1引言
隨著計算機技術的普及和發展，單片機正向各工業領域滲透。由于它體積小，設計靈活、運算速度快，從而成為工控領域的優選控制手段。目前許多吹膜機中，直流機仍在大量使用，用微機技術對吹膜機進行更新換代的改造，可使設備性能大大改善，運行可靠性明顯提高，且避免了設備更新的巨大投資。本文的設計曾成功應用于橡塑及印染行業的設備改造，成功地替代了一臺損壞的意大利進口設備中82kW直流拖動部分。
2總體方案
晶閘管直流拖動系統中決定整個系統動靜態指標的關鍵在于控制回路，主電路方案差別并不大。本文的主電路可適應新式440V直流機，配合本文的控制和驅動電路可適用于200k W以下的中、小功率直流拖動系統.主電路中LD為進線電抗，LH為電流互感器，RY為壓敏電阻，F為速熔，主回路系統的尖峰過壓靠壓敏電阻和阻容吸收電路共同抑制，其轉速、電流、缺相、熔斷保護及勵磁失磁等信號一并送入控制回路由微機統一處理。
主回路由晶閘管三相全控橋構成，純電感負載時其輸出平均直流電壓可表為:Ud=2. 34U2cosa其中Ud為輸出直流電壓平均值，U:為三相進線的相電壓，a為晶閘管觸發控制角。當進線相電壓為220V時，考慮到進線電抗造成的壓降及線路損失.其a=0時的直流輸出電壓平均值約有460V，比電機額定稍有盈余。
整機共設有三級過流保護及缺相，勵磁失磁，主快熔熔斷，相序等保護，并有相應的顯示及聲告警。一級過流保護為軟件形式，主回路電流一旦超過一級整定閡值則由單片機停發觸發脈沖，二級過流由硬件強行關斷驅動電路電源，三級過流由執行機構強行拉斷主回路繼電器。
驅動電路采用了中功率VMOS管及脈沖變壓器隔離，其最大觸發脈沖峰值可達400mA，足可以觸發1000A以下任何型號的普通晶閘管。觸發脈沖為單片機產生的1200方波，為提高觸發可靠性，整個脈沖被高頻率脈沖調制，由于采用了與電源相位鎖定的倍頻技術，六路脈沖將3600周期均勻分為六份，從而實現了嚴格的等間距觸發。
3控制電路原理
本控制電路主要由8031最小系統，A/D，同步信號移相，鎖相倍頻電路，保護電路，脈沖整形放大驅動電路構成。U4A,W1,R102-104及C103構成移相電路，由電源側預處理得到的同步信號經TBS端輸入，調整wl約可得到1000相移。當A/D滿度時，這樣寬的調整范圍再配合調整同步信號相位已足能使鎖相輸出的50H:方波后沿與晶閘管的零觸發角對齊。
由移相電路輸出的50Hz正弦信號與分頻電路得到的50H:方波信號分別進入鎖相環4046的鑒相器兩輸入端，其相位差信號經環路濾波器加于壓控振蕩器輸入端VCOIN,從而控制其輸出頻率。此頻率經404。的28分頻和74LS92的六分頻生成50Hz方波重新加于鑒相器輸入端。當兩50H:信號間有一固定相位差時，整個鎖相環路處于鎖定狀態。一旦兩相位差發生變化，則環路濾波器將輸出一校正電壓以改變壓控振蕩器的輸出頻率，使兩50Hz相位差重新鎖定在正確的數值上。由74LS92的QD端輸出的50H:方波直接送入8031的INTO端做為標準同步脈沖，由4040的Q8端輸出的6 X 50Hz信號直接送入8031的INT1端做為每相晶閘管觸發的標準認相信號，由4046的VCOUT端輸出的信號可做為1200觸發脈沖的高頻調制脈沖，并同時送往8031的TO及T1計數器輸入端，由于該頻率經6X28分頻后已與50Hz電源頻率嚴格鎖定，故每一電源周期之內它恰巧有6 X 2'= 1536個脈沖，則3600的周期被均勻分成1536份，每脈沖間隔約代表0. 20電角度，若利用8031的T0,T1計數器在標準認相和同步脈沖的作用下分別對此脈沖列計數，則對晶閘管觸發角的控制實際上已經數字化，其最小分辨率約合0. 2。電角度。由軟件產生并經P1. 0-P1. 5口送出的120觸發方波經調制后由74LS06及VMUS管整形放大，送往脈沖變壓器及觸發電路，處理后去觸發主晶閘管。
本控制電路設計包括一系列保護電路，本文僅論述一級過流保護電路原理。電路如圖3所示。整機模擬電流信號由GL端輸入，U 12C構成一闌值電壓可調的施密特觸發器，其輸出電壓擺幅約士1OV，其回差電壓可借助調整電阻R433改變，電路上電時由于C432的上拉作用，觸發器必在上電后輸出正電壓。調整電路參數可使觸發器的下觸電壓VT一為負值，由于GL，信號不會小于零，則觸發器一旦由于過流翻轉成負輸出，就不可能再翻回原態，除非關機再開。這種功能可防止過流故障的重復出現。過流輸出信號經R434及R435分壓后加于緩沖門7417，并分別被送往8031的P3. 1口及故障顯示，報警蜂鳴器電路。因7417內部加有鉗位保護二極管，故可承受有一定內阻的負電壓輸入。
4軟件流程
整個程序由主程序，INTO中斷、INT1中斷及TO,T1中斷程序構成。為準確認相，在8031內存中設有六相脈沖相序寄存器單元PH, INTO每中斷一次僅將此單元清零，INT1則每中斷一次將PH內容增1，并裝載起動計數器對T0,T1的輸入脈沖計數，其裝載初值直接與A/D結果有關，由于全控橋觸發脈沖的最大移相范圍不會超過1200，故采用兩計數器輪流計數的方式已夠應付.T0,T1中斷僅負責向P1口發脈沖碼，
5結束語
本文利用相位鎖定技術實現了晶閘管的等間距觸發并使觸發角控制數字化，對橡塑、印染行業某些吹膜機的更新改造結果說明，本設計能使吹膜機 煥發青春，性能改善，運行可靠性提高。其調速比可升到100 - 1以上，穩速精度可達0.5%，且兩年多來整個拖動系統的故障率幾乎為零，使設備維護工作量大大減輕。
