CN103280951B - 与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置，包括：可控硅触发接口电路；保护电路，保护电路与可控硅触发接口电路相连接；过零信号发生电路，过零信号发生电路与保护电路相连接；过零信号处理电路，过零信号处理电路与过零信号发生电路相连接；触发信号处理电路，触发信号处理电路与保护电路相连接；微控制器，微控制器分别与过零信号处理电路和触发信号处理电路相连接。本发明提供的与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置具有元器件成本低，触发精度高，调试维修简单，性能稳定，接线简单，不易损坏的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控移相触发装置，更具体地说，涉及一种与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置。
背景技术
可控硅移相触发装置是电子仪器仪表等设备的常见输出执行机构，用于调节可控硅门极触发信号的相位角，进而调节可控硅的输出电压，改变执行器上的输出功率来达到控制的目的。现有的可控硅移相触发装置主要以存在以下几方面的问题：
1、采用模拟控制的触发装置元器件精度要求高，可调电压范围窄，调整速度慢，抗干扰能力差，元器件使用多，调试维修麻烦。
2、采用数字化的触发装置虽然可以快速实现对移相角的精确控制，但由于负载电源过零信号取自与负载电源同相的设备供电电源或专门的输入端端子，会导致接线的复杂度提高，操作人员容易出错。强电设备一旦接线错误，容易出现事故。
3、由于没有合理的过流过压保护借施，当发生操作人员接错线，电网冲激，可控硅损坏，或者执行部件损坏时很容易导致移相触发装置的损坏。
由于以上原因，在基本不影响现有成本的前提下，有必要发明一种全新的可控硅移相触发装置，改正现有装置缺点，使整个执行系统稳定可靠安全。
发明内容本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述可调电压范围窄，调整速度慢，抗干扰能力差，元器件使用多，调试维修麻烦，接线复杂度高，过流过压保护不佳的缺陷，提供一种与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置，包括：
可控硅触发接口电路：保护电路，所述的保护电路与所述的可控硅触发接口电路相连接；过零信号发生电路，所述的过零信号发生电路与保护电路相连接；过零信号处理电路，所述的过零信号处理电路与所述的过零信号发生
电路相连接：触发信号处理电路，所述的触发信号处理电路与所述的保护电路相连接：微控制器，所述的微控制器分别与所述的过零信号处理电路和所述的触发信号处理电路相连接。
进一步地，所述的可控硅触发接口电路触发方式为二线制、准二线制或为三线制接法触发双向可控硅；二线制或四线制接法触发两个反并联的单向可控硅；准二线制或三线制接法触发一个单向可控硅。
进一步地，所述的保护电路由自恢复保险丝与压敏电阻构成。
进一步地，所述的可控硅接口电路为所述的过零信号发生电路的信号输入端口、信号输出端口。
进一步地，所述的过零信号发生电路输入到微控制器的过零信号取自可控硅的触发脚。
进一步地，所述的数控移相触发装置的输出为移相触发信号。
进一步地，所述的移相触发信号的相位角根据过零信号处理电路输出的过零信号，并依据所述的数控移相触发装置输出的控制量，通过微控制器计算获得。
本发明利用自恢复保险丝作为过流保护器件，压敏电阻作为过压保护器件，负载电压信号由可控硅触发电路引入，经过保护电路引入至硅桥，这个电压经硅桥整流后变成脉动直流电，其过零点与原电压信号保持不变。
此脉动直流电经过限流电阻输入到光耦的输入端。光耦实现了强电弱电的隔离。光耦的输出端接一个高放大倍数的小功率三极管。当脉动直流电过零时，光耦输出端上将没有电流输出，三极管不导通，三极管集电极输出高电平，否则输出低电平。这个电平变化输入到微控制器中，微控制器就根据电平的变化判断出负载电压的过零点。但当负载可控硅导通时，三极管集电极上也将输出高电平，但微控制器可以根据逻辑判定出负载电源的过零点。
本发明的关键之处在于使用自恢复保险丝作为过流保护及限流器件，并联在自恢复保险丝之后的压敏电阻作为过压保护器件。当过压时，压敏电阻瞬间导通，吸收掉高压干扰，保护后面的器件不受高压冲激损坏。若高压干扰能量较大，则流过自恢复保险丝的电流很大，则自恢复保险丝在很短的时间内变成高阻关闭状态，且在过流状态消失后自动恢复，保护后面的所有部件免受高压损坏。当用户接错钱或负载可控硅损坏时，在自恢复保险丝的保护下，可使后面的器件免受大电流损害。
本发明的另一个关键之处在于负载可控硅的电压过零信号取自可控硅的触发脚，使过零信号的相位与设备的供电电源无关，不但实现了输入输出端口的复用，而且减少并简化了外部接线。
本发明的另一个关键之处在于微控制器通过检测负载电压的过零信号，并依据设备当前要输出的控制量，通过精确的数值计算，来决定触发信号相位角的大小，实现了移相触发的完全数字化控制。
本发明的另一个关键之处在于移相触发信号可由多种方法产生，可由光耦产生，也可由脉冲变压器产生。也可把触发信号经小功率可控硅放大后触发大功率或超大功率可控硅。由于实现了触发方式的多样化，导致了接线方式的多样化，使之更能满足不同的用户的实际需求。在通常情况下，可用二线制或三线制接法可以触发双向可控硅，二线或四线制接法可以触发两个反并联的单向可控硅，三线制接法可以触发一个单向可控硅。当负载电源与设备供电电源使用同相电源时，可用二线制实现双向可控硅或单个单向可控硅的二线制接法，这里暂称之谓准二线制。这些触发方式可以实现可控硅在四个象限任意触发，多种的接线方法，以满足不同用户的实际要求。
实施本发明的与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置，具有以下有益效果：保护完善、接线简单、与设备供电电源无关的可控硅数控移位触发装置可作为单元电路，广泛应用在智能温控、调压、调速等设备的控制输出模块中，用于提高了系统的可靠性，简化系统的装配，节省导线的使用量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置的结构框图；
图2的本发明与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置用光耦作为触发器件的实施例；
图3是在图2的基础上，用于驱动大功率可控硅的一个实施例；
图4是本发明与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置的用脉冲变压器作为触发器件的一个实施例；
图5是在图4的基础上，增加了一个用于驱动超大功率可控硅的触发电路实施例。
具体实施方式
如图1如示，一种与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置，包括可控硅触发接口电路1，保护电路2，过零信号发生电路3，过零信号处理电路4，触发信号处理电路5，微控制器6。此种保护完善、接线简单、与设备供电电源无关的可控硅数控移位触发装置可作为单元电路，广泛应用在智能温控、调压、调速等设备的控制输出模块中，用于提高了系统的可靠性，简化系统的装配，节省导线的使用量。
图2是本发明用光耦作为触发器件的一个具体实例，其下半部分是负载及可控硅的接线示意图。其可控硅触发接口电路包含一对可互换的接线端子，保护电路包括自恢复保险丝RT1，即耐高压且具有阻值突变功能的正温度系数热敏电阻，与压敏电阻RV1。RT1的常温电阻在300欧以上，在正常状态可以保证随机触发光耦U3不过流。U2、R8、R9、D1、C1、R4、U2，构成过零信号发生电路，其中U2是小功率硅整流桥，R8和R9为高阻值限流电阻，使用两个电阻是一种冗余防错机制，C1可以滤掉外部的高频干扰，D1为穿过整流桥的高频干扰提供一个泄放回路，保护光耦U2，U2为一常用线性光耦，用于隔离强电与弱电系统。U2、R5、R6、R7、Q3用于放大过零信号，使过零信号变成一个矩形尖脉冲送给微控制器。微控制器输出的移相触发信号输送到一个随机触发光耦U3中，U3视工作电压需要可选用不同的规格.如3052等。U3同样起到隔离强电与弱电的作用。U3输出一个触发信号给双向可控硅(TRIAC)的门极G和第二阳极T2，或者输出触发信号给一组反并联的单向可控硅(SCR1、SCR2)的门极G1和G2。可控硅依照移相触发信号给负载供电，完成一个控制过程。
图3是在图2的基础上，串联了一级可控硅，用于驱动大功率可控硅的一个实例。此图中，RT1的常温阻值很小，一般为10欧左右，RT2在300欧以上。R7、C2用来防止干扰引起的误触发。其它部分与图2-样，这里不再说明。
图4是脉冲变压器作为触发器件的一个实例，其触发信号处理电路与图2有所不同。单片机输出的触发脉冲经光耦U3隔离后，再通过隔直电容C2，送到三极管oi与Q3进行二级放大后，输送到脉冲变压器T1，经脉冲变压器隔离变换后，输出二路移相脉冲触发信号，用于驱动二个双向可控硅或二个反并联的单向可控硅。电阻R9、R10用于给隔直电容C2充放电，隔直电容C2用于冗余防错，防止微控制器因强干扰而错误地输出电平触发信号而导致驱动三极管Q3因T1磁饱和损坏。快恢复二极管D1、D2可以防止Q3截至时，T1产生的自感电流而误触发可控硅。D3用于泄放T1的自感电流。自恢复保险丝RT1与RT2的阻值在10欧左右。当触发输出端G1、K1错接到AC220V的零火线上时，由于D1、D2的导向作用，和D3的泄流作用，在T1的驱动侧并不会出现高压而损坏元器件，且在极短的时间内，自恢复保险将阻断这种高压，从而保护脉冲变压器不受损坏。
图5是在图4的基础上，再级连了一级可控硅，用于触发超大功率的可控硅或简化反并联单向可控硅的接线方法。同时它保留了图4中所有的触发接口。这样如图5的电路，共有3对输出端口，可以实现可控硅触发的多种接线方法。
本发明通过以上实施例的设计，具有以下有益效果：保护完善、接线简单、与设备供电电源无关的可控硅数控移位触发装置可作为单元电路，广泛应用在智能温控、调压、调速等设备的控制输出模块中，用于提高了系统的可靠性，简化系统的装配，节省导线的使用量。
本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
Claims (1)
1.一种与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置，包括：可控硅触发接口电路(1)；保护电路(2)，所述的保护电路(2)与所述的可控硅触发接口电路(1)相连接；过零信号发生电路(3)，所述的过零信号发生电路(3)与保护电路(2)相连接；过零信号处理电路(4)，所述的过零信号处理电路(4)与所述的过零信号发生电路(3)相连接；触发信号处理电路(5)，所述的触发信号处理电路(5)与所述的保护电路(2)相连接；微控制器(6)分别与所述的过零信号处理电路(4)和所述的触发信号处理电路(5)相连接；所述的一种与设备供电电源相位无关的数控移相触发装置，所述的可控硅触发接口电路(1)通过相连接的保护电路(2)后，既是触发信号处理电路(5)的触发信号输出口，又是所述过零信号发生电路(3)的过零信号输入口，即过零信号发生电路(3)通过过零信号处理电路(4)输入到微控制器(6)的过零信号取自可控硅的触发脚，即由负载电源的相位决定，使过零信号的相位与设备的供电电源无关，减少并简化了外部接线；移相触发信号的相位角根据过零信号处理电路(4)输出的过零信号，依据要输出的控制量，通过微控制器(6)计算获得。
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