1引言
随着计算机技术的普及和发展，单片机正向各工业领域渗透。由于它体积小，设计灵活、运算速度快，从而成为工控领域的优选控制手段。目前许多吹膜机中，直流机仍在大量使用，用微机技术对吹膜机进行更新换代的改造，可使设备性能大大改善，运行可靠性明显提高，且避免了设备更新的巨大投资。本文的设计曾成功应用于橡塑及印染行业的设备改造，成功地替代了一台损坏的意大利进口设备中82kW直流拖动部分。
2总体方案
晶闸管直流拖动系统中决定整个系统动静态指标的关键在于控制回路，主电路方案差别并不大。本文的主电路可适应新式440V直流机，配合本文的控制和驱动电路可适用于200k W以下的中、小功率直流拖动系统.主电路中LD为进线电抗，LH为电流互感器，RY为压敏电阻，F为速熔，主回路系统的尖峰过压靠压敏电阻和阻容吸收电路共同抑制，其转速、电流、缺相、熔断保护及励磁失磁等信号一并送入控制回路由微机统一处理。
主回路由晶闸管三相全控桥构成，纯电感负载时其输出平均直流电压可表为:Ud=2. 34U2cosa其中Ud为输出直流电压平均值，U:为三相进线的相电压，a为晶闸管触发控制角。当进线相电压为220V时，考虑到进线电抗造成的压降及线路损失.其a=0时的直流输出电压平均值约有460V，比电机额定稍有盈余。
整机共设有三级过流保护及缺相，励磁失磁，主快熔熔断，相序等保护，并有相应的显示及声告警。一级过流保护为软件形式，主回路电流一旦超过一级整定阂值则由单片机停发触发脉冲，二级过流由硬件强行关断驱动电路电源，三级过流由执行机构强行拉断主回路继电器。
驱动电路采用了中功率VMOS管及脉冲变压器隔离，其最大触发脉冲峰值可达400mA，足可以触发1000A以下任何型号的普通晶闸管。触发脉冲为单片机产生的1200方波，为提高触发可靠性，整个脉冲被高频率脉冲调制，由于采用了与电源相位锁定的倍频技术，六路脉冲将3600周期均匀分为六份，从而实现了严格的等间距触发。
3控制电路原理
本控制电路主要由8031最小系统，A/D，同步信号移相，锁相倍频电路，保护电路，脉冲整形放大驱动电路构成。U4A,W1,R102-104及C103构成移相电路，由电源侧预处理得到的同步信号经TBS端输入，调整wl约可得到1000相移。当A/D满度时，这样宽的调整范围再配合调整同步信号相位已足能使锁相输出的50H:方波后沿与晶闸管的零触发角对齐。
由移相电路输出的50Hz正弦信号与分频电路得到的50H:方波信号分别进入锁相环4046的鉴相器两输入端，其相位差信号经环路滤波器加于压控振荡器输入端VCOIN,从而控制其输出频率。此频率经404。的28分频和74LS92的六分频生成50Hz方波重新加于鉴相器输入端。当两50H:信号间有一固定相位差时，整个锁相环路处于锁定状态。一旦两相位差发生变化，则环路滤波器将输出一校正电压以改变压控振荡器的输出频率，使两50Hz相位差重新锁定在正确的数值上。由74LS92的QD端输出的50H:方波直接送入8031的INTO端做为标准同步脉冲，由4040的Q8端输出的6 X 50Hz信号直接送入8031的INT1端做为每相晶闸管触发的标准认相信号，由4046的VCOUT端输出的信号可做为1200触发脉冲的高频调制脉冲，并同时送往8031的TO及T1计数器输入端，由于该频率经6X28分频后已与50Hz电源频率严格锁定，故每一电源周期之内它恰巧有6 X 2'= 1536个脉冲，则3600的周期被均匀分成1536份，每脉冲间隔约代表0. 20电角度，若利用8031的T0,T1计数器在标准认相和同步脉冲的作用下分别对此脉冲列计数，则对晶闸管触发角的控制实际上已经数字化，其最小分辨率约合0. 2。电角度。由软件产生并经P1. 0-P1. 5口送出的120触发方波经调制后由74LS06及VMUS管整形放大，送往脉冲变压器及触发电路，处理后去触发主晶闸管。
本控制电路设计包括一系列保护电路，本文仅论述一级过流保护电路原理。电路如图3所示。整机模拟电流信号由GL端输入，U 12C构成一阑值电压可调的施密特触发器，其输出电压摆幅约士1OV，其回差电压可借助调整电阻R433改变，电路上电时由于C432的上拉作用，触发器必在上电后输出正电压。调整电路参数可使触发器的下触电压VT一为负值，由于GL，信号不会小于零，则触发器一旦由于过流翻转成负输出，就不可能再翻回原态，除非关机再开。这种功能可防止过流故障的重复出现。过流输出信号经R434及R435分压后加于缓冲门7417，并分别被送往8031的P3. 1口及故障显示，报警蜂鸣器电路。因7417内部加有钳位保护二极管，故可承受有一定内阻的负电压输入。
4软件流程
整个程序由主程序，INTO中断、INT1中断及TO,T1中断程序构成。为准确认相，在8031内存中设有六相脉冲相序寄存器单元PH, INTO每中断一次仅将此单元清零，INT1则每中断一次将PH内容增1，并装载起动计数器对T0,T1的输入脉冲计数，其装载初值直接与A/D结果有关，由于全控桥触发脉冲的最大移相范围不会超过1200，故采用两计数器轮流计数的方式已够应付.T0,T1中断仅负责向P1口发脉冲码，
5结束语
本文利用相位锁定技术实现了晶闸管的等间距触发并使触发角控制数字化，对橡塑、印染行业某些吹膜机的更新改造结果说明，本设计能使吹膜机 焕发青春，性能改善，运行可靠性提高。其调速比可升到100 - 1以上，稳速精度可达0.5%，且两年多来整个拖动系统的故障率几乎为零，使设备维护工作量大大减轻。
