CN115527804A - 一种智能开关延迟控制时间自调整方法、芯片和电路 - Google Patents

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CN115527804A CN202211279310.2A CN202211279310A CN115527804A CN 115527804 A CN115527804 A CN 115527804A CN 202211279310 A CN202211279310 A CN 202211279310A CN 115527804 A CN115527804 A CN 115527804A
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郑能棠
王磊
高新明
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Linsi Semiconductor Technology Suzhou Co ltd
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Linsi Semiconductor Technology Suzhou Co ltd
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Abstract

本申请提供了一种智能开关延迟控制时间自调整方法、芯片和电路，其中方法包括：收到导通或关断指令后，按照预设延迟时间等待，直到第一次检测到电压或电流过零点时，开始计时，同时发送导通或关断控制信号给执行模块；当检测到执行模块输出上升沿时，停止计时，得到实际延迟时间t；计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2‑tMOD，其中T为电压或电流的周期，tMOD为t整除T/2得到的余数；将延迟控制时间△T写入控制延时输出寄存器。本方案通过自学习的方法，能够准确地计算出电路中实际的延迟时间，并根据实际延迟时间计算出延迟控制时间，确保电网在电压或电流零点处执行导通或断开动作，避免了拉弧产生，提高了安全性。

Description

一种智能开关延迟控制时间自调整方法、芯片和电路
技术领域
本发明涉及电子控制技术，尤其涉及一种智能开关延迟控制时间自调整方法、芯片和电路。
背景技术
智能开关被越来越广泛地应用于切断电网负载，由于信号传输存在时延，会导致开关不能在电流或电压过零点时开通或关断，如果切断或打开时，电网电压处于高位，会导致触点之间产生拉弧，造成安全隐患。
现有技术中，专利CN104299480B提供了一种智能开关及其控制方法，该方法根据交流电过零点的时间和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器动作的时间点，从而使继电器在零点相位附近动作。
然而，该方法中仅仅考虑了继电器固有的动作延迟时间，电路中还存在各种其他延迟(例如电压检测模块的延迟、外围器件的影响)，因此继电器动作延迟时间只是实际完整的延迟时间的一部分。此外，继电器自身的延迟时间单个为固定值但是批量随机，即每个继电器的动作延迟均存在差别，上述方法难以针对不同继电器的差别进行自调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能开关延迟控制时间自调整方法、芯片及电路，能够通过自学习的方法，准确地计算出实际延迟时间，从而刚好在零点附近动作，避免发生拉弧。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的第一方面，提供了一种智能开关延迟控制时间自调整方法，包括以下步骤：
收到导通或关断指令后，按照预设延迟时间等待，直到第一次检测到电压或电流过零点时，开始计时，同时发送导通或关断控制信号给执行模块；
当检测到执行模块输出上升沿时，停止计时，得到实际延迟时间t；
计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2-tMOD，其中T为电压或电流的周期，tMOD为t整除T/2得到的余数；
将延迟控制时间△T写入控制延时输出寄存器。
优选地，所述预设延迟时间大于T/2。
根据本发明的第二方面，提供了一种智能调整芯片，包括：
预设延迟时间存储模块，其中存储有预设延迟时间，收到导通或关断指令后，信号发送模块按照预设延迟时间等待；
信号发送模块，用于在第一次检测到电压或电流过零点时，发送导通或关断控制信号给执行模块；
计时模块，用于在第一次检测到电压或电流过零点时开始计时，在检测到执行模块输出上升沿时停止计时；
计算模块，用于计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2-tMOD，其中T为电压或电流的周期，tMOD为t整除T/2得到的余数；以及
延迟控制时间存储模块，用于存储调整后的延迟控制时间△T。
优选地，所述预设延迟时间大于T/2。
根据本发明的第三方面，提供了一种智能开关延迟控制电路，包括：
执行模块，用于控制负载所在电网的通断；
零点检测模块，用于检测电压或电流零点；以及
智能调整芯片，所述智能调整芯片如上所述，所述执行模块和所述零点检测模块均与所述智能调整芯片信号连接。
优选地，所述零点检测模块包括输入电压零点检测电路和输出电压零点检测电路。
优选地，所述零点检测模块包括电流零点检测电路。
优选地，该智能开关延迟控制电路还包括微控制器，所述微控制器与所述智能调整芯片信号连接。
优选地，所述执行模块为继电器。
本发明实施例的有益效果是：通过自学习的方法，能够准确地计算出电路中实际的延迟时间，并根据实际延迟时间计算出延迟控制时间，确保电网在电压或电流零点处执行导通或断开动作，避免了拉弧产生，提高了安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是本申请第一方法实施例的时序图；
图2是本申请第二方法实施例的时序图；
图3是本申请智能调整芯片实施例的模块框图；
图4是本申请智能开关延迟控制电路实施例的模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
本申请实施例提供了一种智能开关延迟控制时间自调整方法，包括以下步骤：
收到导通或关断指令后，按照预设延迟时间等待，直到第一次检测到电压或电流过零点时，开始计时，同时发送导通或关断控制信号给执行模块；
当检测到执行模块输出上升沿时，停止计时，得到实际延迟时间t；
计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2-tMOD，其中T为交流电的电压或电流周期，这里为T/2是因为输入的电压或电流信号经过了全波整流，周期变为原来的一半，tMOD为t整除T/2得到的余数；
将延迟控制时间△T写入控制延时输出寄存器。
其中，预设延迟时间应大于T/2，以确保至少过一次零点后再发送控制信号给执行模块。
实施例一
如图1所示，本实施例以零电压导通电网过程中的延迟时间自调整为例，其中：
t1时刻为收到导通信号(turn on)时刻；
t4-t2为实际延迟时间；
t2时刻为收到导通信号(turn on)后第一次检测到的输入过零点时刻，此时启动计数模块计数，同时将turn on控制信号输出给执行模块(例如继电器)；
t4时刻为检测到的继电器输出上升沿时刻，此时计数模块停止计数；
根据计数模块的值，结合计数模块的时钟为8KHz，则可得到计数的时间t＝t4-t2，取t整除T/2(10ms)得到的余数，即得到tMOD。
最终需要延迟控制电网模块(继电器)打开的时间△T＝10ms-tMOD；
将△T时间对应的计数值写入到控制延时输出寄存器即可。
后续正常工作时，当收到turn on控制信号后，也是先等到检测到第一次电压过零点时，延迟△T再发出turn on输出信号，使得继电器在下一个电压零点处断开。
实施例二
如图2所示，本实施例以零电流切断电网过程中的延迟时间自调整为例，其中：
t1时刻为收到关断信号(turn off)时刻；
t4-t2为实际动作延迟；
t2时刻为收到关断信号(turn off)后第一次检测到的输入过零点时刻，此时启动计数模块计数，同时将turn off控制信号输出给执行模块(例如继电器)；
t4时刻为检测到的继电器输出上升沿时刻，此时计数模块停止计数；
t5时刻为假设没有关断负载，下一个电流过零点的时刻。理论上t5-t2的时间为一个AC周期，例如20ms。
根据计数模块的值，结合计数模块的时钟为8KHz，则可得到计数的时间t＝t4-t2，取t整除T/2(10ms)得到的余数，即得到tMOD。
最终需要延迟控制电网模块(继电器)打开的时间△T＝10ms-tMOD；
将△T时间对应的计数值写入到控制延时输出寄存器即可。
后续正常工作时，当收到turn off控制信号后，也是先等到检测到第一次电流过零点时，延迟△T再发出turn off输出信号，使得继电器在下一个电流零点处断开。
本申请还提供了一种智能调整芯片，以执行上述自调整方法，如图3所示，该芯片300包括：
预设延迟时间存储模块301，其中存储有预设延迟时间，收到导通或关断指令后，信号发送模块按照预设延迟时间等待；
信号发送模块302，用于在第一次检测到电压或电流过零点时，发送导通或关断控制信号给执行模块；
计时模块303，用于在第一次检测到电压或电流过零点时开始计时，在检测到执行模块输出上升沿时停止计时；
计算模块304，用于计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2-tMOD，其中T为电压或电流的周期，tMOD为t整除T/2得到的余数；以及
延迟控制时间存储模块305，用于存储调整后的延迟控制时间△T。
其中，预设延迟时间需大于T/2，以确保至少过一次零点后再发送控制信号给执行模块。
需要说明的是，上述模块可以电路或软件形式实现，例如计时模块可采用计数器实现，存储模块可采用寄存器实现。
基于上述智能调整芯片，本申请实施例还提供了一种智能开关延迟控制电路，如图4所示，包括执行模块、零点检测模块和如上所述的智能调整芯片，其中，执行模块用于控制负载所在电网的通断，例如可以是继电器。零点检测模块用于检测电压或电流零点，执行模块和零点检测模块均与智能调整芯片信号连接。在本实施例中，智能调整芯片300采用聆思LS98002芯片。
零点检测模块可以为电压零点检测，包括输入电压零点检测电路和输出电压零点检测电路，同时还包括相应的隔离电路。输入电压零点检测电路和输出电压零点检测电路接入于交流电网的火线和零线之间，并将输入电压零点信号和输出电压零点信号发送给智能调整芯片。
零点检测模块也可以为电流零点检测，包括电流零点检测电路及隔离电路。电流零点检测电路通过设置于零线上的采样电阻检测电流零点，并将电流零点检测信号发送给智能调整芯片。
此外，该电路中还包括微控制器(MCU)，微控制器通过时钟线SCL和数据线SDA与智能调整芯片信号连接。
综上所述，本申请实施例所提供的一种智能开关延迟控制时间自调整方法、芯片和电路，能够通过自学习的方式，自动调整延迟时间，相较于现有技术中固定的延迟时间，能够更加准确地估计实际延迟，并能够更加灵活地进行调整。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
以上所述仅为本申请的较佳实例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种智能开关延迟控制时间自调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
收到导通或关断指令后，按照预设延迟时间等待，直到第一次检测到电压或电流过零点时，开始计时，同时发送导通或关断控制信号给执行模块；
当检测到执行模块输出上升沿时，停止计时，得到实际延迟时间t；
计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2-tMOD，其中T为电压或电流的周期，tMOD为t整除T/2得到的余数；
将延迟控制时间△T写入控制延时输出寄存器。
2.根据权利要求1所述的智能开关延迟控制时间自调整方法，其特征在于：所述预设延迟时间大于T/2。
3.一种智能调整芯片，其特征在于，包括：
预设延迟时间存储模块，其中存储有预设延迟时间，收到导通或关断指令后，信号发送模块按照预设延迟时间等待；
信号发送模块，用于在第一次检测到电压或电流过零点时，发送导通或关断控制信号给执行模块；
计时模块，用于在第一次检测到电压或电流过零点时开始计时，在检测到执行模块输出上升沿时停止计时；
计算模块，用于计算调整后的延迟控制时间△T＝T/2-tMOD，其中T为电压或电流的周期，tMOD为t整除T/2得到的余数；以及
延迟控制时间存储模块，用于存储调整后的延迟控制时间△T。
4.根据权利要求3所述的智能调整芯片，其特征在于：所述预设延迟时间大于T/2。
5.一种智能开关延迟控制电路，其特征在于，包括：
执行模块，用于控制负载所在电网的通断；
零点检测模块，用于检测电压或电流零点；以及
智能调整芯片，所述智能调整芯片如权利要求3或4所述，所述执行模块和所述零点检测模块均与所述智能调整芯片信号连接。
6.根据权利要求5所述的智能开关延迟控制电路，其特征在于，所述零点检测模块包括输入电压零点检测电路和输出电压零点检测电路。
7.根据权利要求5所述的智能开关延迟控制电路，其特征在于，所述零点检测模块包括电流零点检测电路。
8.根据权利要求5所述的智能开关延迟控制电路，其特征在于，还包括微控制器，所述微控制器与所述智能调整芯片信号连接。
9.根据权利要求5所述的智能开关延迟控制电路，其特征在于：所述执行模块为继电器。
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