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EDA技術在智能晶閘管觸發(fā)電路中的應用
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)場可編程門陣列）芯片，采用VHDL硬件描述語言編程。此電路具有相序自適應功能，穩(wěn)定性好，適用于三相全控整流、調壓場合。關鍵詞：電子設備自動化；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重要部件，其性能的優(yōu)劣直接關系到整個電力電子裝置的性能指標，因而歷來受到人們的重視。過去常用的模擬觸發(fā)電路具有很多缺點，給調試和使用帶來許多不便。近年來，數(shù)字移相觸發(fā)技術發(fā)展極為迅速，出現(xiàn)了以單片機、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語言設計了一種以全數(shù)字移相技術為核心、具有相序自適應以及針對調壓與整流的模式識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電源同步信號以及控制信號來實現(xiàn)對晶閘管的移相控制。
對于三相全控整流或調壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔60°。本設計采用三相同步絕對式觸發(fā)方式。根據單相同步信號的上升沿和下降沿，形成兩個同步點，分別發(fā)出兩個相位互差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，再經補脈沖形成及分配單元形成補脈沖并按順序輸出6路脈沖。
圖1
2 EDA設計的實現(xiàn)
此單元模塊包括PULSE（脈沖形成、調制及保護）模塊和PULSE_ASSIGN（補脈沖形成及脈沖分配）模塊。整個電路由三組相同的單相觸發(fā)脈沖形成電路組成，各相形成正負兩路觸發(fā)脈沖，6路脈沖經補脈沖形成及分配模塊形成6路雙窄補脈沖輸出。根據同步信號a_input（或b_input，c_input）輸入的上升沿或下降沿到來時刻，采用九位計數(shù)器計數(shù)。當計數(shù)值與pulse_input端（相位控制信號輸入端）輸入的數(shù)值相等時則輸出相應的觸發(fā)脈沖。將外接系統(tǒng)時鐘進行分頻作為調制脈沖對觸發(fā)脈沖進行調制。當保護端pulse_enable輸入為‘1’時，不輸出觸發(fā)脈沖，為‘0’時則正常輸出，以此來實現(xiàn)保護功能�；驹砜驁D如圖1所示。
2.1 PULSE模塊
此模塊完成脈沖形成、調制及保護功能。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Syn_A轉換為正負半周同步控制電平。
B部分完成移相功能。C255是255進制的計數(shù)器，其時鐘Clk2為25kHz，計數(shù)結果通過比較器T1及T2與輸入相位控制信號data進行比較。以此實現(xiàn)移相功能。
C部分通過25進制計數(shù)器C25實現(xiàn)脈寬形成功能。通過在線改變內部參數(shù)還可以改變脈沖寬度。
D部分實現(xiàn)脈寬調制功能。
下面給出B部分VHDL硬件描述語言程序
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