CN216646625U - 一种检测电网过零点的简易电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种检测电网过零点的简易电路，包括，电阻分压电路、滤波电路、方波发生电路和隔离电路；所述电阻分压电路、所述滤波电路、所述方波发生电路及所述隔离电路依次连接；本实用新型电网过零点的检测电路结构简单，体积小且成本低，同时这种检测方式具有高响应，能精确测出过零点信号等优点。

Description

一种检测电网过零点的简易电路

技术领域

本实用新型涉及电网同步检测技术领域，特别涉及一种检测电网过零点的简易电路。

背景技术

在三相/两相交流调压或者可控整流设备中，调压主要是通过控制可控硅的控制角来实现，交流电的过零点将用来作为控制角的参考点，需要对三相交流电的过零点进行检测，实现可控硅触发控制角基准。因此三相交流电的过零检测的准确性直接决定了调压或者可控整流设备输出精度和抗扰动性。

现有过零点检测电路中常采用同步变压器完成电平转换。同步变压器存在诸多问题，如电网电压波动，造成同步变压器信号端的相位偏移；如电网谐波分量，造成同步变压器信号端的过零点扰动。

实用新型内容

为解决上述现有技术中零点检测电路的不足，本实用新型提供一种检测电网过零点的简易电路，此电路简单可靠，体积小且成本低。

为实现上述技术目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种检测电网过零点的简易电路，包括：

电阻分压电路、滤波电路、方波发生电路和隔离电路；

所述电阻分压电路、所述滤波电路、所述方波发生电路及所述隔离电路依次连接；

所述电阻分压电路用于将外部电网电压信号变换为与外部电网电压信号同相位、同频率的低电压信号；

所述滤波电路用于滤除低电压信号中的谐波含量；

所述方波发生电路使用根据滤除后的低电压信号，生成方波信号；

所述隔离电路用于实现方波信号与控制电路的电气隔离。

可选的，所述电阻分压电路包括第一电阻、第二电阻、第五电阻、第七电阻及2.5V-Ext基准电源；

外部电网交流输出端、所述第五电阻、所述第一电阻、2.5V-Ext电源依次串联；外部电网交流输出端、所述第七电阻、所述第二电阻、2.5V-Ext电源依次串联，所述第一电阻与所述第二电阻并联。

可选的，所述滤波电路包括第六电阻、第一电容、第二电容，第八电阻、第三电容及第四电容；

所述第五电阻、所述第六电阻、所述第一电容串联后接地，所述第六电阻与所述第一电阻并联；所述第七电阻、所述第八电阻、所述第三电容串联后接地，第八电阻与所述第二电阻并联；所述第一电容与所述第二电容并联；所述第三电容与所述第四电容并联。

可选的，所述方波发生电路采用电压比较器，其中电压比较器包括VCC端口、CND端口、反向输入端、正向输入端及输出端；

所述电压比较器的VCC端口连接有5V-Ext电源，所述电压比较器的GND端口接地；所述电压比较器的反向输入端与所述第六电阻串联，所述电压比较器的反向输入端与所述第一电容并联；所述电压比较器的正向输入端与所述第八电阻串联，所述电压比较器的正向输入端与第三电容并联；所述电压比较器的输出端与所述隔离电路连接。

可选的，所述隔离电路包括光耦合器、第三电阻及第四电阻，光耦合器包括：输入正极、输入负极、集电极输出端、发射极输出端；

所述光耦合器的输入正极与所述第三电阻串联后连接有5V-Ext电源串联；所述光耦合器的输入负极与所述电压比较器的输出端连接，所述光耦合器的集电极输出端与所述第四电阻串联后连接有3.3V电源，所述光耦合器的发射极输出端接地。

可选的，所述电压比较器采用LM2901芯片。

可选的，所述光耦合器采用PC817芯片。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下：

该电网过零点检测电路不需使用变压器，从而具有体积小，成本低的特点。该电网过零点检测电路，使用电压比较器，准确度高且成本低，实用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决在现有技术中存在的问题，本实用新型提供了如下方案：

如图1所述，本实用新型提供了一种检测电网过零点的简易电路，包括：电阻分压电路，滤波电路，方波发生电路和隔离电路。其中电阻分压电路用于将外部电网电压信号变换为与外部电网电压信号同相位、同频率的低电压信号；滤波电路用于滤除电压信号中的谐波含量，避免高含量的谐波造成电网电压多次过零的现象；方波发生电路使用电压比较器生成方波信号；隔离电路使用光耦实现输入信号与控制电路的电气隔离。本实用新型电网过零点的检测电路结构简单，体积小且成本低，同时这种检测方式具有高响应，能精确测出过零点信号等优点。

上述电阻分压电路用于将外部电网电压信号变换为低电压信号，包括第一电阻R1，第二电阻R2，第五电阻R5，第七电阻R7和2.5V-Ext基准电源，第五电阻R5，第七电阻R7的一端分别与交流输入的两端相连接，第五电阻R5，第七电阻R7的另一端分别与第一电阻R1，第二电阻R2连接，第一电阻R1，第二电阻R2另一端接至2.5V-Ext电源。

上述电阻分压电路采用纯电阻电路用于将外部电网电压信号变换为低电压信号，所述低电压信号与外部电网电压信号同相位、同频率，是电压比较器可承受的电压信号；其中第五电阻R5和第七电阻R7为分压电阻，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相对第五电阻R5和第七电阻R7较小，与第五电阻R5和第七电阻R7构成分压电路，并能分到小部分电压。其中选择第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值为高精度电阻，第五电阻R5和第七电阻R7的电阻值为高阻抗大功率。第一电阻R1，第二电阻R2接至2.5V-Ext电源，使电压信号变换为电压比较器可承受的电压范围。电阻分压后的电压信号经滤波电路，用于滤除电压信号中的谐波含量，避免多次谐波造成电网电压多次过零的现象。

上述滤波电路包括第六电阻R6，第一电容C1，第二电容C2，第八电阻R8，第三电容C3，第四电容C4。其中第六电阻R6的一端与第一电阻R1，第五电阻R5连接点连接，第六电阻R6的另一端与第一电容C1，第二电容C2连接，第一电容C1，第二电容C2另一端接地GND-Ext。第八电阻R8的一端与第二电阻R2，第七电阻R7连接点连接，第八电阻R8的另一端与第三电容C3，第四电容C4连接，第三电容C3，第四电容C4另一端接地GND-Ext，其中，接地GND-Ext为接地端口。

上述方波发生电路使用电压比较器，电压比较器采用LM2901芯片，第三端口和第十二端口分别接正、负电源。第四端口为反向输入端，接至第六电阻R6与第一电容C1，第二电容C2连接点。第五端口为正向输入端，接至第八电阻R8与电容第三电容C3，第四电容C4连接点。第二端口为比较器输出端。

上述方波发生电路使用电压比较器，电压比较器采用LM2901芯片，第三端口和第十二端口分别接正、负电源。输入电压信号L1经电阻分压和滤波后接入反向输入端，输入电压信号L2经电阻分压和滤波后接入正向输入端。第二端口为比较器输出端。根据电路连接和电压比较器的工作原理可以得出，在L1的电压高于L2的电压时，输出端(第二端口)输出为低电平；在L1的电压低于L2的电压时，输出端(第二端口)输出为高电平。输出方波信号的上升沿和下降沿即为电网过零点。

上述电阻分压电路，滤波电路，方波发生电路，需要进行共地连接，防止电路因为无参考地而无法正常工作。

上述隔离电路包括光耦OP1及第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3和第四电阻R4为上拉电阻，光耦OP1采用PC817芯片，芯片包括：输入正极、输入负极、集电极输出端、发射极输出端。所述光耦OP1的输入正极与第三电阻R3一端连接，第三电阻R3另一端接至5V-Ext电源；所述光耦OP1的输入负极接至比较器第二端口；所述光耦OP1的集电极输出端与第四电阻R4一端连接，第四电阻R4另一端接至3.3V电源；发射极输出端接地GND。电路经光耦隔离后与控制电路连接，有效隔离了输入输出电路。输入端上拉第三电阻R3，输出端上拉第四电阻R4。比较器输出端(第二端口)输出为低电平时，光耦输出信号XINT1输出为低电平；比较器输出端(第二端口)输出为高电平时，光耦输出信号XINT1输出为高电平。

本实用新型有益效果在于该过零点检测电路使用了电阻分压，不需使用变压器，从而具有体积小，成本低的特点；该过零点检测电路，使用电压比较器，准确度高且成本低，实用性好。

本实用新型采用的器件及芯片均为现有器件及芯片，同时相关器件和芯片中搭载不同的现有程序来处理相关数据，各器件或芯片之间均采用现有的接口、电线的连接方式，上述内容中不再进行赘述，同时需要说明的是，本实用新型主要保护其连接后形成的整体结构。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种检测电网过零点的简易电路，其特征在于，包括：

电阻分压电路、滤波电路、方波发生电路和隔离电路；

所述电阻分压电路、所述滤波电路、所述方波发生电路及所述隔离电路依次连接；

所述电阻分压电路用于将外部电网电压信号变换为与外部电网电压信号同相位、同频率的低电压信号；

所述滤波电路用于滤除低电压信号中的谐波含量；

所述方波发生电路使用根据滤除后的低电压信号，生成方波信号；

所述隔离电路用于实现方波信号与控制电路的电气隔离。

2.根据权利要求1所述检测电网过零点的简易电路，其特征在于：

所述电阻分压电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第五电阻(R5)、第七电阻(R7)及2.5V-Ext基准电源；

外部电网交流输出端、所述第五电阻(R5)、所述第一电阻(R1)、2.5V-Ext电源依次串联；外部电网交流输出端、所述第七电阻(R7)、所述第二电阻(R2)、2.5V-Ext电源依次串联，所述第一电阻(R1)与所述第二电阻(R2)并联。

3.根据权利要求2所述检测电网过零点的简易电路，其特征在于：

所述滤波电路包括第六电阻(R6)、第一电容(C1)、第二电容(C2)，第八电阻(R8)、第三电容(C3)及第四电容(C4)；

所述第五电阻(R5)、所述第六电阻(R6)、所述第一电容(C1)串联后接地，所述第六电阻(R6)与所述第一电阻(R1)并联；所述第七电阻(R7)、所述第八电阻(R8)、所述第三电容(C3)串联后接地，第八电阻(R8)与所述第二电阻(R2)并联；所述第一电容(C1)与所述第二电容(C2)并联；所述第三电容(C3)与所述第四电容(C4)并联。

4.根据权利要求3所述检测电网过零点的简易电路，其特征在于：

所述方波发生电路采用电压比较器，其中电压比较器包括VCC端口、CND端口、反向输入端、正向输入端及输出端；

所述电压比较器的VCC端口连接有5V-Ext电源，所述电压比较器的GND端口接地；所述电压比较器的反向输入端与所述第六电阻(R6)串联，所述电压比较器的反向输入端与所述第一电容(C1)并联；所述电压比较器的正向输入端与所述第八电阻(R8)串联，所述电压比较器的正向输入端与第三电容(C3)并联；所述电压比较器的输出端与所述隔离电路连接。

5.根据权利要求4所述检测电网过零点的简易电路，其特征在于：

所述隔离电路包括光耦合器(OP1)、第三电阻(R3)及第四电阻(R4)，光耦合器(OP1)包括：输入正极、输入负极、集电极输出端、发射极输出端；

所述光耦合器(OP1)的输入正极与所述第三电阻(R3)串联后连接有5V-Ext电源串联；所述光耦合器(OP1)的输入负极与所述电压比较器的输出端连接，所述光耦合器(OP1)的集电极输出端与所述第四电阻(R4)串联后连接有3.3V电源，所述光耦合器(OP1)的发射极输出端接地。

6.根据权利要求4所述检测电网过零点的简易电路，其特征在于：

所述电压比较器采用LM2901芯片。

7.根据权利要求5所述检测电网过零点的简易电路，其特征在于：

所述光耦合器(OP1)采用PC817芯片。

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