CN109639122B - 低功耗脉冲控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路及控制领域，尤其涉及低功耗脉冲控制系统及方法。移相触发器分别与所述的逻辑运算控制器和变频电路，所述的逻辑运算控制器还连接有相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器；本发明的低功耗脉冲控制系统，通过逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路等的配合，从移相触发器输入与变频电路输入端通过采用逆序移相控制方法，产生反方向旋转的逆时频率，从而使输出端获得电源频率与控制频率两者相加频率输出效果，实现了低频移相控制交‑交变换的高频输出，大大地降低了触发控制装置功耗、节约了触发装置成本，同时减少了驱动功放管的功耗和散热条件，提高了移相触发装置的可靠性和耐用性。

Description

低功耗脉冲控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电路及控制领域，尤其涉及低功耗脉冲控制系统及方法。

背景技术

在现有技术中，普通交-直-交变换电路如果输出电源频率要求大于50Hz，那么，变换触发器装置工作频率必须大于50Hz，如果按三相逆变桥六相计算触发脉冲总输出频率大于6×50＝300Hz，导致触发控制装置功率加大，触发功率器件温升高，散热功耗多。

其次，常用电源变换AC-AC变换触发脉冲控制，则是按输入电源相序A-B-C顺序进行触发移相控制的，对电网频率(50HZ)来讲，其电源变换输出频率低于电网频率(50HZ)，并且触发脉冲装置控制频率仍然保持6×50＝300HZ(三相桥式电路)，如果电源变换输出100Hz触发脉冲装置控制频率必须大大超过600Hz以上,触发脉冲装置功耗将增加几倍。

因此，现有技术中，实现脉冲控制的方法中，功耗较大，需要改进。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种结构简单、降低功耗的低功耗脉冲控制系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：低功耗脉冲控制系统，包括逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路，所述的移相触发器分别与所述的逻辑运算控制器和变频电路，所述的逻辑运算控制器还连接有相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器；

所述的相位检测器，与变频电路连接，获取相位检测信号u；

所述的关断鉴相器，与变频电路连接，获取电流过零信号i；

所述的极性鉴别器，与变频电路连接，获取电压极性信号U；

所述的逻辑运算控制器，根据相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器的检测信号进行运算处理，并给移相触发器输出相应的控制信号；

所述的移相触发器根据逻辑运算器的控制信号，输出相应的A-C-B逆相控制频率f₃，与变频电路的输入的A-B-C正向频率f₁的合成输出合成频率f，满足输出的合成频率f＝f₁-(-f₃)＝f₁+f₃。

所述的变频电路包括输入端A、输入端B、输入端C，输出端R、输出端S、输出端T，还包括第一双向晶闸管、第二双向晶闸管、第三双向晶闸管、第四双向晶闸管、第五双向晶闸管、第六双向晶闸管、第七双向晶闸管、第八双向晶闸管、第九双向晶闸管；

所述的输入端A分别与第一双向晶闸管的正极、第六双向晶闸管的正极、第八双向晶闸管的正极相连；

所述的输入端B分别与第二双向晶闸管的正极、第四双向晶闸管的正极、第九双向晶闸管的正极相连；

所述的输入端C分别与第三双向晶闸管的正极、第五双向晶闸管的正极、第七双向晶闸管的正极相连；

所述的输出端R分别与第一双向晶闸管的负极、第四双向晶闸管的负极、第七双向晶闸管的负极相连；

所述的输出端S分别与第二双向晶闸管的负极、第五双向晶闸管的负极、第八双向晶闸管的负极相连；

所述的输出端T分别与第三双向晶闸管的负极、第六双向晶闸管的负极、第九双向晶闸管的负极相连；

所述的相位检测器，与变频电路A、B、C连接，获取相位检测信号u；

所述的关断鉴相器，与变频电路第一至第九双向晶闸管器件连接，获取三双向晶闸管器件电流过零信号i；

所述的极性鉴别器，与变频电路第一至第九双向晶闸管器件连接，获取三双向晶闸管器件端电压极性信号U；

所述第一双向晶闸管至第九双向晶闸管的控制端均与移相触发器相连。

所述的移相触发器输出的带宽即脉冲间隔为W₃，满足

其中，m—输出电源相数。

所述的相位检测信号u、电流过零信号i、以及电压极性信号U均通过霍尔元件检测。

所述的逻辑运算控制器采用MCU。

所述的MCU为Stmf103系列。

本发明的另一个目的是提供一种方法简单、节约功耗的低功耗脉冲控制方法。

本发明解决上述技术问题所采取的方案是：一种结构简单、降低功耗的低功耗脉冲控制方法，包含如下步骤：

S1：获取或更新逆序换相触发控制频率f₃；

S2：计算脉冲触发间隔W₃；

S3：确定当前控制相位，判断当前控制相位是否到零点，若是，则执行S4，否则执行S3；

S4：触发当前控制相位，判断双向晶闸管电流信号是否过零，若是，则执行步骤S5，否则执行步骤S4；

S5：判断双向晶闸管两端电压极性信号是否为正，若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S5；

S6：判断是否到达Tq时刻，若是，则执行步骤s7，否则执行步骤s8；

S7：判断当前控制相位是否为B相，若是，则执行步骤S8；否则，判断当前控制相位是否为C相，若是C相，则切换控制相位为B相，否则，切换控制相位为C相；

S8：判断，是否关机，若是，则执行步骤S9，否则执行步骤S1；

S9：结束。

本方案的有益效果在于：本发明的低功耗脉冲控制系统及方法，通过逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路等的配合，从移相触发器输入与变频电路输入端相反的逆相频率，输出端获得的频率则为两者相加，从而实现低频控制高频，大大地降低了功耗、节约了成本，同时减少了热量的散发，提高了可靠性。在三相桥式电源变换输出100Hz时，触发脉冲装置控制频率为6×50＝300HZ，若三相桥式电源变换输出80Hz时，触发脉冲控制频率等于6×30＝180HZ，大大地减小了触发脉冲装置在高频(大于50Hz)时功率损耗，确保了功率触发脉冲控制装置功耗小和散热小的实用性。

附图说明

图1是本发明的低功耗脉冲控制系统的结构框图；

图2是本发明的低功耗脉冲控制方法的控制流程图；

图3是本发明的逆序触发输出电源150Hz波形图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的低功耗脉冲控制系统，包括逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路，所述的移相触发器分别与所述的逻辑运算控制器和变频电路，所述的逻辑运算控制器还连接有相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器；

所述的相位检测器，与变频电路连接，获取相位检测信号u；

所述的关断鉴相器，与变频电路连接，获取电流过零信号i；

所述的极性鉴别器，与变频电路连接，获取电压极性信号U；

所述的逻辑运算控制器，根据相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器的检测信号进行运算处理，并给移相触发器输出相应的控制信号；

所述的移相触发器根据逻辑运算器的控制信号，输出相应的A-C-B逆相控制频率f₃，与变频电路的输入的A-B-C正向频率f₁的合成输出合成频率f，满足输出的合成频率f＝f₁-(-f₃)＝f₁+f₃。

本发明的低功耗脉冲控制系统及方法，通过逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路等的配合，从移相触发器输入与变频电路输入端相反的逆相频率，输出端获得的频率则为两者相加，从而实现低频控制高频，大大地降低了功耗、节约了成本，同时减少了热量的散发，提高了可靠性。在三相桥式电源变换输出100Hz时，触发脉冲装置控制频率为6×50＝300HZ，若三相桥式电源变换输出80Hz时，触发脉冲控制频率等于6×30＝180HZ，大大地减小了触发脉冲装置在高频(大于50Hz)时功率损耗，确保了功率触发脉冲控制装置散热可靠性。

如图1所示，为一种三相电路的脉冲控制系统，所述的变频电路包括输入端A、输入端B、输入端C，输出端R、输出端S、输出端T，还包括第一双向晶闸管、第二双向晶闸管、第三双向晶闸管、第四双向晶闸管、第五双向晶闸管、第六双向晶闸管、第七双向晶闸管、第八双向晶闸管、第九双向晶闸管；

所述的输入端A分别与第一双向晶闸管的正极、第六双向晶闸管的正极、第八双向晶闸管的正极相连；

所述的输入端B分别与第二双向晶闸管的正极、第四双向晶闸管的正极、第九双向晶闸管的正极相连；

所述的输入端C分别与第三双向晶闸管的正极、第五双向晶闸管的正极、第七双向晶闸管的正极相连；

所述的输出端R分别与第一双向晶闸管的负极、第四双向晶闸管的负极、第七双向晶闸管的负极相连；

所述的输出端S分别与第二双向晶闸管的负极、第五双向晶闸管的负极、第八双向晶闸管的负极相连；

所述的输出端T分别与第三双向晶闸管的负极、第六双向晶闸管的负极、第九双向晶闸管的负极相连；

所述的相位检测器，与变频电路A、B、C连接，获取相位检测信号u；

所述的关断鉴相器，与变频电路第一至第九双向晶闸管器件连接，获取三双向晶闸管器件电流过零信号i；

所述的极性鉴别器，与变频电路第一至第九双向晶闸管器件连接，获取三双向晶闸管器件端电压极性信号U；

所述第一双向晶闸管至第九双向晶闸管的控制端均与移相触发器相连。

作为优选的，所述的移相触发器输出的带宽即脉冲间隔为W₃，满足

其中，m—输出电源相数。，以三相电路的脉冲控制系统为例，输入端频率为50Hz，移相触发器的控制频率为逆相100Hz，即-100Hz，则脉冲间隔W₃，

上式中,-60°在时间顺序上相当于上360°-60°＝300°

变频电路的输出频率f＝f₁-(-f₃)＝f₁+f₃＝50+f₃＝50+100＝150Hz。比起现有技术中移相触发器600Hz才能控制输出100Hz，大大地降低了移相触发器的频率，降低了功耗。

作为优选的，所述的相位检测信号u、电流过零信号i、以及电压极性信号U均通过霍尔元件检测，具有检测方便、准确性高的特点。

所述的逻辑运算控制器可以采用计算机，但是计算机的运算能力强，消耗功率大，因此作为优选的方式是选用能够满足本系统运算需求的MCU，具有较小的功耗。

作为优选的，所述的MCU为Stmf103系列，具有稳定性高、功耗小的特点。

本发明的另一个目的是提供一种方法简单、节约功耗的低功耗脉冲控制方法。

本发明解决上述技术问题所采取的方案是：一种结构简单、降低功耗的低功耗脉冲控制方法，包含如下步骤：

S1：获取或更新逆序换相触发控制频率f₃；

S2：计算脉冲触发间隔W₃；

S3：确定当前控制相位，判断当前控制相位是否到零点，若是，则执行S4，否则执行S3；

S4：触发当前控制相位，判断双向晶闸管电流信号是否过零，若是，则执行步骤S5，否则执行步骤S4；

S5：判断双向晶闸管两端电压极性信号是否为正，若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S5；

S6：判断是否到达Tq时刻，若是，则执行步骤s7，否则执行步骤s8；

S7：判断当前控制相位是否为B相，若是，则执行步骤S8；否则，判断当前控制相位是否为C相，若是C相，则切换控制相位为B相，否则，切换控制相位为C相；

S8：判断，是否关机，若是，则执行步骤S9，否则执行步骤S1；

S9：结束。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (1)

1.低功耗脉冲控制系统，其特征在于：包括逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路，所述的移相触发器分别与所述的逻辑运算控制器和变频电路连接，所述的逻辑运算控制器还连接有相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器；

所述的相位检测器，与变频电路连接，获取相位检测信号u；

所述的关断鉴相器，与变频电路连接，获取电流过零信号i；

所述的极性鉴别器，与变频电路连接，获取电压极性信号U；

所述的逻辑运算控制器，根据相位检测器、关断鉴相器以及极性鉴别器的检测信号进行运算处理，并给移相触发器输出相应的控制信号；

所述的移相触发器根据逻辑运算器的控制信号，输出相应的A-C-B逆相控制频率f₃，与变频电路的输入的A-B-C正向频率f₁的合成输出合成频率f，满足输出的合成频率f＝f₁-(-f₃)＝f₁+f₃；

通过逻辑运算控制器、移相触发器以及变频电路的配合，从移相触发器输入与变频电路输入端相反的逆相频率，输出端获得的频率则为两者相加，从而实现低频控制高频；

所述的变频电路包括输入端A、输入端B、输入端C，输出端R、输出端S、输出端T，还包括第一双向晶闸管、第二双向晶闸管、第三双向晶闸管、第四双向晶闸管、第五双向晶闸管、第六双向晶闸管、第七双向晶闸管、第八双向晶闸管、第九双向晶闸管；

所述的输入端A分别与第一双向晶闸管的正极、第六双向晶闸管的正极、第八双向晶闸管的正极相连；

所述的输入端B分别与第二双向晶闸管的正极、第四双向晶闸管的正极、第九双向晶闸管的正极相连；

所述的输入端C分别与第三双向晶闸管的正极、第五双向晶闸管的正极、第七双向晶闸管的正极相连；

所述的输出端R分别与第一双向晶闸管的负极、第四双向晶闸管的负极、第七双向晶闸管的负极相连；

所述的输出端S分别与第二双向晶闸管的负极、第五双向晶闸管的负极、第八双向晶闸管的负极相连；

所述的输出端T分别与第三双向晶闸管的负极、第六双向晶闸管的负极、第九双向晶闸管的负极相连；

所述的相位检测器，与变频电路A、B、C连接，获取相位检测信号u；

所述的关断鉴相器，与变频电路第一至第九双向晶闸管器件连接，获取三双向晶闸管器件电流过零信号i；

所述的极性鉴别器，与变频电路第一至第九双向晶闸管器件连接，获取三双向晶闸管器件端电压极性信号U；

所述第一双向晶闸管至第九双向晶闸管的控制端均与移相触发器相连；

所述的移相触发器输出的带宽即脉冲间隔为W₃，满足

其中，m—输出电源相数；

在三相电路的脉冲控制系统中，输入端频率为50Hz，移相触发器的控制频率为逆相100Hz，即-100Hz，则脉冲间隔W₃，

上式中,-60°在时间顺序上相当于上360°-60°＝300°

变频电路的输出频率f＝f₁-(-f₃)＝f₁+f₃＝50+f₃＝50+100＝150Hz；

所述的相位检测信号u、电流过零信号i、以及电压极性信号U均通过霍尔元件检测；

所述的逻辑运算控制器采用MCU；

所述的MCU为Stmf103系列；

在所述低功耗脉冲控制系统中，低功耗脉冲控制具体如下：

S1：获取或更新逆序换相触发控制频率f₃；

S2：计算脉冲触发间隔W₃；

S3：确定当前控制相位，判断当前控制相位是否到零点，若是，则执行S4，否则执行S3；

S4：触发当前控制相位，判断双向晶闸管电流信号是否过零，若是，则执行步骤S5，否则执行步骤S4；

S5：判断双向晶闸管两端电压极性信号是否为正，若是，则执行步骤S6，否则执行步骤S5；

S6：判断是否到达Tq时刻，若是，则执行步骤s7，否则执行步骤s8；

S7：判断当前控制相位是否为B相，若是，则执行步骤S8；否则，判断当前控制相位是否为C相，若是C相，则切换控制相位为B相，否则，切换控制相位为C相；

S8：判断，是否关机，若是，则执行步骤S9，否则执行步骤S1；

S9：结束。

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