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图2 软起动器总体系统结构图

电压同步信号检测电路

采用如图3所示的电路作为电压同步信号检测电路。从图中可以看出，这个电路的功能就是将由电源侧来的线电压正弦信号转为低压方波信号以供单片机进行处理分析。由于这里的信号是从高压转为低压送入单片机处理的，因此要利用一块光耦P521对高低压信号进行隔离，这样保证了这两种信号可以互不干扰地分离处理。整个工作过程大致是这样的：由电源侧来的线电压信号经过2个电阻和1个二极管，变成半波交流信号，这个交流信号在正半波时触发光耦导通，从而使得右侧输入到单片机的是高电平信号；而当光耦左侧交流信号处于低电平时，光耦则截止，那么右侧输入到单片机的信号也就是低电平。这样周而复始，单片机所得到的就是幅值为5V(VCC=5V)的方波信号，周期等同于电源的周期即工频50Hz，而高低电平持续的时间也基本与电源侧正负交流信号所持续的时间大致相同，虽然其间存在着一定的时延，但可以通过软件进行补偿，从而既简化了外围硬件电路的设计，又得到了与电源电压同步的信号，为下面给出晶闸管触发信号提供了工作电压零点的基准。

这个电路的优点就在于：一方面，在起动未开始或是开始瞬间，线路还没有负载电流时，这个电路仍可以检测到器件电压零点，这就比电流过零同步方式要优越得多；另外，由于输入的交流信号是直接从电源侧获取的，因此这就不需要像其他电路那样需要先利用变压器取得交流信号再进行处理，这样就既节省了线路板的空间，也节约了成本。

同时，可以利用图3这个电路(以下称为电路I)和另一套与电路I基本相同的电路(以下称为电路II)配合，进行电源的相序判断和缺相检测。在这里也大致介绍一下工作原理。电路II和电路I结构基本相同，存在的区别就是，假设电路I的输入侧U_1和U_2分别连接电源的A、B两相，而电路II输入侧U_1' 和U_2'连接的就是电源的B、C两相，且输出信号是送到80C196KC芯片的另一个HSI(高速输入引脚)口的。这里利用到芯片HSI引脚，它特有的功能，一是这种引脚能够无需CPU干涉而快速响应事件，二是这种引脚不但可以设置事件发生产生中断，还可以记录事件发生时的时间和当时引脚的状态。这里我们假设电路I的U_1和U_2接的是电源的A、B相，而电路II的U_1'和U_2'接的是B、C相，这样在三相电源正常工作时，当AB线电压发生正跳变 (即从负半波转为正半波)时，BC线电压为负，那么电路II送入CPU的信号就为低电平；当AB线电压发生负跳变时，BC线电压为正，那么电路II送入 CPU的信号是高电平(如果电路II的U_1'和U_2'接的是C、B相，那么两次送入CPU的信号高低电平情况就相反)。

而当电源发生缺相故障时，AB线电压无论发生何种跳变时，BC线电压都同为正或同为负，这样电路II送入CPU的信号将同为高电平或低电平。设置电路I接入CPU的HSI0引脚在信号每次跳变时都产生中断，并在每次跳变中断时记录下电路II接入CPU的HSI1引脚的状态，通过两次对比HSI1引脚的电平情况，从而判断出所连入电路中三相电源的相序，为下一步产生正确的脉冲触发信号序列奠定基础。同时在电源缺相时，也能判断出故障状况，并封锁脉冲信号及给出报警信号和显示信息。

图3 电压同步信号检测电路

触发脉冲形成电路

软起动器的工作原理就是通过改变主回路中晶闸管的导通时间，从而调整电动机的起动电压来实现的，那么如何按照要求形成所需的触发脉冲信号就显得尤为重要。晶闸管的触发方式有很多种，在这个设计采用脉冲变压器来产生符合要求的具有一定规律的脉冲，主要为的就是使触发发生电路在同晶闸管相连接的同时，又可以使这两部分电路之间具有电气隔离。下面以单相触发脉冲形成电路为例，具体说明是如何利用这个电路形成所需的六路触发脉冲信号的。

关键词： 80C196KC 电子软起动器 触发脉冲