CN101267197A

CN101267197A - 降低可控硅平均驱动电流的控制装置及其控制方法

Info

Publication number: CN101267197A
Application number: CNA2008100274487A
Authority: CN
Inventors: 黄兵; 李新义; 卢超齐
Original assignee: Midea Group
Current assignee: Midea Group
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2008-09-17

Abstract

本发明是一种降低可控硅平均驱动电流的控制装置及其控制方法。本发明包括有高压电输入模块(1)、直流电生成模块(2)、微处理器IC模块(3)、电源过零采集模块(4)和可控硅控制模块(5)，本发明由于采用微处理器IC模块根据电源过零采集模块产生的电源过零信号向可控硅控制模块输出可控硅驱动信号，并控制可控硅控制模块输出可控硅驱动信号的导通时间，在导通时间内，实现可控硅的持续导通，在导通时间外，微处理器IC模块控制可控硅控制模块关闭可控硅驱动信号，从而降低平均驱动电流，有效的节约了成本，提高了经济效益。本发明的控制装置平均驱动电流小，且可降低电路系统成本。本发明的控制方法控制简单，方便实用。

Description

降低可控硅平均驱动电流的控制装置及其控制方法

技术领域：

本发明是一种降低可控硅平均驱动电流的控制装置及其控制方法，属于降低可控硅平均驱动电流的控制装置及其控制方法的改造技术。

背景技术：

可控硅在交流电路中常用作电源和电路的无触点开关及带负载。使用时，只要在其正、负极加上相应的电压，又在控制极上施加导通触发信号，正负、极之间就可导通，有电流流动。同时，在可控硅导通后，如果正、负极间有电流流过，即使关闭触发信号，可控硅也不会立即关闭，只有在正、负极电压接近于零电压的时候，才能关闭。

在实际应用中，通常会出现施加在可控硅正、负极的交流电与触发信号不同步的情况，如果电源施加在可控硅和负载的瞬间电压过高，会造成一瞬间的合闸电涌流而使可控硅损坏，对负载也会造成电流冲击，易损坏设备，这是本技术领域上的共识。为此，本领域的相关人员经研究和实践，认为在可控硅正、负极电压过零的时候进行触发导通是最好的选择，对可控硅和负载的电涌冲击损害最小。目前通常采用如下的控制方法用于可控硅的驱动控制中：控制器检测到电源电压的过零信号时，输出开通可控硅导通的信号，使可控硅长时间导通，直至需要关闭可控硅时，控制器才关闭可控硅导通的信号。但这种驱动方法存在的缺点是在维持可控硅导通的全过程中，需要消耗较大的驱动电流，电路系统成本也较高。

发明内容：

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种平均驱动电流小，降低电路系统成本的降低可控硅平均驱动电流的控制装置。

本发明的另一目的在于提供一种控制简单，方便实用的降低可控硅平均驱动电流的控制方法。

本发明的技术方案是：包括有高压电输入模块、直流电生成模块、微处理器IC模块、电源过零采集模块和可控硅控制模块，其中高压电输入模块的输出端分别与直流电生成模块的输入端连接及与电源过零采集模块连接，直流电生成模块的输出端分别与微处理器IC模块连接、与电源过零采集模块连接及与可控硅控制模块连接，电源过零采集模块的输出端与微处理器IC模块的输入端连接，微处理器IC模块的输出端与可控硅控制模块的输入端连接，微处理器IC模块根据电源过零采集模块产生的电源过零信号Utp2向可控硅控制模块输出可控硅驱动信号Utp3，其中微处理器IC模块向可控硅控制模块输出可控硅驱动信号Utp3的导通时间为ΔT0，ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在0.5ms～10ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在0.5ms～8ms之间。

上述微处理器IC模块向可控硅控制模块输出可控硅驱动信号Utp3的导通时间ΔT0的优选范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在2ms～5ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在2ms～4ms之间。

本发明降低可控硅平均驱动电流的控制方法，其包括以下步骤：

1)电源过零采集模块检测电源电压信号，并将信号送至微处理器IC模块；

2)当电源过零采集模块检测到电源电压过零信号时，微处理器IC模块(3)输出可控硅驱动信号至可控硅控制模块，并对可控硅驱动信号的导通时间ΔT进行计时；

3)当可控硅驱动信号的导通时间ΔT达到设定的导通时间ΔT0时，微处理器IC模块关闭可控硅驱动信号；

4)重复以上步骤1)至步骤3)的过程。

上述设定的导通时间ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在0.5ms～10ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在0.5ms～8ms之间。

上述设定的导通时间ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在2ms～5ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在2ms～4ms之间。

本发明由于采用微处理器IC模块根据电源过零采集模块产生的电源过零信号向可控硅控制模块输出可控硅驱动信号，并控制可控硅控制模块输出可控硅驱动信号的导通时间，在导通时间内，实现可控硅的持续导通，在导通时间外，微处理器IC模块控制可控硅控制模块关闭可控硅驱动信号，从而降低平均驱动电流，有效的节约了成本，提高了经济效益。本发明的控制装置平均驱动电流小，且可降低电路系统成本。本发明的控制方法控制简单，方便实用。

附图说明：

图1为本发明控制装置的原理框图；

图2为本发明控制装置的电路图；

图3为本发明控制方法的控制流程图；

图4为本发明高压电输入模块输出的电压UL波形图、电源过零采集模块产生的电源过零信号Utp2的波形图及可控硅控制模块输出的可控硅驱动信号Utp的波形图。

具体实施方式：

实施例：

本发明控制装置的原理框图如图1所示，包括有高压电输入模块1、直流电生成模块2、微处理器IC模块3、电源过零采集模块4和可控硅控制模块5，其中高压电输入模块1的输出端分别与直流电生成模块2的输入端连接及与电源过零采集模块4连接，直流电生成模块2的输出端分别与微处理器IC模块3连接、与电源过零采集模块4连接及与可控硅控制模块5连接，电源过零采集模块4的输出端与微处理器IC模块3的输入端连接，微处理器IC模块3的输出端与可控硅控制模块5的输入端连接，微处理器IC模块3根据电源过零采集模块4产生的电源过零信号Utp2向可控硅控制模块5输出可控硅驱动信号Utp3，其中微处理器IC模块3向可控硅控制模块5输出可控硅驱动信号Utp 3的导通时间为ΔT0，ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在0.5ms～10ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在0.5ms～8ms之间。

本发明控制装置的电路图如图2所示，本实施例中，高压电输入模块1在高压交流电源的进线之间跨接压敏电阻ZR1、电容C11实现电源滤波。

本实施例中，直流电生成模块2包括有电源变压器T1、整流桥、滤波电路、稳压电路等，其中电源变压器T1用于将电源输入的高电压交流电变为低电压交流电；整流桥由二极管D11、D12、D13、D14构成，将前述低电压交流电进行整流；滤波电路由电容C12、C13并联连接，对前述整流后的低电压交流电进行滤波；稳压电路用于将前述经滤波后的低电压交流电通过电阻R13、稳压管ZD1、三极管Q11和Q12获得稳定的直流电Vdd1和Vdd2，直流电Vdd1直接连接到高压交流电源的火线L上，并为电源过零采集模块4提供直流电；直流电Vdd2为微处理器IC模块3提供直流电。

本实施例中，电源过零采集模块4利用电阻R22、R23、R24、电容C23、C22、二极管D21和三极管Q21产生与电源电压过零同步的方波信号，并将该过零方波信号输出给微处理器IC模块3。

本实施例中，微处理器IC模块3的微处理器IC的一个输入端口IN接收电源过零采集模块4产生的电源电压过零方波信号，并作为可控硅驱动信号处理响应源，微处理器IC的一个输出端口OUT输出可控硅驱动信号，控制可控硅的开关。

本实施例中，可控硅控制模块5的可控硅SCR1的B极作为本可控硅驱动电路的输出端与负载相连，用于驱动负载的运行和停止；可控硅SCR1的A极与高压交流电源的零线N连接，利用直流电Vdd1为可控硅导通时提供直流偏压，利用电容C21进行滤波，防止可控硅误导通；可控硅SCR1的控制极G通过限流电阻R 33、可控硅的开关与微处理器IC的输出端口OUT相连。可控硅的开关由三极管Q31、电阻R31、R32构成，受微处理器IC输出的可控硅驱动信号控制：当微处理器IC的输出端口OUT输出高电平信号时，三极管Q31导通，开通可控硅控制极的触发信号；当微处理器IC的输出端口OUT输出低电平信号时，三极管Q31截止，关闭可控硅控制极的触发信号。

本发明控制方法的控制流程图如图3所示，可控硅的驱动方法包括以下步骤：

第一步：微处理器IC模块3检测是否接收到电源过零采集模块4输出的电源电压过零信号。如图4波形图所示，本实施例中，在t2或t4时刻，当电源电压由高电压接近过零点时，电源过零采集模块4中的三极管Q21由截止状态变为导通状态，信号端TP2的输出由低电平变为高电平，即电源过零采集模块4向微处理器IC模块3输出电源电压过零信号。

第二步：当检测到电源电压过零信号时，微处理器IC模块3同步输出可控硅驱动信号，并对可控硅驱动信号的导通时间ΔT进行计时。此时可控硅实现电源电压接近零点时开通，使可控硅和负载避免大的电流浪涌冲击同时降低可控硅导通时对电网的干扰。

第三步：当可控硅驱动信号的导通时间ΔT达到设定的导通时间ΔT0时，微处理器IC模块3关闭可控硅驱动信号。此时因为A极、B极两端之间没有达到可以通过关闭触发信号关断的零点电压，可控硅SCR1会保持导通状态，从而实现降低可控硅导通信号维持时需要消耗的平均电流。当电源电压频率为50Hz时，设定的导通时间ΔT0控制在0.5ms～10ms之间，最好是控制在2ms～5ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在0.5ms～8ms之间，最好是控制在2ms～4ms之间。

第四步：重复以上第一步到第三步的过程。

本发明能有效的降低可控硅平均驱动电流，例如当电源频率为50Hz时，现有技术方案中消耗的工作电流为30mA；而采用本发明实施例的方案，设定导通时间ΔT0为2ms，则消耗的平均工作电流为30mA×(2ms/10ms)＝6mA，很好的节约了使用成本，提高了经济效益。

Claims

1、一种降低可控硅平均驱动电流的控制装置，包括有高压电输入模块(1)、直流电生成模块(2)、微处理器IC模块(3)、电源过零采集模块(4)和可控硅控制模块(5)，其中高压电输入模块(1)的输出端分别与直流电生成模块(2)的输入端连接及与电源过零采集模块(4)连接，直流电生成模块(2)的输出端分别与微处理器IC模块(3)连接、与电源过零采集模块(4)连接及与可控硅控制模块(5)连接，电源过零采集模块(4)的输出端与微处理器IC模块(3)的输入端连接，微处理器IC模块(3)的输出端与可控硅控制模块(5)的输入端连接，微处理器IC模块(3)根据电源过零采集模块(4)产生的电源过零信号Utp2向可控硅控制模块(5)输出可控硅驱动信号Utp3，其特征在于微处理器IC模块(3)向可控硅控制模块(5)输出可控硅驱动信号Utp3的导通时间为ΔT0，ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在0.5ms～10ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在0.5ms～8ms之间。

2、根据权利要求1所述的降低可控硅平均驱动电流的控制装置，其特征在于上述微处理器IC模块(3)向可控硅控制模块(5)输出可控硅驱动信号Utp3的导通时间ΔT0的优选范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在2ms～5ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在2ms～4ms之间。

3、一种根据权利要求1所述的降低可控硅平均驱动电流的控制装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)电源过零采集模块(4)检测电源电压信号，并将信号送至微处理器IC模块(3)；

2)当电源过零采集模块(4)检测到电源电压过零信号时，微处理器IC模块(3)输出可控硅驱动信号至可控硅控制模块(5)，并对可控硅驱动信号的导通时间ΔT进行计时；

3)当可控硅驱动信号的导通时间ΔT达到设定的导通时间ΔT0时，微处理器IC模块(3)关闭可控硅驱动信号；

4)重复以上步骤1)至步骤3)的过程。

4、根据权利要求3所述的降低可控硅平均驱动电流的控制方法，其特征在于上述设定的导通时间ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在0.5ms～10ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在0.5ms 8ms之间。

5、根据权利要求4所述的降低可控硅平均驱动电流的控制方法，其特征在于上述设定的导通时间ΔT0的范围为：当电源电压频率为50Hz时，ΔT0控制在2ms～5ms之间；当电源电压频率为60Hz时，ΔT0控制在2ms～4ms之间。