0 引 言

用于晶閘管三相全控橋整流裝置的觸發電路，若僅從觸發信號的相位控制方式來看，只有多通道相位控制和單通道相位控制兩種。前者的典型電路為鋸齒波移相觸發電路，它用于三相全控橋式主電路時，移相通道多達6個，由于各個通道中同步電路本身特性的差異，發出的觸發脈沖相位對稱度很差。另外，傳統的晶閘管整流或逆變系統需要3個同步變壓器來得到觸發脈沖的同步信號，不僅增加了系統的成本，同時給安裝調試帶來不便。隨著新型器件的發展，數字移相技術逐漸開始取代傳統的模擬移相技術。AVR單片機具有強大的邏輯分析和計算能力，而且可以在系統編程，可靠性很高。

本文詳細介紹了一種以AVR單片機為核心，并且不需同步變壓器、具有相序自適應功能的雙脈沖序列數字移相觸發器設計。現場應用證明，該相控數字觸發電路簡單可靠，產生的脈沖對稱性好，抗干擾能力強。

1 三相半控橋的觸發原理

在三相橋式半控整流電路中，每個導電回路中有2個晶閘管，見圖1。

該電路由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流串聯而成，因此兼有可控與不可控兩者的特點。共陽極組的整流二極管總是在自然換相點換流，使電流換到陰極電位低的一相上去；而共陰極組的3個晶閘管則要觸發后才能換到陽極電位更高的一相中去。輸出整流電壓Ud的波形是兩組整流電壓波形之和，改變可控組的控制角α可得到0～2.34U2的可調輸出平均電壓Ud。

2 裝置的工作原理

2.1系統總體結構

系統總體框圖見圖2。

2.2同步信號的獲取

在三相半控整流電路中，選擇觸發電路的同步電源非常重要，只有正確地選擇了同步電源，才能使各晶閘管在指定的時刻及時依次順序觸發導通。同步電源的選擇與3個因素有關：整流電路形式及整流變壓器繞組的接法；同步變壓器繞組的接法；觸發電路中同步電源電壓的相位與觸發脈沖的相位之間的關系。

為了得到觸發脈沖的移相角，即確定觸發脈沖相對于輸入電壓的位置，必須從三相交流電源引入同步信號。傳統的做法是從電源側通過3個變壓器得到各相的同步信號，這樣就增加了系統的成本，并且安裝也不方便。采用如圖3所示的方法，將三相線電壓信號，經過限流電阻，使用光耦進行電壓隔離，這樣就不需要同步變壓器，線路簡單，同時節省了成本。

同步信號獲取電路如圖3所示。

在正弦交流電壓信號的正半周，發光二極管導通，光耦輸出低電平，在負半周輸出高電平。光耦輸出信號的下降沿就是同步信號的正過零時刻。但是，這一時刻會有一點延時，這個問題將在3.2節中討論。波形圖見圖4。

2.3同步工作原理

在工頻為50 Hz時，電源1個周期理論上應為：T=1／50=0.02s=20ms。因此，系統初始化時T=20 ms。實際應用中，由于電網負荷的變化，經常出現周期不嚴格等于20 ms的情況。如果不相應調整T值的話，就會產生觸發誤差。定義16位的定時器T1工作在系統時鐘頻率的1／8(即1μs，最大計時為65.5 ms)，用計數器1計時兩個下降沿之間的時間就是周期T。這樣就消除了電網頻率不穩造成的觸發誤差。

2.4可控硅觸發脈沖的形成

Atmega16有3個外部中斷，不需要擴展中斷就可以做到3個同步信號的獲取。定義單片機的中斷為下降沿有效，中斷一來，延時指定的時間t后就在指定的I／O口輸出一個高電平，經過1 ms輸出低電平。流程見圖5。各相中斷信號互為獨立。