異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路制造技術

本實用新型專利技術是基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路；其特征是包括時鐘模塊1，8位相控角輸入端口2，寬脈沖輸出使能端口3，A相正半波寬脈沖生成模塊4，A相同步信號5，A相負半波寬脈沖生成模塊6，B相正半波寬脈沖生成模塊7，B相同步信號8，B相負半波寬脈沖生成模塊9，C相正半波寬脈沖生成模塊10，C相同步信號11，C相負半波寬脈沖生成模塊12，寬脈沖合成模塊13，寬脈沖輸出模塊14。與傳統軟件寬脈沖生成電路相比，具有抗干擾性能強，實時性高的優點；與傳統ASIC寬脈沖生成電路相比，具有成本低，易于改進的優點；具有較高市場推廣價值。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路
本技術涉及的是一種基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路，屬于電機軟起動器領域。
技術介紹
軟起動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的電機控制裝置，國外稱為Soft-Starter。隨著電力電子技術和微機控制技術的發展，國內外相繼開發出以晶閘管為元件核心、以DSP為控制核心的異步電動機軟起動設備，該軟起動設備平滑了異步電動機加速過程，大大減緩了對電網及機械設備的沖擊。 軟起動器主體為三組反并聯的晶閘管，以光耦為核心的晶閘管驅動電路以其體積小，隔離效果好的優點，被廣泛使用。為保證晶閘管可靠觸發，需要設計穩定的6路寬脈沖生成電路。當前傳統技術為:軟件生成脈沖和專用ASIC生成脈沖。軟件實現需要占用較多的中斷資源，由于程序為順序運行，實時性受到影響。一般軟件設計只跟蹤各相電壓正半周，通過理論計算求得負半周觸發脈沖產生時間，易造成偏差。也可以利用三相六脈沖生成專用芯片如TC787實現寬脈沖輸出。TC787需要連接較復雜的外圍電路，對于電容選取要求較高。其相控角通過一個模擬量輸入端口給定，與數字控制芯片連接時，需要設計相應的DAC電路和接口電路，這顯然增大了系統設計的復雜程序，降低了系統穩定性。另外，TC787價格較高，使得系統成本較高。
技術實現思路
本技術提供了一種基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路，其目的旨在克服現有技術所存在的上述缺陷，可適用于由光耦構成的晶閘管觸發電路。 本技術的技術解決方案:基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路；其結構包括時鐘模塊,8位相控角輸入端口，寬脈沖輸出使能端口，A相正半波寬脈沖生成模塊，A相同步信號，A相負半波寬脈沖生成模塊，B相正半波寬脈沖生成模塊，B相同步信號，B相負半波寬脈沖生成模塊，C相正半波寬脈沖生成模塊，C相同步信號，C相負半波寬脈沖生成模塊，寬脈沖合成模塊，寬脈沖輸出模塊。 與現有技術相比，本技術的有益效果是: I)基于FPGA硬件平臺設計。軟起動器應用在強電磁干擾環境，本設計與軟件實現方法相比，不存在程序跑飛的問題。具有穩定性高，實時性好，抗干擾能力強的優點。 2)分別對三相電壓正負半波進行跟蹤，傳統設計只采集三相電壓正半周同步信號，本技術的設計更為精確和穩定。 3)相控角給定為8位數據總線結構，脈沖寬度可通對話框方便修改。傳統專用ASIC如TC787的相控角通過模擬量給定進行調節，修改脈沖寬度需要更換外電路元件，操作復雜。本設計的數字端口使得接口更為友好，降低設計和實現的難度。 4)基于可編程平臺設計，在需要對電路進行修改或優化時，可以方便的對硬件進行重新定義與編程，與傳統ASIC電路相比，易于修改、升級。 【附圖說明】 圖1是本技術拓撲結構框圖。 圖2是本技術實施案例輸出波形示意圖。 圖3是本技術實施案例Quartus頂層原理圖。 【具體實施方式】 如圖1所示，其結構包括時鐘模塊1，8位相控角輸入端口 2，寬脈沖輸出使能端口3，A相正半波寬脈沖生成模塊4，A相同步信號5，A相負半波寬脈沖生成模塊6，B相正半波寬脈沖生成模塊7，B相同步信號8，B相負半波寬脈沖生成模塊9，C相正半波寬脈沖生成模塊10，C相同步信號11，C相負半波寬脈沖生成模塊12，寬脈沖合成模塊13，寬脈沖輸出模塊14 ;其中時鐘模塊I的第一信號輸出端分別連接A相正半波寬脈沖生成模塊4、A相負半波寬脈沖生成模塊6、B相正半波寬脈沖生成模塊7、B相負半波寬脈沖生成模塊9、C相正半波寬脈沖生成模塊10、C相負半波寬脈沖生成模塊12的第一信號輸入端；8位相控角輸入端口 2的第一信號輸出端分別連接A相正半波寬脈沖生成模塊4、A相負半波寬脈沖生成模塊6、B相正半波寬脈沖生成模塊7、B相負半波寬脈沖生成模塊9、C相正半波寬脈沖生成模塊10、C相負半波寬脈沖生成模塊12的第二信號輸入端；寬脈沖輸出使能端口 3的第一信號輸出端分別連接A相正半波寬脈沖生成模塊4、A相負半波寬脈沖生成模塊6、B相正半波寬脈沖生成模塊7、B相負半波寬脈沖生成模塊9、C相正半波寬脈沖生成模塊10、C相負半波寬脈沖生成模塊12的第三信號輸入端；A相正半波寬脈沖生成模塊4的信號輸出端連接寬脈沖合成模塊13的第一信號輸入端；A相負半波寬脈沖生成模塊6的信號輸出端連接寬脈沖合成模塊13的第二信號輸入端；B相正半波寬脈沖生成模塊7的信號輸出端連接寬脈沖合成模塊13的第三信號輸入端；B相負半波寬脈沖生成模塊9的信號輸出端連接寬脈沖合成模塊13的第四信號輸入端；C相正半波寬脈沖生成模塊10的信號輸出端連接寬脈沖合成模塊13的第五信號輸入端；C相負半波寬脈沖生成模塊12的信號輸出端的信號輸出端連接寬脈沖合成模塊13的第六信號輸入端；寬脈沖合成模塊13的信號輸出端連接寬脈沖輸出模塊14的信號輸入端；A相同步信號5的第一信號輸出端連接A相正半波寬脈沖生成模塊4的第四信號輸入端；A相同步信號5的第二信號輸出端連接A相負半波寬脈沖生成模塊6的第四信號輸入端；B相同步信號8的第一信號輸出端連接B相正半波寬脈沖生成模塊7的第四信號輸入端；B相同步信號8的第二信號輸出端連接B相負半波寬脈沖生成模塊9的第四信號輸入端；C相同步信號11的第一信號輸出端連接C相正半波寬脈沖生成模塊10的第四信號輸入端；C相同步信號11的第二信號輸出端連接C相負半波寬脈沖生成模塊12的第四信號輸入端。 正常使用時，首先設置時鐘模塊I中的時鐘倍/分頻參數和各相半波寬脈沖生成模塊中的脈沖寬度參數。將數字控制器的1 口連接到8位相控角輸入端口 2，寬脈沖輸出使能端口 3。將A、B、C三相同步信號分別連接到A相同步信號5，B相同步信號8，C相同步信號11。系統上電后，各相正負半波寬脈沖生成模塊依據給定的相控角和同步信號，生成寬脈沖，再經過脈沖合成模塊13對脈沖進行合成，最后寬脈沖輸出模塊14輸出6路寬脈沖信號(脈沖寬度為60度)。 當系統出現異常時，比如同步信號異常，電機故障等，可設置寬脈沖輸出使能端口3為低電平，失能寬脈沖輸出，從而保護系統。 實施時， 首先根據需要設置時鐘模塊和脈沖寬度參數。通過8位觸發角給定端口給定相控角Alpha，通過A、B、C相同步信號端口給定各相同步信號，各相正負半波寬脈沖生成模塊生成相控角為Alpha的寬脈沖，經過合成后，即可實現6路寬脈沖輸出。 基于FPGA可編程硬件平臺設計，易于改進，抗干擾能力強。 采用光耦作為驅動的晶閘管觸發電路，對各相電壓正負半周分別進行同步檢測，以提高控制精度。 通過8位數字端口給定相控角Alpha，而非模擬量給定。脈沖寬度可以通過對話框方便修改。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路；其特征是包括時鐘模塊，8位相控角輸入端口，寬脈沖輸出使能端口，A相正半波寬脈沖生成模塊，A相同步信號，A相負半波寬脈沖生成模塊，B相正半波寬脈沖生成模塊，B相同步信號，B相負半波寬脈沖生成模塊，C相正半波寬脈沖生成模塊，C相同步信號，C相負半波寬脈沖生成模塊，寬脈沖合成模塊，寬脈沖輸出模塊。

【技術特征摘要】
1.基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路；其特征是包括時鐘模塊，8位相控角輸入端口，寬脈沖輸出使能端口，A相正半波寬脈沖生成模塊，A相同步信號，A相負半波寬脈沖生成模塊，B相正半波寬脈沖生成模塊，B相同步信號，B相負半波寬脈沖生成模塊，C相正半波寬脈沖生成模塊，C相同步信號，C相負半波寬脈沖生成模塊，寬脈沖合成模塊，寬脈沖輸出模塊。2.根據權利要求1所述的基于FPGA的異步電動機軟起動器晶閘管門級寬觸發脈沖生成電路；其特征是所述時鐘模塊的第一信號輸出端分別連接A相正半波寬脈沖生成模塊、A相負半波寬脈沖生成模塊、B相正半波寬脈沖生成模塊、B相負半波寬脈沖生成模塊、C相正半波寬脈沖生成模塊、C相負半波寬脈沖生成模塊的第一信號輸入端；8位相控角輸入端口的第一信號輸出端分別連接A相正半波寬脈沖生成模塊、A相負半波寬脈沖生成模塊、B相正半波寬脈沖生成模塊、B相負半波寬脈沖生成模塊、C相正半波寬脈沖生成模塊、C相負半波寬脈沖生成模塊的第二信號輸入端；寬脈沖輸出使能端口的第一信號輸出端分別連接A相正半波寬脈沖生成模塊、A相負半波寬脈沖生成模塊、B相正半波寬脈沖生成模塊、B相負半波寬脈...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐周，王宏華，王哲蓓，郭鵬，尹祥順，李軍民，
申請(專利權)人：河海大學，揚中市豐順電器有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32