一種基于80C196KC的電子軟起動器的軟硬件實現(xiàn)

圖2 軟起動器總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電壓同步信號檢測電路

采用如圖3所示的電路作為電壓同步信號檢測電路。從圖中可以看出，這個電路的功能就是將由電源側(cè)來的線電壓正弦信號轉(zhuǎn)為低壓方波信號以供單片機進行處理分析。由于這里的信號是從高壓轉(zhuǎn)為低壓送入單片機處理的，因此要利用一塊光耦P521對高低壓信號進行隔離，這樣保證了這兩種信號可以互不干擾地分離處理。整個工作過程大致是這樣的：由電源側(cè)來的線電壓信號經(jīng)過2個電阻和1個二極管，變成半波交流信號，這個交流信號在正半波時觸發(fā)光耦導(dǎo)通，從而使得右側(cè)輸入到單片機的是高電平信號；而當光耦左側(cè)交流信號處于低電平時，光耦則截止，那么右側(cè)輸入到單片機的信號也就是低電平。這樣周而復(fù)始，單片機所得到的就是幅值為5V(VCC=5V)的方波信號，周期等同于電源的周期即工頻50Hz，而高低電平持續(xù)的時間也基本與電源側(cè)正負交流信號所持續(xù)的時間大致相同，雖然其間存在著一定的時延，但可以通過軟件進行補償，從而既簡化了外圍硬件電路的設(shè)計，又得到了與電源電壓同步的信號，為下面給出晶閘管觸發(fā)信號提供了工作電壓零點的基準。

這個電路的優(yōu)點就在于：一方面，在起動未開始或是開始瞬間，線路還沒有負載電流時，這個電路仍可以檢測到器件電壓零點，這就比電流過零同步方式要優(yōu)越得多；另外，由于輸入的交流信號是直接從電源側(cè)獲取的，因此這就不需要像其他電路那樣需要先利用變壓器取得交流信號再進行處理，這樣就既節(jié)省了線路板的空間，也節(jié)約了成本。

同時，可以利用圖3這個電路(以下稱為電路I)和另一套與電路I基本相同的電路(以下稱為電路II)配合，進行電源的相序判斷和缺相檢測。在這里也大致介紹一下工作原理。電路II和電路I結(jié)構(gòu)基本相同，存在的區(qū)別就是，假設(shè)電路I的輸入側(cè)U_1和U_2分別連接電源的A、B兩相，而電路II輸入側(cè)U_1' 和U_2'連接的就是電源的B、C兩相，且輸出信號是送到80C196KC芯片的另一個HSI(高速輸入引腳)口的。這里利用到芯片HSI引腳，它特有的功能，一是這種引腳能夠無需CPU干涉而快速響應(yīng)事件，二是這種引腳不但可以設(shè)置事件發(fā)生產(chǎn)生中斷，還可以記錄事件發(fā)生時的時間和當時引腳的狀態(tài)。這里我們假設(shè)電路I的U_1和U_2接的是電源的A、B相，而電路II的U_1'和U_2'接的是B、C相，這樣在三相電源正常工作時，當AB線電壓發(fā)生正跳變 (即從負半波轉(zhuǎn)為正半波)時，BC線電壓為負，那么電路II送入CPU的信號就為低電平；當AB線電壓發(fā)生負跳變時，BC線電壓為正，那么電路II送入 CPU的信號是高電平(如果電路II的U_1'和U_2'接的是C、B相，那么兩次送入CPU的信號高低電平情況就相反)。

而當電源發(fā)生缺相故障時，AB線電壓無論發(fā)生何種跳變時，BC線電壓都同為正或同為負，這樣電路II送入CPU的信號將同為高電平或低電平。設(shè)置電路I接入CPU的HSI0引腳在信號每次跳變時都產(chǎn)生中斷，并在每次跳變中斷時記錄下電路II接入CPU的HSI1引腳的狀態(tài)，通過兩次對比HSI1引腳的電平情況，從而判斷出所連入電路中三相電源的相序，為下一步產(chǎn)生正確的脈沖觸發(fā)信號序列奠定基礎(chǔ)。同時在電源缺相時，也能判斷出故障狀況，并封鎖脈沖信號及給出報警信號和顯示信息。

圖3 電壓同步信號檢測電路

觸發(fā)脈沖形成電路

軟起動器的工作原理就是通過改變主回路中晶閘管的導(dǎo)通時間，從而調(diào)整電動機的起動電壓來實現(xiàn)的，那么如何按照要求形成所需的觸發(fā)脈沖信號就顯得尤為重要。晶閘管的觸發(fā)方式有很多種，在這個設(shè)計采用脈沖變壓器來產(chǎn)生符合要求的具有一定規(guī)律的脈沖，主要為的就是使觸發(fā)發(fā)生電路在同晶閘管相連接的同時，又可以使這兩部分電路之間具有電氣隔離。下面以單相觸發(fā)脈沖形成電路為例，具體說明是如何利用這個電路形成所需的六路觸發(fā)脈沖信號的。