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89C2051在直流母线降压控制器中的应用

发布时间:2020-07-01 01:37:23 阅读: 来源:渔线厂家

为保证停电时控制器能可靠地工作,在高压配电控制中均使用直流供电系统。停电时,直流供电系统由蓄电池供电,蓄电池从浮充转为放电状态,直流电压往往很高(铅酸蓄电池的浮充电压为255V,镉镍蓄电池的浮充电压为280V),如果直接将蓄电池接入母线,会烧毁直流母线上的其他控制器,因此在蓄电池接入直流母线时,必须进行降压处理。国产直流母线降压控制器,多用模拟电路设计,电路复杂、稳定性差。应生产厂家的要求,我们用89C2051单片机设计了一个以数字电路为核心的直流母线降压控制器,现已投入使用,效果良好。 一、母线降压原理 母线降压原理图见图1。由50只(10只一组)大电流二极管组成硅链,通过5只继电器控制硅链的长短,将+KM电压控制在220V左右。每只继电器控制7V。虽然采用分段控制方式,精度不高,但由于直流母线工作的重要性,因此系统不采用晶体管调压控制。 控制5只继电器的吸合是电路设计的关键。传统控制电路的设计见图2。采用5组相同的电路,每组检测一个电压点。由电位器取样、运放比较后,经整形、锁存、隔离,再推动继电器输出,电路复杂、稳定性差,调整费时,且无法克服临界点抖动问题。 针对上述问题,将电路改成单片机89C2051控制(见图3)。电压经电位器采样送0832转换成数字量,再送入89C2051,经计算后,从单片机的I/O口输出控制信号,电路简单,且可用软件克服临界点抖动问题。整机只需调整一个电位器到满挡值即可。 二、硬件电路设计 1. 电压取样电路(见图4)。 由R1、R2、W1、C5、C6等组成串联分压、滤波电路,输出电压被W1限定在0~5V,供AD0832采样。 2. 电源供电电路(见图5)。 由于是直流供电系统,直接采用力源公司生产的直流模块PS0500D。D10为防电源反接二极管。L12指示直流模块工作情况。 3. 光电隔离电路(见图6)。 CPU的I/O脚直接驱动光电隔离器、发光二极管。通过发光二极管L2~L6,可随时了解5只继电器的工作情况。N1~N5为MOC3021高反压光电隔离器。 4. 晶体管放大输出电路(见图7)。 由T1~T5、R5~R9、C7~C11等组成直流放大电路,推动继电器输出。C7~C11是吸收电容,可防止上电时继电器抖动。D1~D5是去反峰二极管,5只继电器的线圈,必须并接大电流的二极管以保护晶体管。5只晶体管的耐压应大于400V。 5. 控制电路(见图8)。 由IC1、IC2、IC3等组成单片机控制电路。AD0832完成模拟信号的转换,其内部有一个精密的基准源,转换精度为1/255。借助于IC1 EEPROM X25045的电压检测、看门狗功能,保证电路在高电压、强干扰的环境下能正常工作。89C2051完成所有的计算、控制工作。L1是正常工作指示灯。S1是电路自检开关,按下S1再上电,则可执行继电器自检。

三、软件设计 1. 数字计算过程。 由公式N=Uin-220V/7V,可求出当电压高于220V时,应该动作的继电器的数量N。AD0822将采集的电压转换成数字量送入单片机,由单片机计算出N。如果N<0,则打开所有继电器。如果N≥0,再根据控制要求控制相应个数的继电器输出,完成调压工作。 2. 满挡值的处理。 当使用铅酸蓄电池时,满挡电压为255V,而AD0832是8位AD转换,正好分辨255,因此数值1就表示1V,公式中的220V、7V对应的数字量分别是220、7。当使用镉镍蓄电池时,满挡电压280V,此时数值1对应280/255=1.09V,四舍五入为1V,公式中的220V、7V对应的数字量还是220V、7,此时只需调整电位器W1。 3. 数字滤波。 为了提高抗干扰性能,单片机采集AD的值,必须要做滤波处理。程序中留出64个字节,采用去极值、求平均值的滤波方法进行处理,使单片机测量的电压值稳定。

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