power supply and synchronization circuit is connected with the synchronization unit in the phase-shifting circuit.)

数字锁相晶闸管移相触发控制器

技术领域

本发明属于半导体变流技术领域，尤其涉及一种数字锁相晶闸管移相触发控制器。

背景技术

触发控制器电路是晶闸管变流设备的核心部件。晶闸管变流设备本身是强烈干扰源，对触发控制电路的干扰尤为强烈。目前触发控制器电路一般为单片机和同步计数器电路，该电路在现场时常发生工作不稳定现象。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种数字锁相晶闸管移相触发控制器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括电流调节器、电压调节器、电源与同步电路、移相电路、数字锁相脉冲电路和脉冲放大电路，其结构要点电流调节器中反馈和给定相比较，进行比例积分调整；电压给定和电压反馈输入到电压调节器的反向输入端，进行比例积分调节；

电流调节器和电压调节器的输出相“与”后送到移相电路；移相电路输出连接到数字锁相脉冲电路，移相信号倍频后形成触发脉冲，触发脉冲最后经脉冲放大电路、脉冲变压器隔离输出；

电源与同步电路的交流电源输出端与移相电路中的同步单元相连；电源与同步电路的相序鉴别信号输出端与数字锁相脉冲电路的脉冲分配输入端相连。

作为一种优选方案，本发明所述移相信号倍频后形成6相触发脉冲。

作为一种优选方案，本发明还包括电流放大电路、保护电路，电流放大电路的输出分别连接保护电路中的过流保护单元和电流调节器反馈电路。

作为另一种优选方案，本发明所述保护电路包括过压保护单元和欠压保护单元。

作为另一种优选方案，本发明所述电流放大电路包括LM324芯片IC1A，IC1A的2脚分别与电阻R88一端、电阻R27一端相连，电阻R88另一端与跳线开关J1的2脚相连，跳线开关J1的4脚、5脚接Jin8端子，电阻R27另一端接跳线开关J1的1脚，跳线开关J1的3脚分别与二极管D7阳极、二极管D8阳极、二极管D9阳极相连，二极管D7阴极分别与端子Jin4、二极管D10阳极相连，二极管D8阴极分别与端子Jin5、二极管D11阳极相连，二极管D9阴极分别与端子Jin6、二极管D12阳极相连，二极管D10阳阴极分别与端子Jin7、二极管D11阳阴极、二极管D12阳阴极、地线、电阻R28一端相连，电阻R28另一端接IC1A的3脚，IC1A的1脚通过电阻R1分别连接电流调节器和保护电路中的过流保护单元。

作为另一种优选方案，本发明所述保护电路包括LM324芯片IC2C、IC2B、IC2D，IC2C的9脚与变阻器W7的调节端相连，变阻器W7的一连接端与+15V电源相连，变阻器W7的另一连接端通过电阻R35接地；IC2C的10脚通过电阻R34接电流放大电路输出端；IC2C的8脚与二极管D16阳极相连，二极管D16阴极分别与二极管D17阴极、二极管D41阴极、电流调节器的输入端、电压调节器的输入端、数字锁相脉冲电路的输入端相连；

IC2B的6脚通过电阻R102接端子Jin9，IC2B的5脚分别与电阻R38一端、电阻R39一端相连，电阻R38另一端接地，电阻R39另一端分别与IC2B的7脚、二极管D17阳极相连；

IC2D的13脚接变阻器W4的调节端，变阻器W4一连接端与+15V电源相连，变阻器W4的另一连接端通过电阻R92接地；IC2D的12脚分别与保护自锁复位NPN三极管N13的集电极、二极管D44阴极、电压调节器的电压反馈输入端相连，NPN三极管N13发射极接地，NPN三极管N13基极接NPN三极管N12基极、电阻R33一端相连，NPN三极管N12发射极接地，NPN三极管N12集电极接IC2C的10脚，电阻R33另一端通过开关S1接+15V电源；IC2D的14脚分别与电阻R94一端、二极管D41阳极、二极管D45阳极相连，电阻R94另一端接二极管D44阳极，二极管D45阴极分别与二极管D46阴极、NPN三极管N4基极相连，二极管D46阳极接IC2C的8脚，NPN三极管N4发射极接地，NPN三极管N4集电极接继电器J控制端，继电器J受控端接过流、过压保护控制信号输出端。

作为另一种优选方案，本发明所述电流调节器包括LM324芯片IC1C，IC1C的13脚分别与电流给定输入端子Jin14、变阻器W1调节端相连，变阻器W1一连接端接电流放大电路输出端，变阻器W1另一连接端接地，IC1C的12脚通过电阻R4接地；IC1C的14脚分别与PNP三极管P4发射极、电容C3一端、二极管D2阴极相连，电容C3另一端分别与电容C2一端、跳线开关J2一端相连，电容C2另一端通过电阻R6分别与电阻R5一端、跳线开关J2另一端相连，电阻R5另一端分别与二极管D6阳极、电源+15V相连，二极管D6阴极接PNP三极管P4集电极，PNP三极管P4基极分别与电压调节器、二极管D2阳极相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电压调节器包括LM324芯片IC1D，IC1D的9脚通过开环闭环转换开关S2与变阻器W2调节端相连，变阻器W2一连接端接电压反馈信号端子Jin11，变阻器W2另一连接端接地，IC1D的8脚分别接PNP三极管P1发射极、二极管D5阴极，PNP三极管P1基极、二极管D5阳极接电流调节器。

作为另一种优选方案，本发明所述移相电路包括LM324芯片IC1B，IC1B的5脚分别与变阻器W3调节端和一连接端、变阻器W5一连接端、NPN三极管N1集电极相连，NPN三极管N1基极接变阻器W5调节端，NPN三极管N1发射极分别与地线、变阻器W5另一连接端相连；变阻器W3另一连接端分别与电流调节器输出端、电压调节器输出端相连；

IC1B的5脚分别与NPN三极管N2集电极、NPN三极管N3集电极、电容C12一端相连，NPN三极管N2发射极分别与NPN三极管N3基极、电容C12另一端、电阻R50一端相连，电阻R50另一端接-15V电源，NPN三极管N3发射极接地；NPN三极管N2的基极与电源与同步电路的输出端相连，IC1B的7脚与数字锁相脉冲电路的输入端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电源与同步电路包括变压器T8，变压器T8的原边为市电接入端，变压器T8的副边通过整流桥接7815芯片U3、7915芯片U2的输入端，U3的输出端接7805芯片U1的输入端；市电接入端一端分别与变压器T8的原边一端、电阻RB一端相连，电阻RB另一端分别与电容C20一端、相序鉴别整流器输入端一端相连，市电接入端另一端通过电容CB分别与电容C17一端、相序鉴别整流器输入端另一端相连，电容C17另一端、电容C20另一端、变压器T8的原边一端相连，相序鉴别整流器输出端接TIL113芯片O2输入端，TIL113芯片O2输出端接数字锁相脉冲电路输入端。

其次，本发明所述数字锁相脉冲电路包括4046芯片IC3、16V8芯片IC6、MC7555芯片IC4和4015芯片IC5A、IC5B，IC3的14脚接移相电路的输出端，IC3的4脚分别与接IC5A的1脚、IC5A的15脚、IC5B的9脚，IC5A、IC5B的输出接IC6的输入，IC6的输出接脉冲放大电路的输入端口；

IC4的4脚分别与电阻R85一端、NPN三极管N5集电极相连，电阻R85另一端接IC3的4脚，NPN三极管N5发射极接地，NPN三极管N5集电极接保护电路输出端，IC4的3脚接IC6的12脚。

另外，本发明所述脉冲放大电路包括NPN三极管N6～N11，NPN三极管N6～N11的基极与数字锁相脉冲电路的输出端相连，NPN三极管N6～N11的集电极分别与变压器T2～T7原边相连，NPN三极管N6～N11的发射极接地，变压器T2～T7副边分别经由二极管D23～D28连接到脉冲输出端子JO19～JO30，逆程电流通过发光二极管LA+,LA-,LB+,LB-,LC+,LC-构成回路。

本发明有益效果。

本发明涉及晶闸管移相控制与闭环调节，为电流电压双闭环调节的数字锁相触发控制器。本发明设置两个调节器独立，调节器参数独立；设置了调节器输出比较，可根据控制目标切换相应的调节器输出给下一级电路。采用数字锁相脉冲电路形成触发脉冲，把多路脉冲分配给相应的晶闸管，使得脉冲的均匀性、对称性、一致性得到改善，脉冲的稳定的得以提高。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明电路原理图。

图2～图9是图1的局部放大图。

图10、图20是根据不同使用需求的控制器电路原理图。

图11～图19是图10的局部放大图。

图21～图24是图20的局部放大图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括电流调节器、电压调节器、电源与同步电路、移相电路、数字锁相脉冲电路和脉冲放大电路，其结构要点电流调节器中反馈和给定相比较，进行比例积分调整；电压给定和电压反馈输入到电压调节器的反向输入端，进行比例积分调节；

电流调节器和电压调节器的输出相“与”后送到移相电路；移相电路输出连接到数字锁相脉冲电路，移相信号倍频后形成触发脉冲，触发脉冲最后经脉冲放大电路、脉冲变压器隔离输出；

电源与同步电路的交流电源输出端与移相电路中的同步单元相连；电源与同步电路的相序鉴别信号输出端与数字锁相脉冲电路的脉冲分配输入端相连。

所述移相信号倍频后形成6相触发脉冲。

本发明还包括电流放大电路、保护电路，电流放大电路的输出分别连接保护电路中的过流保护单元和电流调节器反馈电路。

所述保护电路包括过压保护单元和欠压保护单元。

所述电流放大电路包括LM324芯片IC1A，IC1A的2脚分别与电阻R88一端、电阻R27一端相连，电阻R88另一端与跳线开关J1的2脚相连，跳线开关J1的4脚、5脚接Jin8端子，电阻R27另一端接跳线开关J1的1脚，跳线开关J1的3脚分别与二极管D7阳极、二极管D8阳极、二极管D9阳极相连，二极管D7阴极分别与端子Jin4、二极管D10阳极相连，二极管D8阴极分别与端子Jin5、二极管D11阳极相连，二极管D9阴极分别与端子Jin6、二极管D12阳极相连，二极管D10阳阴极分别与端子Jin7、二极管D11阳阴极、二极管D12阳阴极、地线、电阻R28一端相连，电阻R28另一端接IC1A的3脚，IC1A的1脚通过电阻R1分别连接电流调节器和保护电路中的过流保护单元。输入端子Jin,中Jin4、Jin5、Jin6端子是交流互感器接入端；Jin7、Jin8端子是直流分流器或直流电流传感器输入端。通过手动设置跳线开关J1位置选择上述电流反馈类型。

所述保护电路包括LM324芯片IC2C、IC2B、IC2D，IC2C的9脚与变阻器W7的调节端相连，变阻器W7的一连接端与+15V电源相连，变阻器W7的另一连接端通过电阻R35接地；IC2C的10脚通过电阻R34接电流放大电路输出端；IC2C的8脚与二极管D16阳极相连，二极管D16阴极分别与二极管D17阴极、二极管D41阴极、电流调节器的输入端、电压调节器的输入端、数字锁相脉冲电路的输入端相连；

IC2B的6脚通过电阻R102接端子Jin9，IC2B的5脚分别与电阻R38一端、电阻R39一端相连，电阻R38另一端接地，电阻R39另一端分别与IC2B的7脚、二极管D17阳极相连；Jin9作为脉冲封锁外控输入；

IC2D的13脚接变阻器W4的调节端，变阻器W4一连接端与+15V电源相连，变阻器W4的另一连接端通过电阻R92接地；IC2D的12脚分别与NPN三极管N13集电极、二极管D44阴极、电压调节器的电压反馈输入端相连，NPN三极管N13发射极接地，NPN三极管N13基极接NPN三极管N12基极、电阻R33一端相连，NPN三极管N12发射极接地，NPN三极管N12集电极接IC2C的10脚，电阻R33另一端通过开关S1接+15V电源；IC2D的14脚分别与电阻R94一端、二极管D41阳极、二极管D45阳极相连，电阻R94另一端接二极管D44阳极，二极管D45阴极分别与二极管D46阴极、NPN三极管N4基极相连，二极管D46阳极接IC2C的8脚，NPN三极管N4发射极接地，NPN三极管N4集电极接继电器J控制端，继电器J受控端接过流、过压保护控制信号输出端。

IC2C是过流保护比较器，当来自电流放大电路的反馈信号超过由W7设定的基准，比较器输出高电平并自锁，直到复位开关闭合或者断电后再上电比较强变为低电平，保护复位。IC2D是过压保护比较器，当电压反馈信号超过由W4设定的基准，比较器输出高电平并自锁，直到复位开关闭合或者断电后再上电比较强变为低电平，保护复位。IC2B是控制电源欠压比较器。三种保护的输出通过二极管D16、D17、D41并联后连接电流、电压调节器和触发器。过流、过压保护继电器J动作出动作。

所述电流调节器包括LM324芯片IC1C，IC1C的13脚分别与电流给定输入端子Jin14、变阻器W1调节端相连，变阻器W1一连接端接电流放大电路输出端，变阻器W1另一连接端接地，IC1C的12脚通过电阻R4接地；IC1C的14脚分别与PNP三极管P4发射极、电容C3一端、二极管D2阴极相连，电容C3另一端分别与电容C2一端、跳线开关J2一端相连，电容C2另一端通过电阻R6分别与电阻R5一端、跳线开关J2另一端相连，电阻R5另一端分别与二极管D6阳极、电源+15V相连，二极管D6阴极接PNP三极管P4集电极，PNP三极管P4基极分别与电压调节器、二极管D2阳极相连。Jin12与电阻R100、PNP三极管集电极连接，Jin12作为外接给定电位器的电源，Jin15作为给定电位器电源的低电位端。

Jin14端子输入的电流给定连接到电流调节器IC1C的反向输入端，来自电流放大电路的反馈信号通过W1分压之后连接到IC1C反向输入端，IC1C对给定与反馈的差值进行比例积分放大。此环节设置了跳线开关J2，J2闭合短路掉了R6 和C2，减小了积分增益和比例增益。保护动作时P4导通调节锁止，电压调节器IC1D投运时P4强制IC1C输出跟随IC1D。

所述电压调节器包括LM324芯片IC1D，IC1D的9脚通过开环闭环转换开关S2与变阻器W2调节端相连，变阻器W2一连接端接电压反馈信号端子Jin11，变阻器W2另一连接端接地，IC1D的8脚分别接PNP三极管P1发射极、二极管D5阴极，PNP三极管P1基极、二极管D5阳极接电流调节器。Jin11是电压反馈输入端。Jin13是电压给定输入端，用于连接给定电位器或者0-10V有源电压给定信号。

Jin13端子输入的电压给定连接到电压流调节器IC1D的反向输入端，Jin11端子电压反馈信号通过W2分压之后连接到IC1D反向输入端，IC1D对给定与反馈的差值进行比例积分放大。保护动作时，P1导通调节锁止，电流调节器IC1C投运时，P1强制IC1D输出跟随IC1C。S2是开环闭环转换开关，置开环位置时反馈信号与IC1D反向输入端断开，IC1D接成电压跟随，IC1D输出电压跟随给定。

电流调节器IC1C的输出连接二极管D2；电压调节器IC1D的输出连接二极管D5。两个调节器的输出是并联关系，两个调节器电路独立，参数独立，各自整定相互不牵连。电压给定和电压反馈相比较，经电压调节器比例积分放大后连接到D5的阴极。电流给定与电流反馈相比较，经电流调节器比例积分放大后连接到D2的阴极。D5的阳极和 D2的阳极连接，结果输出电平低的被选择。

所述移相电路包括LM324芯片IC1B，IC1B的5脚分别与变阻器W3调节端和一连接端、变阻器W5一连接端、NPN三极管N1集电极相连，NPN三极管N1基极接变阻器W5调节端，NPN三极管N1发射极分别与地线、变阻器W5另一连接端相连；变阻器W3另一连接端分别与电流调节器输出端、电压调节器输出端相连；

IC1B的5脚分别与NPN三极管N2集电极、NPN三极管N3集电极、电容C12一端相连，NPN三极管N2发射极分别与NPN三极管N3基极、电容C12另一端、电阻R50一端相连，电阻R50另一端接-15V电源，NPN三极管N3发射极接地；NPN三极管N2的基极与电源与同步电路的输出端相连，IC1B的7脚与数字锁相脉冲电路的输入端相连。

D2与D5输出汇接到由W3和W5组成的移相限幅整定电路。W3限定下限，调节W5改变了N1的限幅值，从而限定了最大移相电压。C12连接在N3的C、B间，利用米勒效应改善了电容充电电压的线性。N2与交流电源连接，对米勒电容与电源同步放电，从而形成与交流电源同步的线性锯齿波。IC1B比较器的两路输入分别来自移相限幅和锯齿波，比较器输出与电源同步的相位受移相电压调制的脉冲Ain。

所述电源与同步电路包括变压器T8，变压器T8的原边为市电接入端，变压器T8的副边通过整流桥接7815芯片U3、7915芯片U2的输入端，U3的输出端接7805芯片U1的输入端；市电接入端一端分别与变压器T8的原边一端、电阻RB一端相连，电阻RB另一端分别与电容C20一端、相序鉴别整流器输入端一端相连，市电接入端另一端通过电容CB分别与电容C17一端、相序鉴别整流器输入端另一端相连，电容C17另一端、电容C20另一端、变压器T8的原边一端相连，相序鉴别整流器输出端接TIL113芯片O2输入端，TIL113芯片O2输出端接数字锁相脉冲电路输入端。

市电通过单相交流电源变压器T8隔离降压，经D30-D33整流桥变为直流，在经U1-U3三个三端线性稳压电路形成±15V和+5V电源。RB、CB、C17、C20移相网络用与鉴别三相电源相序，正相序O2输出低电平，逆相序O2输出低电平。

所述数字锁相脉冲电路包括4046芯片IC3、16V8芯片IC6、MC7555芯片IC4和4015芯片IC5A、IC5B，IC3的14脚接移相电路的输出端，IC3的4脚分别与接IC5A的1脚、IC5A的15脚、IC5B的9脚，IC5A、IC5B的输出接IC6的输入，IC6的输出接脉冲放大电路的输入端口；

IC4的4脚分别与电阻R85一端、NPN三极管N5集电极相连，电阻R85另一端接IC3的4脚，NPN三极管N5发射极接地，NPN三极管N5集电极接保护电路输出端，IC4的3脚接IC6的12脚。NPN三极管N5用于脉冲封锁。

锁相环电路IC3的锁相输入来自移相脉冲Ain。6倍频的脉冲经分频电路IC5A、IC5B产生6个独立的方波脉冲，脉冲间隔相等。IC4是脉冲列调制振荡电路，震荡的启停控制受6路脉冲的控制，6路脉冲前沿震荡启动，脉冲后沿停止。调制后的6路脉冲在可编程逻辑器件IC6中从新排布顺序，按照正反相序把每相对应的脉冲分配，分配过的脉冲连接下一级脉冲放大电路中相应的三极管N6-N11。脉冲顺序按照相序鉴别的结果发送，结果实现了相序自适应功能。

所述脉冲放大电路包括NPN三极管N6～N11，NPN三极管N6～N11的基极与数字锁相脉冲电路的输出端相连，NPN三极管N6～N11的集电极分别与变压器T2～T7原边相连，NPN三极管N6～N11的发射极接地，变压器T2～T7副边分别经由二极管D23～D28连接到脉冲输出端子JO19～JO30，逆程电流通过发光二极管LA+,LA-,LB+,LB-,LC+,LC-构成回路。

脉冲输入到三极管N6～N11的基极，三极管集电极连接脉冲变压器T2～T7，脉冲变压器起到把电路电压与晶闸管触发电压匹配的作用，起到输出脉冲与控制板电路隔离的作用。隔离后的脉冲经由二极管D23～D28连接到脉冲输出端子JO19～JO30。脉冲变压器输出的正程经脉冲端子输出，逆程电流通过发光二极管LA+,LA-,LB+,LB-,LC+,LC-构成回路。

根据不同使用需求，可采用图10、图20的电路结构。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。