基于80C196KC微控制器的晶闸管整流装置数字控制器的设计

　　0 引 言

　　冶金、化工、电力行业中广泛采用了晶闸管可控整流装置。在这些装置中通过控制晶闸管的导通角来改变电压或电流，并实现稳流控制。这类装置大多采用模拟装置来实现触发和稳流，其硬件电路复杂，调试困难，不适应现代迅速发展并大量采用的集散型控制系统(简称DCS)的需要。我国现有的数字触发装置大多采用51 系列单片机构成，由于受51系列单片机的运行速度和性能的限制，无法将三相同步信号都检测出来，运算速度也不够快，因此，控制精度和实时性均不理想，同内还没有性能很可靠的产品。本文介绍的数字触发装置采用先进的微控制器80C196KC构成。80C196KC运行速度快(比51系列产品快近十倍)，而且它的一些功能对于构成数字触发装置非常实用。第一，它拥有的六个高速输出口刚好用来发生整流装置所需要的六相触发脉冲,电流反馈、PID控制及触发脉冲的移相由软件来实现，不需要其他移相电路，从而大大简化了硬件电路;第二，它的两个高速口，可以将三相同步信号都检测出来。而已有的基于51系列单片机的数字触发装置只采用了单相或两相同步，其它相是依靠推算来确定同步信号到来的时间，所以控制精度和控制的实时性都不够理想。基于80C196KC微控制器的系统克服了已有系统的不足，大大改善了系统的整体性能。

　　1 系统结构

　　80C196KC单片微控制器控制的晶闸管可控整流系统框图如图1所示。图中虚线框内为单片机所完成的工作。

　　(1) CPU主电路

　　由80C196KC为主组成的CPU电路包括程序存储器(EPROM)电路数据存储器(RAM)电路、总线及读写控制电路以及CPU的时钟电路、复位电路等，在此不再详述。

　　(2) 同步信号电路

　　80C196KC的四个高速输入/高速输出复用口中的两个用作输出口后，就只剩下两个高速输入口可用来作同步信号检测。也就是说，用高速输入口只能检测到两相同步信号。利用80C196KC的新功能，可以检测剩下的一相同步信号。80C196KC的计时器T2可采用内部时钟即与T1为同一时钟，同时T2信号捕获口可将信号的上升沿发生时间记录下来。利用这项功能可将另一相同步信号检测出来。

　　同步信号的获取是将Uab、Ubc、Uca三路线电压经过光电隔离、滤波整形，获得三路同步脉冲。将其中两路脉冲送到80C196KC的高速输入口，高速输入口将这两路信号的正、负跳变的发生及发生时间记录在HIS的FIFO队列寄存器中。由于T2捕获口只能捕获信号的上升沿发生时间，所以另一路同步信号需同时两个单稳触发器处理，分别将信号的上升沿和下降沿都转化为一个上跳变信号后送到T2信号捕获口，该口将信号发生的时间记录在T2CAPTURE寄存器中，经CPU识别相序后，根据控制要求将相应的触发脉冲的发生及发生时间写入高速输出口的保持寄存器中，在触发时间到来后，高速输出口会自动产生6路触发脉冲，而无需CPU的干涉。