CN202583310U - 一种隔离式线电压过零检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隔离式线电压过零检测电路，属电气技术领域，其包括电容充电电路、放电回路、光电隔离器、数字信号处理器捕获电路。电容充电电路的输入端分别与网侧三相电压A相，B相连接，其输出端连接电容放电回路；放电回路通过光电隔离器输出线电压的过零点信息，接至数字信号处理器捕获电路输入端，从而获得准确的过零点信息。本实用新型运用简单的电路结构实现了过零点检测，并成功得以运用，效果佳，易于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及系统功率因数校正控制电路的交流线电压过零检测电路，具体是指一种隔离式线电压过零检测电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，消除引入电网的谐波，减小系统无功，做到电磁兼容，提高能量转换的效率和品质，越来越引起人们的关注。为了提高功率因数，减少系统谐波和无功，需保证系统网侧输入电流和输入电压同相位，因此需要一种电压过零点检测电路来取得电压相位，进而对电流相位进行控制以满足电流电压同相位的要求。
目前的电压过零检测电路主要由霍尔传感器、运算放大器构成的电压比较器、光电隔离器等构成，大都存在电路成本较高，动态参数不易控制的问题。如图1即为目前常用的一典型电压过零点检测电路。
发明内容
本实用新型的目的在于克服以上现有技术的缺点与不足，提供一种简便低成本、易于控制的隔离式线电压过零检测电路，采用二极管、电容、三极管等简单元件实现过零点的检测。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种隔离式线电压过零检测电路，包括一光电隔离器和一数字信号处理器，其特征在于还包括一电容充电电路和一电容放电回路：所述电容充电电路与所述电容放电回路连接，所述电容放电回路与所述光电隔离器连接，所述的光电隔离器与所述的数字信号处理器连接，由所述光电隔离器在输入线电压UA3过零点时输出下降沿触发信号，并将该信号送至所述数字信号处理器捕获单元进行处理。
所述电容充电电路包括第一二极管、第三二极管、第一电容和第一电阻；其中第一二极管正端外接ua相电压，第一二极管负端与第一电容上端相连，第一电容的另一端与第三二极管正端连接，第一电阻一端与第三二极管负端连接，另一端连至ub相电压。
所述电容充电电路中第一电容与稳压二极管相并联，最后充电电压稳定在稳压二极管的稳压值；所述第一电阻阻值按线电压取值，以满足充电电流要求。
所述电容放电回路包括第一电容、第二电阻、第一三极管和光电隔离器发光二极管端；其中第一电容与光电隔离器发光二极管正端相连，光电隔离器发光二极管负端连至第二电阻一端，第二电阻另一端则连到第一三极管集电极，第一三极管发射极与第一电容相连，基极则连至第三二极管负端；所述第一电容与第二电阻的取值直接影响放电过程的时间。
所述光电隔离器包括一发光二极管和一受控三极管，受控三极管导通与否受发光二极管的通断控制，受控三极管集电极与第三电阻相连，第三电阻另一端连到15V电源，受控三极管发射极接地。
所述数字信号处理器捕获输入端与光电隔离器受控三极管集电极相连，等待捕获输入端的下降沿信号，当下降沿信号出现，数字信号处理器关闭内部定时器，存储当前计数器时间。
本实用新型的原理：首先，当B相电压ub小于A相电压ua时，电容充电电路工作，此时第一电容不断充电直至最后达到稳压二极管的稳压值，由于 此时第三二极管导通，具有正向压降，从而致使第一三极管基极电压低于发射极电压，第一三极管截止，光电隔离器发光二级管端无电流通过，则光电隔离器受控三极管截止，在集电极上拉电阻的作用下输出高电平，充电过程可通过改变第一电阻的阻值大小来确定充电电流的大小，该电阻值的选取应避免充电电流过大。从线电压过零点时刻起，B相电压ub变成大于A相电压ua时，电容放电回路开始工作，此时第一三极管的基极电压高于发射极电压，第一三极管导通，第一电容通过光电隔离器发光二级管所在回路进行放电，发光二级管有电流通过，光电耦合器受控三极管导通，其输出被拉低，所述数字信号处理器等待捕获输入端的下降沿信号，此时下降沿信号出现，数字信号处理器关闭内部定时器，存储当前计数器时间。随着第一电容的电量释放，其两端电压不断减小，当该电压不足以使光电隔离器发光二级管导通时，光电隔离器中受控三极管截止，其输出再次被外部上拉电阻拉高，直至B相电压ub小于A相电压ua时，电路从新回复到之前开始状态。可见依照该检测电路工作原理，线电压的每个周期都有一个过零点会使光电隔离器输出产生一次下降沿，进而被数字信号处理器所捕获。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：
（1）本实用新型采用二极管、电容、三极管等简单元件实现过零点的检测，结构简单，降低了电路成本。
（2）本实用新型放电回路中，由于光电耦合器发光二级管和第一三极管导通电阻较小，第一电容的放电时间常数约为R2C1,在第二电阻已选定的情况下，选择第一电容即可确定放电时间常数，从而可调整光电隔离器输出低电平时间。
附图说明
图1为现有常用的电压过零检测电路图；
图2为本实用新型隔离式线电压过零检测电路图；
图3为本实用新型隔离式线电压过零检测电路工作流程图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图2所示，本实用新型隔离式线电压过零检测电路，包括一光电隔离器和一数字信号处理器，其特征在于还包括一电容充电电路和一电容放电回路：所述电容充电电路与所述电容放电回路连接，所述电容放电回路与所述光电隔离器连接，所述的光电隔离器与所述的数字信号处理器连接，由所述光电隔离器在输入线电压UAB过零点时输出下降沿触发信号，并将该信号送至所述数字信号处理器捕获单元进行处理。
所述电容充电电路包括第一二极管、第三二极管、第一电容和第一电阻；其中第一二极管正端外接ua相电压，第一二极管负端与第一电容上端相连，第一电容的另一端与第三二极管正端连接，第一电阻一端与第三二极管负端连接，另一端连至ub相电压。
所述电容充电电路中第一电容与稳压二极管相并联，最后充电电压稳定在稳压二极管的稳压值；所述第一电阻阻值按线电压取值，以满足充电电流要求。
所述电容放电回路包括第一电容、第二电阻、第一三极管和光电隔离器发光二极管端；其中第一电容与光电隔离器发光二极管正端相连，光电隔离器发光二极管负端连至第二电阻一端，第二电阻另一端则连到第一三极管集电极，第一三极管发射极与第一电容相连，基极则连至第三二极管负端；所述第一电容与第二电阻的取值直接影响放电过程的时间。
所述光电隔离器包括一发光二极管和一受控三极管，受控三极管导通与否受发光二极管的通断控制，受控三极管集电极与第三电阻相连，第三电阻另一端连到15V电源，受控三极管发射极接地。
所述数字信号处理器捕获输入端与光电隔离器受控三极管集电极相连，等待捕获输入端的下降沿信号，当下降沿信号出现，数字信号处理器关闭内 部定时器，存储当前计数器时间。
如图2、3所示。线电压在一个变化周期内，该检测电路将有如下运行过程：电容充电电路对第一电容进行充电；第一电容通过放电回路释放电能；电能释放过程中驱动光电隔离器动作；光电隔离器动作引发下降沿信号；数字信号处理器捕获到下降沿触发信号；并将该信号送至所述数字信号处理器捕获单元进行处理；第一电容放点完毕，捕获信号从新回复高电平直至周期结束，至此，完成一次过零点检测。
如图2、3所示。当B相电压ub小于A相电压ua时，A相电压ua通过第一二极管D1、第一电容C1、第三二极管D3、第一电阻R1、A相电压ua向第一电容C1充电，（充电过程可通过改变第一电阻的阻值大小来确定充电电流的大小，该电阻值的选取应避免充电电流过大）第三二极管D3的压降使第一三极管Q1截止，最后第一电容C1充电电压稳定在稳压二极管VD的稳压值。此时光耦U1的发光二极管截止，受控三极管也截止，数字信号处理器的外部捕获输入CAP拉至高电平。经过过零点后，B相电压ub电压大于A相电压ua，ub通过第一电阻R1、第一三极管Q1基极、第二二极管D2、ua形成通路，第一三极管Q1导通，第一电容C1在短时间内放电，（由于光电耦合器发光二级管和第一三极管导通电阻较小，第一电容的放电时间常数约为R2C1,在第二电阻已选定的情况下，选择第一电容即可确定放电时间常数，从而调整光电隔离器低电平输出时间）光电隔离器中的发光二极管导通，受控三极管导通，光电隔离器输出端CAP下拉至低电平，从而形成下降沿。在第一电容C1放电的瞬间，数字信号处理器捕获输入端的下降沿信号，数字信号处理器关闭内部定时器，存储当前计数器时间。
如上所述，便可较好地实现本实用新型。
Claims (6)
1.一种隔离式线电压过零检测电路，包括一光电隔离器和一数字信号处理器，其特征在于还包括一电容充电电路和一电容放电回路：所述电容充电电路与所述电容放电回路连接，所述电容放电回路与所述光电隔离器连接，所述的光电隔离器与所述的数字信号处理器连接，由所述光电隔离器在输入线电压UAB过零点时输出下降沿触发信号，并将该信号送至所述数字信号处理器捕获单元进行处理。
2.根据权利要求1所述的隔离式线电压过零检测电路，其特征在于：所述电容充电电路包括第一二极管、第三二极管、第一电容和第一电阻；其中第一二极管正端外接ua相电压，第一二极管负端与第一电容上端相连，第一电容的另一端与第三二极管正端连接，第一电阻一端与第三二极管负端连接，另一端连至ub相电压。
3.根据权利要求1所述的隔离式线电压过零检测电路，其特征在于：所述电容充电电路中第一电容与稳压二极管相并联，最后充电电压稳定在稳压二极管的稳压值；所述第一电阻阻值按线电压取值，以满足充电电流要求。
4.根据权利要求1所述的隔离式线电压过零检测电路，其特征在于：所述电容放电回路包括第一电容、第二电阻、第一三极管和光电隔离器发光二极管端；其中第一电容与光电隔离器发光二极管正端相连，光电隔离器发光二极管负端连至第二电阻一端，第二电阻另一端则连到第一三极管集电极，第一三极管发射极与第一电容相连，基极则连至第三二极管负端。
5.根据权利要求1所述的隔离式线电压过零检测电路，其特征在于：所述光电隔离器包括一发光二极管和一受控三极管，受控三极管导通与否受发光二极管的通断控制，受控三极管集电极与第三电阻相连，第三电阻另一端连到15V电源，受控三极管发射极接地。
6.根据权利要求1所述的隔离式线电压过零检测电路，其特征在于：所述数字信号处理器捕获输入端与光电隔离器受控三极管集电极相连，等待捕 获输入端的下降沿信号，当下降沿信号出现，数字信号处理器关闭内部定时器，存储当前计数器时间。
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