交交变频器是通过控制开关器件的触发相位角来实现其功能的。其控制方法有余弦交点法、移相原理控制法、锁相法、调制函数法等。不同的触发控制方法，产生的交交变频器输出波形不尽相同。在计算机处理技术高速发展的今天，“余弦交截法”在特性上和实现上被认为是比较佳的方法，输出波形正弦畸变量比较小，同时它还能将输出波形谐波降至比较小。

　　交交变频器输出电压要求按正弦规律变化，若使触发角a符合上述余弦规律变化，那么得到的平均电压也就接近于正弦，令=URnsinW0t，可以看出触发角和基准电压ur之间满足余弦关系。

　　3余弦交截法确定触发时间常数的微机实现U0同触发角a之间符合余弦规律。

　　2余弦交截法基本原理为对整流器而言，其输出直流平均电压U0可以表示3.余弦交截法确定触发时常方法以三相六脉波交交变频电路为例，如所示，同步余弦波Vt为（Vi+ V2）2其中Vi、V2分别代表三），为便于微机实现实时计算，现将同步电压Ur近似用三段直线表示，如所示，三段直线a、b、c分别表示wt在（0，兀/3）、（兀/3，2n/3）、（2n/3，兀）区间的电压值，电压Ua、Ub、Uc、Ud分别计算得：余弦交截法波形原理图线段a、b、c可分别用下列直线方程表示：变频器输出电压的瞬时值比较接近于理想正弦电压的瞬时值。一种理想的控制方法是把基准电压与当时出现在输出端的交流输入电压进行比较，同时还要把基准电压与下一个要出现的交流输入连续比较。只要前两者比较后的瞬时值较后二者比较后的小，仍输出现存波形，如果下一个出现在输出端的电压波形的瞬时值变得比现存电压波形更接近基准电压时，则触发下一个电压波导通，仍以为例说明如下。

　　基准电压UR由主控单片机进行计算，在计算区间内，基准电压用线段表示，线段两端点为Ue、Uh，用直线方程表示为UR=理想输出电压波Vr与各个余弦的同步波Vt的交点上发触发脉冲，使晶闸管换相。从物理意义上看，发出换相触发脉冲的交点也正是各段电源的平均整流电压和理想输出电压相等的时刻。

　　高性能的交交变频器通常采用数字微机控制系统，为获取较好的控制效果，对晶闸管等功率电子元件触发的精度和实时性有较高的要求。直接根据上面理想的余弦交截法来确定触发时间常数，利用微机进行交点计算需要解超越方程，精确求解十分困难，往往计算量大，难以实时处理，同时复杂的实时算法也会影响主控单片机控制系统其它功能的实现，增加了编程难度，系统性能不佳。考虑到实际应用，在用微机求取触发时间常数过程中，我们采取了两种实现方式，其一采用了在线近似求解的方法，通过改进余弦交截法，方便实时求解触发角，适用于闭环控制系统，同时在闭环系统中，近似求解的触发角又可得到实时补偿，从而满足系统触发精度和速度的要求。另外一种方式采用离线编程确定晶闸管触发时刻，编制触发时间表格，在触发程序中同这些触发时常比较，从而准确触发晶闸管。

　　该方式常用于开环控制系统，也可以用在闭环系统中。

　　以下将具体介绍这两种方式，并给出各自的优缺点。

　　3.2方式1：改进余弦交截法近似实时求解可分别求出UR与线段abc的交点，如交点在该线段取值范围之内，则为有效交点，其值即为所求的触发延迟角。基准电压Ue、Uf、U0、Uh的确定依赖于同步中断信号，具有一定的延时，可由主微机提前TT（对应50Hz）时间发送即可补偿延时。

　　通过此近似方法求解，可以看出只含有加法和乘除运算它们很容易由单片机实现，避免了求解超越方程的麻烦，求解过程简单，可以完全满足触发的实时性要求。但是需要增加电压和电流检测环节，这种方法获取的触发时间常数由于算法固定，调整的余地不大。

　　仍以点，按余弦交截法实现的输出电压平均值确实是正弦度比较好的输出，但是由于同步余弦波和基准波配合的随意性，在许多输出频率范围内（绝大多数情况）会得到不对称的输出结果，如正负半周的不对称，上升段和下降段的不对称，甚至会缺乏基本的奇对称和偶对称。

　　因此，在许多场合反而不如方波，且计算工作量较大；另外，使用余弦交截法时触发角大部分时间是处于90*左右，这个区段是相控变流器功率因数比较不利的区段，因此造成平均功率因数也偏低；同时，在换流状态时，过渡过程也不平稳。所以通常用余弦交截法获取触发时间常数之后，还需要进行调整，才能获取更好的输出效果。采用实时求解方式，一旦程序固定，触发时常的计算也相对固定，因此该方式调整触发时间常数余地较小，但由于其往往应用于闭环系统中，其缺陷可由闭环来部分克服。

　　3.3方式2：离线计算获取时间常数触发方法这种触发方式的实现的基本思想是先根据余弦交截法的原理，离线地计算出对应的触发时间常数，存入单片机的存储器中，主控程序不断地将当前角度或者时间与预存的需要触发角度或者实际常数进行比较，当两者相等时，则触发相应的功率元件。

　　方式2的关键在于触发时间常数表格的生成，以及主控触发程序的实时性实现。

　　常用的获取时间常数的方法有直接计算法、经验公式法、编程实现法。

　　直接计算法。是指根据余弦交截法，通过直接手工绘制或者绘图软件给出基准波和同步电压波形图，如所示，从其上直接量度出相应的交点的角度，然后转换成时间常数，形成数据表格。由于在各种分频情况下，基准波都是不同的，因此交点各异，每一分频对于一种触发时常数据表格。这种方法，往往工作量大，不适宜频率连续情况下的计算。但对于分频较少的系统，例如只有有限低速档的煤矿提升机系统来说，此法较为简单，且己经成功应用在实际系统中，己经形成产品，例如BSJ2煤矿防爆绞车电控系统等。

　　经验公式法。此法是由第一种方法总结得出的，经过对余弦交截法获取交点的研究发现，其时间常数之间存在一定的规律，现给出经过大量试验得出的一种经验公式。在试验系统中以时间常数0~255，对应于基准波的一个周期0~2n输出一相触发时刻Tk（A相）一5说明：i）上式是用来求取输出一相电压的触发时刻，其它两相可以根据相位求得；上式是以输入某一相由负变正的过零点为起始点，并且该相第一个正半波头为输出相的正大波头；上式只适用于奇次分频分压的情况，且15，即15分频以下的整数分频情况；k取值范围在0~255之间，若超出该范围，减去255或255整数倍。

　　我们发现，采用经验公式后，触发时间常数求解变得非常方便，只需要编写很小的程序，就可以实现但是此法往往又受到很多条件的限制，而经验公式的获取也需要很大的工作量。

　　解析法求解。可以根据具体的控制要求，按照余弦交截法，得到交点即触发时刻的解析公式，根据此公式，使用高级语言工具，例如C，DELPHI语言，或者数学运算工具MATLAB等，利用软件编程获取触发时间常数。这种方法的通用性很强，但需要一定的软件编程基础。

　　获取触发时常表格后，考虑触发控制程序，由于在交交变频器中晶闸管的触发有着严格的顺序和时间限制，触发输出采用中断方式，以满足系统的实时性要求，由于不同分频段的数据各异，数据的多少也不一样，如三分频为24个，而5分频则为42个。如果采用普通方法设置循环变量，通过程序的不同分支来完成触发输出，势必造成程序庞大，可读性和可维护性差，当数据很多时，则程序的实时性也不能很好的保证。

　　为此，本系统采用了指针查表方式来实现晶闸管的触发输出，减小了程序设计难度，极大地提高了系统的可维护性和可移植性。其程序方框流程图如所示。

　　程序中部分功能说明如下：保护现场：把中断中可能用到的寄存器和PSW的内容压入堆找，并把PSW全部清零；在此过程中，中断被关闭，防止误触发；晶闸管控制字的装入：通过指针把本次中断要触发的晶闸管所对应的控制字装入，包括晶闸管的管号和相数；触发时间常数的装入：将下一次触发角所对应的数据装入锁相环比较电路，用以引起下一次触发中断；1心=+视+（-1+（上-|）其其中中：为1峋版4）触发计数W数总数蔌碟于判断在5）指针的重新载入：完成各种触发数据的重新初始化，包括时间常数指针、晶闸管控制字指针和触发计数。

　　采用先离线计算常数，以此为基础进行触发控制的方法，确定触发时间常数的过程和发触发脉冲的过程是相互独立的，而在线实时计算法，则是统一的过程。采用分离的方式，可以使主控微机从繁重的计算中解脱，从而更好的完成控制功能。由于功能分离，编写程序也往往比较方便。由前可知，余弦交截法存在缺陷，计算出的触发时常往往还需要进一步的调整，采用离线方法，数据存在触发时间表格中，比较容易调整。

　　所以通常触发精度比在线计算方式高。但其缺点也很明显，往往在每一分频下都要编制不同的触发表格。

　　4小结上位机与下位机通信是通过中断子程序完成。中断子程序由数据交换程序、保护参数设置程序等构成。

　　通信是利用中断程序来完成，这样可使通信反应更迅速。数据交换程序主要完成下位机对上位机的发送电网实时参数。保护参数设置程序通过上位机与下位机交互完成对EEPROM预置参数的设置。

　　主程序框图通过实际应用发现，两种方式各有千秋，在使用过中断子程序框图程中，要从系统硬件及系统对控制的实时性和对速度的连续性要求等方面来确定具体采用何种方法。4小结（上接第16页）校正，参数设置主要对起动电流设置、断相阈值设置、合相能量累加模式（代数和/绝对值）设置等。保护子程序对实时电网参数与预置EEPROM的参数进行比较，确定是否保护输出。显示子程序主要显示实时参本文介绍了可应用于三相三线和三相四线复费率电能表、电网参数监测、智能化仪表等场合的高精度三相电能专用计量芯片。该芯片不仅功能较全，而且所需外围元件较少，抗干扰能力强。通过长时间运行证实其具有很高的工作可靠性。