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EDA技術(shù)在智能晶閘管觸發(fā)電路中的應(yīng)用
摘要：介紹了一種可編程控制數(shù)字移相晶閘管觸發(fā)電路，使用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）芯片，采用VHDL硬件描述語(yǔ)言編程。此電路具有相序自適應(yīng)功能，穩(wěn)定性好，適用于三相全控整流、調(diào)壓場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：電子設(shè)備自動(dòng)化；晶閘管；數(shù)字移相觸發(fā)；VHDL；相序自適
引言
移相觸發(fā)器是控制晶閘管電力電子裝置的一個(gè)重要部件，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)電力電子裝置的性能指標(biāo)，因而歷來(lái)受到人們的重視。過(guò)去常用的模擬觸發(fā)電路具有很多缺點(diǎn)，給調(diào)試和使用帶來(lái)許多不便。近年來(lái)，數(shù)字移相觸發(fā)技術(shù)發(fā)展極為迅速，出現(xiàn)了以單片機(jī)、專用微處理器以及可編程門陣列為核心的多種觸發(fā)器集成電路。本文使用ALTERA公司的EPF10K10芯片，采用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了一種以全數(shù)字移相技術(shù)為核心、具有相序自適應(yīng)以及針對(duì)調(diào)壓與整流的模式識(shí)別功能的雙脈沖列式三相晶閘管數(shù)字移相觸發(fā)電路。
1 三相晶閘管相控觸發(fā)電路工作原理
觸發(fā)電路的主要功能是根據(jù)電源同步信號(hào)以及控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管的移相控制。
對(duì)于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔60°。本設(shè)計(jì)采用三相同步絕對(duì)式觸發(fā)方式。根據(jù)單相同步信號(hào)的上升沿和下降沿，形成兩個(gè)同步點(diǎn)，分別發(fā)出兩個(gè)相位互差180°的觸發(fā)脈沖。然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出6路脈沖，再經(jīng)補(bǔ)脈沖形成及分配單元形成補(bǔ)脈沖并按順序輸出6路脈沖。
圖1
2 EDA設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)
此單元模塊包括PULSE（脈沖形成、調(diào)制及保護(hù)）模塊和PULSE_ASSIGN（補(bǔ)脈沖形成及脈沖分配）模塊。整個(gè)電路由三組相同的單相觸發(fā)脈沖形成電路組成，各相形成正負(fù)兩路觸發(fā)脈沖，6路脈沖經(jīng)補(bǔ)脈沖形成及分配模塊形成6路雙窄補(bǔ)脈沖輸出。根據(jù)同步信號(hào)a_input（或b_input，c_input）輸入的上升沿或下降沿到來(lái)時(shí)刻，采用九位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值與pulse_input端（相位控制信號(hào)輸入端）輸入的數(shù)值相等時(shí)則輸出相應(yīng)的觸發(fā)脈沖。將外接系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻作為調(diào)制脈沖對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)保護(hù)端pulse_enable輸入為‘1’時(shí)，不輸出觸發(fā)脈沖，為‘0’時(shí)則正常輸出，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。基本原理框圖如圖1所示。
2.1 PULSE模塊
此模塊完成脈沖形成、調(diào)制及保護(hù)功能。次模塊電路如圖2所示，分為4部分，即A部分將同步控制脈沖信號(hào)Syn_A轉(zhuǎn)換為正負(fù)半周同步控制電平。
B部分完成移相功能。C255是255進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，其時(shí)鐘Clk2為25kHz，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)比較器T1及T2與輸入相位控制信號(hào)data進(jìn)行比較。以此實(shí)現(xiàn)移相功能。
C部分通過(guò)25進(jìn)制計(jì)數(shù)器C25實(shí)現(xiàn)脈寬形成功能。通過(guò)在線改變內(nèi)部參數(shù)還可以改變脈沖寬度。
D部分實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制功能。
下面給出B部分VHDL硬件描述語(yǔ)言程序
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