專利名稱：一種隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及系統(tǒng)功率因數(shù)校正控制電路的交流線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，具體是指一種隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，消除引入電網(wǎng)的諧波，減小系統(tǒng)無(wú)功，做到電磁兼容， 提高能量轉(zhuǎn)換的效率和品質(zhì)，越來(lái)越引起人們的關(guān)注。為了提高功率因數(shù)，減少系統(tǒng)諧波和無(wú)功，需保證系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)輸入電流和輸入電壓同相位，因此需要一種電壓過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路來(lái)取得電壓相位，進(jìn)而對(duì)電流相位進(jìn)行控制以滿足電流電壓同相位的要求。目前的電壓過(guò)零檢測(cè)電路主要由霍爾傳感器、運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器、光電隔離器等構(gòu)成，大都存在電路成本較高，動(dòng)態(tài)參數(shù)不易控制的問(wèn)題。如圖1即為目前常用的一典型電壓過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種簡(jiǎn)便低成本、易于控制的隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，采用二極管、電容、三極管等簡(jiǎn)單元件實(shí)現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，包括一光電隔離器和一數(shù)字信號(hào)處理器，其特征在于還包括一電容充電電路和一電容放電回路所述電容充電電路與所述電容放電回路連接，所述電容放電回路與所述光電隔離器連接，所述的光電隔離器與所述的數(shù)字信號(hào)處理器連接，由所述光電隔離器在輸入線電壓Uab過(guò)零點(diǎn)時(shí)輸出下降沿觸發(fā)信號(hào)，并將該信號(hào)送至所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲單元進(jìn)行處理。所述電容充電電路包括第一二極管、第三二極管、第一電容和第一電阻；其中第一二極管正端外接A相電壓，第一二極管負(fù)端與第一電容上端相連，第一電容的另一端與第三二極管正端連接，第一電阻一端與第三二極管負(fù)端連接，另一端連至B相電壓。所述電容充電電路中第一電容與穩(wěn)壓二極管相并聯(lián)，最后充電電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值；所述第一電阻阻值按線電壓取值，以滿足充電電流要求。所述電容放電回路包括第一電容、第二電阻、第一三極管和光電隔離器發(fā)光二級(jí)管端；其中第一電容與光電隔離器發(fā)光二級(jí)管正端相連，光電隔離器發(fā)光二級(jí)管負(fù)端連至第二電阻一端，第二電阻另一端則連到第一三極管集電極，第一三極管發(fā)射極與第一電容相連，基極則連至第三二極管負(fù)端；所述第一電容與第二電阻的取值直接影響放電過(guò)程的時(shí)間。所述光電隔離器包括一發(fā)光二級(jí)管和一受控三極管，受控三極管導(dǎo)通與否受發(fā)光二級(jí)管的通斷控制，受控三極管集電極與第三電阻相連，第三電阻另一端連到15V電源，受控三極管發(fā)射極接地。
所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲輸入端與光電隔離器受控三極管集電極相連，等待捕獲輸入端的下降沿信號(hào)，當(dāng)下降沿信號(hào)出現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)處理器關(guān)閉內(nèi)部定時(shí)器，存儲(chǔ)當(dāng)前計(jì)數(shù)器時(shí)間。本發(fā)明的原理首先，當(dāng)B相電壓Ub小于A相電壓Ua時(shí)，電容充電電路工作，此時(shí)第一電容不斷充電直至最后達(dá)到穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值，由于此時(shí)第三二極管導(dǎo)通，具有正向壓降，從而致使第一三極管基極電壓低于發(fā)射極電壓，第一三極管截止，光電隔離器發(fā)光二級(jí)管端無(wú)電流通過(guò)，則光電隔離器受控三極管截止，在集電極上拉電阻的作用下輸出高電平，充電過(guò)程可通過(guò)改變第一電阻的阻值大小來(lái)確定充電電流的大小，該電阻值的選取應(yīng)避免充電電流過(guò)大。從線電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻起，B相電壓Ub變成大于A相電壓 時(shí)，電容放電回路開(kāi)始工作，此時(shí)第一三極管的基極電壓高于發(fā)射極電壓，第一三極管導(dǎo)通，第一電容通過(guò)光電隔離器發(fā)光二級(jí)管所在回路進(jìn)行放電，發(fā)光二級(jí)管有電流通過(guò)，光電耦合器受控三極管導(dǎo)通，其輸出被拉低，所述數(shù)字信號(hào)處理器等待捕獲輸入端的下降沿信號(hào)，此時(shí)下降沿信號(hào)出現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)處理器關(guān)閉內(nèi)部定時(shí)器，存儲(chǔ)當(dāng)前計(jì)數(shù)器時(shí)間。隨著第一電容的電量釋放，其兩端電壓不斷減小，當(dāng)該電壓不足以使光電隔離器發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通時(shí)，光電隔離器中受控三極管截止，其輸出再次被外部上拉電阻拉高，直至B相電壓Ub小于A相電壓Ua 時(shí)，電路從新回復(fù)到之前開(kāi)始狀態(tài)。可見(jiàn)依照該檢測(cè)電路工作原理，線電壓的每個(gè)周期都有一個(gè)過(guò)零點(diǎn)會(huì)使光電隔離器輸出產(chǎn)生一次下降沿，進(jìn)而被數(shù)字信號(hào)處理器所捕獲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明采用二極管、電容、三極管等簡(jiǎn)單元件實(shí)現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了電路成本。(2)本發(fā)明放電回路中，由于光電耦合器發(fā)光二級(jí)管和第一三極管導(dǎo)通電阻較小， 第一電容的放電時(shí)間常數(shù)約為I^2C1，在第二電阻已選定的情況下，選擇第一電容即可確定放電時(shí)間常數(shù)，從而可調(diào)整光電隔離器輸出低電平時(shí)間。


圖1為現(xiàn)有常用的電壓過(guò)零檢測(cè)電路圖；圖2為本發(fā)明隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路圖；圖3為本發(fā)明隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖2所示，本發(fā)明隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，包括一光電隔離器和一數(shù)字信號(hào)處理器，其特征在于還包括一電容充電電路和一電容放電回路所述電容充電電路與所述電容放電回路連接，所述電容放電回路與所述光電隔離器連接，所述的光電隔離器與所述的數(shù)字信號(hào)處理器連接，由所述光電隔離器在輸入線電壓Uab過(guò)零點(diǎn)時(shí)輸出下降沿觸發(fā)信號(hào)，并將該信號(hào)送至所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲單元進(jìn)行處理。所述電容充電電路包括第一二極管、第三二極管、第一電容和第一電阻；其中第一二極管正端外接A相電壓，第一二極管負(fù)端與第一電容上端相連，第一電容的另一端與第三二極管正端連接，第一電阻一端與第三二極管負(fù)端連接，另一端連至B相電壓。所述電容充電電路中第一電容與穩(wěn)壓二極管相并聯(lián)，最后充電電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值；所述第一電阻阻值按線電壓取值，以滿足充電電流要求。所述電容放電回路包括第一電容、第二電阻、第一三極管和光電隔離器發(fā)光二級(jí)管端；其中第一電容與光電隔離器發(fā)光二級(jí)管正端相連，光電隔離器發(fā)光二級(jí)管負(fù)端連至第二電阻一端，第二電阻另一端則連到第一三極管集電極，第一三極管發(fā)射極與第一電容相連，基極則連至第三二極管負(fù)端；所述第一電容與第二電阻的取值直接影響放電過(guò)程的時(shí)間。所述光電隔離器包括一發(fā)光二級(jí)管和一受控三極管，受控三極管導(dǎo)通與否受發(fā)光二級(jí)管的通斷控制，受控三極管集電極與第三電阻相連，第三電阻另一端連到15V電源，受控三極管發(fā)射極接地。所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲輸入端與光電隔離器受控三極管集電極相連，等待捕獲輸入端的下降沿信號(hào)，當(dāng)下降沿信號(hào)出現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)處理器關(guān)閉內(nèi)部定時(shí)器，存儲(chǔ)當(dāng)前計(jì)數(shù)器時(shí)間。如圖2、3所示。線電壓在一個(gè)變化周期內(nèi)，該檢測(cè)電路將有如下運(yùn)行過(guò)程電容充電電路對(duì)第一電容進(jìn)行充電；第一電容通過(guò)放電回路釋放電能；電能釋放過(guò)程中驅(qū)動(dòng)光電隔離器動(dòng)作；光電隔離器動(dòng)作引發(fā)下降沿信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理器捕獲到下降沿觸發(fā)信號(hào)； 并將該信號(hào)送至所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲單元進(jìn)行處理；第一電容放點(diǎn)完畢，捕獲信號(hào)從新回復(fù)高電平直至周期結(jié)束，至此，完成一次過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)。如圖2、3所示。當(dāng)B相電壓Ub小于A相電壓Ua時(shí)，A相電壓Ua通過(guò)第一二極管 D1、第一電容C1、第三二極管D3、第一電阻隊(duì)、A相電壓Ua向第一電容C1充電，(充電過(guò)程可通過(guò)改變第一電阻的阻值大小來(lái)確定充電電流的大小，該電阻值的選取應(yīng)避免充電電流過(guò)大)第三二極管D3的壓降使第一三極管A截止，最后第一電容C1充電電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓二極管VD的穩(wěn)壓值。此時(shí)光耦仏的發(fā)光二極管截止，受控三極管也截止，數(shù)字信號(hào)處理器的外部捕獲輸入CAP拉至高電平。經(jīng)過(guò)過(guò)零點(diǎn)后，B相電壓Ub電壓大于A相電壓ua，ub通過(guò)第一電阻R1、第一三極管％基極、第二二極管D2、ua形成通路，第一三極管％導(dǎo)通，第一電容(^在短時(shí)間內(nèi)放電，(由于光電耦合器發(fā)光二級(jí)管和第一三極管導(dǎo)通電阻較小，第一電容的放電時(shí)間常數(shù)約為I^2C1，在第二電阻已選定的情況下，選擇第一電容即可確定放電時(shí)間常數(shù)，從而調(diào)整光電隔離器低電平輸出時(shí)間)光電隔離器中的發(fā)光二極管導(dǎo)通，受控三極管導(dǎo)通，光電隔離器輸出端CAP下拉至低電平，從而形成下降沿。在第一電容C1放電的瞬間，數(shù)字信號(hào)處理器捕獲輸入端的下降沿信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器關(guān)閉內(nèi)部定時(shí)器，存儲(chǔ)當(dāng)前計(jì)數(shù)器時(shí)間。如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，包括一光電隔離器和一數(shù)字信號(hào)處理器，其特征在于還包括一電容充電電路和一電容放電回路所述電容充電電路與所述電容放電回路連接，所述電容放電回路與所述光電隔離器連接，所述的光電隔離器與所述的數(shù)字信號(hào)處理器連接，由所述光電隔離器在輸入線電壓Uab過(guò)零點(diǎn)時(shí)輸出下降沿觸發(fā)信號(hào)，并將該信號(hào)送至所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲單元進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，其特征在于所述電容充電電路包括第一二極管、第三二極管、第一電容和第一電阻；其中第一二極管正端外接Ua相電壓，第一二極管負(fù)端與第一電容上端相連，第一電容的另一端與第三二極管正端連接，第一電阻一端與第三二極管負(fù)端連接，另一端連至Ub相電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，其特征在于所述電容充電電路中第一電容與穩(wěn)壓二極管相并聯(lián)，最后充電電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值；所述第一電阻阻值按線電壓取值，以滿足充電電流要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，其特征在于所述電容放電回路包括第一電容、第二電阻、第一三極管和光電隔離器發(fā)光二級(jí)管端；其中第一電容與光電隔離器發(fā)光二級(jí)管正端相連，光電隔離器發(fā)光二級(jí)管負(fù)端連至第二電阻一端，第二電阻另一端則連到第一三極管集電極，第一三極管發(fā)射極與第一電容相連，基極則連至第三二極管負(fù)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，其特征在于所述光電隔離器包括一發(fā)光二級(jí)管和一受控三極管，受控三極管導(dǎo)通與否受發(fā)光二級(jí)管的通斷控制，受控三極管集電極與第三電阻相連，第三電阻另一端連到15V電源，受控三極管發(fā)射極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器捕獲輸入端與光電隔離器受控三極管集電極相連，等待捕獲輸入端的下降沿信號(hào)，當(dāng)下降沿信號(hào)出現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)處理器關(guān)閉內(nèi)部定時(shí)器，存儲(chǔ)當(dāng)前計(jì)數(shù)器時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種隔離式線電壓過(guò)零檢測(cè)電路，屬電氣技術(shù)領(lǐng)域，其包括電容充電電路、放電回路、光電隔離器、數(shù)字信號(hào)處理器捕獲電路。電容充電電路的輸入端分別與網(wǎng)側(cè)三相電壓A相，B相連接，其輸出端連接電容放電回路；放電回路通過(guò)光電隔離器輸出線電壓的過(guò)零點(diǎn)信息，接至數(shù)字信號(hào)處理器捕獲電路輸入端，從而獲得準(zhǔn)確的過(guò)零點(diǎn)信息。本發(fā)明運(yùn)用簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)，并成功得以運(yùn)用，效果佳，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01R15/22GK102435828SQ20111043966
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者孫亮, 王孝洪, 田聯(lián)房 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)