基于VHDL的感應(yīng)加熱電源數(shù)字移相觸發(fā)器設(shè)計(jì)方案

由于同為兩相電壓產(chǎn)生的兩路同步信號，頻率、幅度相同，相位差半個周期。為了節(jié)省芯片資源，可將同兩相電壓產(chǎn)生的兩路同步信號進(jìn)行異或處理，異或處理之前要對兩路同步信號進(jìn)行“打拍”處理，兩路同步信號“打拍“的次數(shù)決定著負(fù)脈沖的寬度，仿真波形如圖4所示。plusea0與plusea1打拍后，作異或運(yùn)算及仿真結(jié)果。

移相模塊電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。移相觸發(fā)模塊由T觸發(fā)器、兩個邏輯門和計(jì)數(shù)器組成。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸入由‘0’變成‘1’時，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時，送出窄脈沖進(jìn)位信號導(dǎo)致T觸發(fā)器輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)對計(jì)數(shù)器的復(fù)位，等待下一個脈沖到來時重新計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)計(jì)數(shù)自動清零功能。

經(jīng)過移相仿真后波形如圖6所示。相位移動角度為θ，相位移動的參考基準(zhǔn)是異或門的負(fù)脈沖，即得到的觸發(fā)時刻是相對于同步信號延遲θ角后的時刻。

三相電的一個周期包含6個換相區(qū)，若晶閘管脈沖觸發(fā)模塊采用單脈沖觸發(fā)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時，會出現(xiàn)漏觸發(fā)現(xiàn)象。

2.2改進(jìn)策略

本算法中脈沖觸發(fā)模塊的設(shè)計(jì)由觸發(fā)相區(qū)判斷單元和觸發(fā)脈沖單元兩部分構(gòu)成。判斷單元的作用是根據(jù)前級電路觸發(fā)器輸出的6路提示信號(如圖7中q1~q6)，判斷當(dāng)前移相角所應(yīng)對應(yīng)的換相區(qū)間。脈沖觸發(fā)單元是根據(jù)判斷單元結(jié)果決定所需要觸發(fā)的晶閘管對?！”舅惴ㄖ胁扇℃i相環(huán)倍頻措施，將脈沖觸發(fā)模塊的同步時鐘在系統(tǒng)時鐘基礎(chǔ)之上進(jìn)行倍頻處理，本系統(tǒng)中主時鐘為20MHz,脈沖觸發(fā)模塊同步時鐘倍頻至100MHz,算法中采用多脈沖連續(xù)觸發(fā)的方式，即換相觸發(fā)時刻到來時，由觸發(fā)脈沖單元在高頻時鐘的同步下，連續(xù)觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管，確保不出現(xiàn)漏觸發(fā)現(xiàn)象。仿真波形如圖7所示。

觸發(fā)脈沖單元根據(jù)判斷單元送出的6路當(dāng)前觸發(fā)提示信號，對應(yīng)相應(yīng)的晶閘管進(jìn)行連續(xù)觸發(fā)。脈沖觸發(fā)單元輸出的六位信號經(jīng)過脈沖變壓器分別對應(yīng)觸發(fā)圖1所示晶閘管的標(biāo)號。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從仿真結(jié)果看：觸發(fā)脈沖穩(wěn)定連續(xù)，能夠滿足使用要求。采用雙通示波器能夠清晰地看到對應(yīng)的兩個觸發(fā)脈沖(實(shí)驗(yàn)中采用的示波器是AgilentDSO3062A)。通過仿真和相應(yīng)波形測試證明：該數(shù)字觸發(fā)器簡單可靠，產(chǎn)生的脈沖穩(wěn)定、連續(xù)、抗干擾能力強(qiáng)。本系統(tǒng)正應(yīng)用于200kW大功率感應(yīng)加熱電源的三相全控整流橋。