專利名稱：一種用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，屬于電力電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國能源和原材料消耗的持續(xù)增加，節(jié)能和降耗已經(jīng)成為各行各業(yè)關(guān)注的問題。低壓電器的節(jié)能技術(shù)主要是指通過對(duì)低壓電器進(jìn)行技術(shù)改造，使之在運(yùn)行期間消耗的能量降低。控制電器的操作系統(tǒng)一般采用交流控制電源，由于交流接觸器采用節(jié)電技術(shù)后具有較高的節(jié)電效益，同時(shí)還可降低操作電磁鐵的噪聲和線圈的溫升，故該方面的研究具有重要的意義和價(jià)值。以接觸器為代表的控制電器是基于“通電吸合、帶電保持、斷電釋放”的工作原理。 在保持階段，不可避免需要消耗相當(dāng)大能量。節(jié)能裝置設(shè)計(jì)主要是基于保持階段降低能量損耗。交流接觸器節(jié)電產(chǎn)品可分為節(jié)電器、節(jié)電線圈、節(jié)電型交流接觸器三大類。這些節(jié)電產(chǎn)品都有其固在的弊病，因此多年來一直沒有得到很好的推廣。近年來，將可控硅技術(shù)引入到了電磁系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域。其主要原理為采用改變可控硅的導(dǎo)通角來獲得高吸動(dòng)電壓和低吸持電壓，并應(yīng)用延遲電路取代接觸器常閉觸頭，即可不再占用接觸器的輔助觸頭，又可調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)以提高閉合動(dòng)作的可靠性。改變輸入脈沖電壓寬度。在吸合階段，調(diào)節(jié)輸入寬脈沖電壓得到高吸動(dòng)電壓，使接觸器安全可靠地吸合，再轉(zhuǎn)換成輸入足以維持吸合的窄脈沖低電壓，以達(dá)到節(jié)能的目的。但要考慮可控硅的控制要與主回路保持同步，給可控硅的控制電路和延時(shí)電路帶來很大麻煩，也增加了不可靠性。因此，開發(fā)一種利用微處理器控制可控硅實(shí)現(xiàn)的節(jié)能模塊，簡(jiǎn)化電路，并實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)，且吸合電壓和釋放電壓都可調(diào)，將大大促進(jìn)節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路。該電路基于微處理器，以較為簡(jiǎn)化的電路實(shí)現(xiàn)了電源的轉(zhuǎn)換，為電磁系統(tǒng)提供一種電壓可調(diào)的脈動(dòng)直流電源。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，包括微處理器
I、人機(jī)接口電路2、過零檢測(cè)電路3、電源電路4、可控硅5和整流電路6，其中
電源電路4的輸入端接交流電源，用于實(shí)現(xiàn)交流直流電源的轉(zhuǎn)換，為微處理器I提供工作電源；
微處理器I分別與電源電路4、過零檢測(cè)電路3、人機(jī)接口電路2相連，并控制可控硅5的導(dǎo)通；
人機(jī)接口電路2用于設(shè)置電磁系統(tǒng)的延時(shí)時(shí)間、吸合電壓、釋放電壓等參數(shù)；
過零檢測(cè)電路3用于檢測(cè)交流電源的過零點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)與可控硅5的同步；可控硅5串接在交流電源和整流電路6之間，通過控制可控硅6的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)整；
整流電路6用于實(shí)現(xiàn)交流電源到脈動(dòng)直流電源的轉(zhuǎn)換，直流側(cè)接電磁系統(tǒng)。本發(fā)明中，所述電源電路4包括變壓器7、橋堆8、第一電容9、第二電容10和穩(wěn)壓二極管11，變壓器7對(duì)交流電源降壓，經(jīng)橋堆8整流成脈動(dòng)直流，再經(jīng)過第一電容9和第二電容10進(jìn)行濾波，再由穩(wěn)壓二極管11轉(zhuǎn)換為規(guī)定的直流電壓。本發(fā)明中，所述過零檢測(cè)電路3包括光耦13以及串接于光耦13輸入側(cè)的電阻12。本發(fā)明中，所述人機(jī)接口電路2包括第一可調(diào)節(jié)電位器14、第二可調(diào)節(jié)電位器15和第三可調(diào)節(jié)電位器16，第一可調(diào)節(jié)電位器14、第二可調(diào)節(jié)電位器15和第三可調(diào)節(jié)電位器16相互并聯(lián)，串接在電源和地之間。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，可廣泛用于接 觸器和控制與保護(hù)開關(guān)電器等控制類電器。由于采用了可控硅技術(shù)，相對(duì)于雙線圈等傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單、節(jié)銀節(jié)材，可靠性提高。由于采用了微處理器技術(shù)，省去了復(fù)雜的延時(shí)電路和可控硅電路，電路大大簡(jiǎn)化，提高了可靠性。并且延時(shí)時(shí)間可調(diào)，適用的控制電器的種類較多；吸合電壓和保持電壓均可調(diào)，可克服電磁系統(tǒng)參數(shù)的不一致問題，優(yōu)化調(diào)試工藝過程，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖I為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的功能框 圖2為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的電源電路的構(gòu)成示意 圖3為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的過零檢測(cè)電路的構(gòu)成示意 圖4為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的人機(jī)接口電路的構(gòu)成示意 圖中標(biāo)號(hào)I為微處理器，2為人機(jī)接口電路，3為過零檢測(cè)電路，4為電源電路，5為可控硅，6為整流電路，7為變壓器，8為橋堆，9為第一電容，10為第二電容，11為穩(wěn)壓二極管，12為電阻，13為光耦，14為第一可調(diào)節(jié)電位器，15為第二可調(diào)節(jié)電位器，16為第三可調(diào)節(jié)電位器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作比較詳細(xì)的說明。參照?qǐng)DI，為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的功能框 如圖所示，電源轉(zhuǎn)換電路包括電源電路4、微處理器I、人機(jī)接口電路2、過零檢測(cè)電路
3、可控硅5以及整流電路6。其中，電源電路4，其輸入端接交流電源，用于實(shí)現(xiàn)交流直流電源的轉(zhuǎn)換，為微處理器I提供工作電源。微處理器1，與電源電路4、過零檢測(cè)電路3、人機(jī)接口電路2相連，并控制可控硅5的導(dǎo)通。所述的微處理器I為單片機(jī)或數(shù)字處理芯片DSP，包括上電復(fù)位電路、晶振電路
坐寸ο人機(jī)接口電路2，用于設(shè)置電磁系統(tǒng)的延時(shí)時(shí)間、吸合電壓、釋放電壓等參數(shù)，與微處理器I相連。
過零檢測(cè)電路3，用于檢測(cè)交流電源的過零點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)與可控硅5的同步，與微處理器I相連?？煽毓?，串接在交流電源和整流電路6之間，通過控制可控硅5的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)整。整流電路6，與交流電源和可控硅5串聯(lián)，用于實(shí)現(xiàn)交流電源到脈動(dòng)直流電源的轉(zhuǎn)換，直流側(cè)接電磁系統(tǒng)。整流電路由四個(gè)二極管相互串接構(gòu)成。參照?qǐng)D2，為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電 路的電源電路的構(gòu)成示意 如圖所示，電源電路包括變壓器7對(duì)交流電源降壓，經(jīng)橋堆8整流成脈動(dòng)直流，再經(jīng)過第一電容9和第二電容10進(jìn)行濾波，再由穩(wěn)壓二極管11轉(zhuǎn)換為規(guī)定的直流電壓。根據(jù)電磁系統(tǒng)的工作的電壓，如AC220V、AC380V,通過調(diào)整變壓器的參數(shù)，可得到需要的直流電壓。根據(jù)微處理器工作的電壓，如DC5V，可通過變壓器7和穩(wěn)壓管11來調(diào)整。參照?qǐng)D3，為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的過零檢測(cè)電路電路的構(gòu)成示意 如圖所示，過零檢測(cè)電路，包括光耦13以及串接于光耦13輸入側(cè)的電阻12。為了確保利用微處理器對(duì)可控硅的可靠控制，必須準(zhǔn)確地判斷交流電壓的過零點(diǎn)。交流電源經(jīng)過電阻降壓后，加載到光耦13的輸入端，光耦的輸出端與微處理器的I/O口相連，當(dāng)交流電源的零點(diǎn)到來時(shí)，光耦13的輸出沒有信號(hào)，通過對(duì)微處理器該端口的檢測(cè)來判斷是否過零。參照?qǐng)D4，為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路的人機(jī)接口電路電路的構(gòu)成示意 如圖所示，人機(jī)接口電路，包括第一可調(diào)節(jié)電位器14、第二可調(diào)節(jié)電位器15、第三可調(diào)節(jié)電位器16，三個(gè)電位器相互并聯(lián)，串接在電源和地之間?？筛鶕?jù)電磁系統(tǒng)的要求，通過調(diào)節(jié)電位器可分別調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間、吸合電壓、保持電壓。電位器串接在直流電源和地之間，電位器的中間腳與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換口相連，通過調(diào)節(jié)電位器，可調(diào)整輸入微處理器的電壓為0-5V之間。微處理器通過檢測(cè)A/D 口電壓的變化，來判斷用戶的設(shè)定。轉(zhuǎn)換電路的工作程序如下
1)初始化微處理器，關(guān)斷可控娃的輸出；
2)讀EEPR0M，檢測(cè)延時(shí)時(shí)間、吸合電壓、釋放電壓；
3)軟件完成延時(shí)
4)檢測(cè)單片機(jī)過零，根據(jù)設(shè)定，輸出控制可控硅的導(dǎo)通角；
5)讀A/D端口，檢測(cè)延時(shí)時(shí)間、吸合電壓、釋放電壓，并儲(chǔ)存到EEPROM；
雖然本發(fā)明已參照上述的實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，應(yīng)理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發(fā)明，所以并非作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述的實(shí)施例的變化、變形都將落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，包括微處理器(I)、人機(jī)接口電路(2)、過零檢測(cè)電路(3)、電源電路(4)、可控硅(5)和整流電路(6)，其中 電源電路(4)的輸入端接交流電源，用于實(shí)現(xiàn)交流直流電源的轉(zhuǎn)換，為微處理器(I)提供工作電源； 微處理器⑴分別與電源電路(4)、過零檢測(cè)電路(3)、人機(jī)接口電路⑵相連，并控制可控硅(5)的導(dǎo)通； 人機(jī)接口電路(2)用于設(shè)置電磁系統(tǒng)的延時(shí)時(shí)間、吸合電壓和釋放電壓參數(shù)； 過零檢測(cè)電路(3)用于檢測(cè)交流電源的過零點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)與可控硅(5)的同步； 可控硅(5)串接在交流電源和整流電路(6)之間，通過控制可控硅(5 )的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)整； 整流電路(6)用于實(shí)現(xiàn)交流電源到脈動(dòng)直流電源的轉(zhuǎn)換，直流側(cè)接電磁系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電源電路(4)包括變壓器(7)、橋堆(8)、第一電容(9)、第二電容(10)和穩(wěn)壓二極管(11)，變壓器(7)對(duì)交流電源降壓，經(jīng)橋堆(8)整流成脈動(dòng)直流，再經(jīng)過第一電容(9)和第二電容(10)進(jìn)行濾波，再由穩(wěn)壓二極管(11)轉(zhuǎn)換為規(guī)定的直流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述過零檢測(cè)電路(3 )包括光耦(13 )以及串接于光耦(13 )輸入側(cè)的電阻(12 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述人機(jī)接口電路(2)包括第一可調(diào)節(jié)電位器(14)、第二可調(diào)節(jié)電位器(15)和第三可調(diào)節(jié)電位器(16)，第一可調(diào)節(jié)電位器(14)、第二可調(diào)節(jié)電位器(15)、第三可調(diào)節(jié)電位器(16)相互并聯(lián)，串接在電源和地之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電磁系統(tǒng)節(jié)能的電源轉(zhuǎn)換電路，包括微處理器、人機(jī)接口電路、過零檢測(cè)電路、電源電路、可控硅和整流電路，電源電路的輸入端接交流電源，微處理器分別與電源電路、過零檢測(cè)電路、人機(jī)接口電路相連，并控制可控硅的導(dǎo)通；本發(fā)明由于采用了可控硅技術(shù)，相對(duì)于雙線圈等傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單、節(jié)銀節(jié)材，可靠性提高。由于采用了微處理器技術(shù)，省去了復(fù)雜的延時(shí)電路和可控硅電路，電路大大簡(jiǎn)化，提高了可靠性。并且延時(shí)時(shí)間可調(diào)，適用的控制電器的種類較多；吸合電壓和保持電壓均可調(diào)，可克服電磁系統(tǒng)參數(shù)的不一致問題，優(yōu)化調(diào)試工藝過程，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)H02M7/219GK102761279SQ20121023064
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者柯伯湘, 郭其一, 黃世澤 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)