3．2．1 采样电路
通过电压电流互感器改变电路实际电压电流大小,得到的电压电流信号再由运算放大器

OP07 及可调电阻可调电容转换成的直流电压.获得的直流电压经 A/D 转换接至单片机.

 
3．2．2 同步电路
采用一个线电压作为触发脉冲的同步信号,参见图 4.由变压器采集的同步电压,经比较器

输出宽度为 180°的方波.以该方波上升沿作为同步中断输入单片机的管脚 HSI．0 以达到
确定计时起点和定相的目的.

3．2．3 整体电路
硬件配置框图参见图 5,采用 80KC196 单片机作为中央控制单元,外接 8M 的 EPROM 和

8279 芯片,EPROM 用于存储定值:电压上下限、电流上限、启动时间值等;8279 芯片接键盘
和 LED 显示,键盘用于修改和设定定值,LED 用于显示定值及各种运行状态.单片机获得电
压电流值后进行分析计算,判断运行状态是否正常[5].并通过周期值和设定的启动时间值计
算出可控硅的导通角,控制单片机的高速输出端口 HSO 输出触发脉冲,触发脉冲经功放电
路放大控制可控硅的导通.

 
为提高系统的可靠性,对强弱电进行隔离,输入输出信号都经过光耦隔离,输入信号主要

有电压电流采样信号、同步信号、启动和停机信号、键盘设置信号;输出主要有 LED 显示、继
电器控制和可控硅触发脉冲等.

3．2．4 保护电路
由于装置中的开关采用普通开关代替,在过流情况下容易损坏.因此必须保证开关闭合或

者断开时不能承受很大电流.所以对装置中的可控硅要进行必要的设计,以防止开关进行大
电流投切.

 
此电路主要用于开关动作时,如果脉冲变压器没有给出脉冲电压时,能够借助于电源电压

产生一个触发脉冲进行自身触发.当主开关闭合时,辅助开关 K 也闭合,使可控硅导通;当主
开关断开时,辅助开关 K 也断开,电容放电使可控硅导通一次.避免主开关直接切断电流产
生电弧并造成损坏,也避免由于动作不及时对电动机带来的损坏.

 
4 智能开关的软件设计
4．1 采样计算的算法
对交流信号的采样采用数值算法中具有滤波作用的 12 点傅氏算法.
12 点傅氏算法具有滤去直流分量和高次谐波的能力,精度较高.在实时计算中,为了提高

实时运算速度,可将其分解成移位操作和加减运算.

4．2 同步时刻确定
常规方法对于同步时刻的确定都是采用三个相电压或三个线电压同时采样来确定可控

硅的同步触发时刻.

当只采用一个线电压作同步信号时,装置工作时必须首先判断电源的相位关系是否正确.

判断的方法就是启动前获取同步电压信号时,延时一定时间段观察另外一个线电压的状态.
如果相位正确,则可以根据一个线电压的过零点按顺序依次触发六个可控硅.只用在启动前
判断一次,不用同时采三相电压,很大程度上节约了硬件成本.

4．3 程序设计
程序由主程序模块和四个子程序模块组成.主程序模块主要完成以下功能:初始化后,首

先采样交流信号,判断线路中是否有故障,若有故障则关机检修,确定线路无故障后,给出准