本实用新型专利技术低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲生成控制器涉及一种具有对低压电力交变电源零点精确检测以及生成电力变流系统移相脉冲等多重功能的控制器，可应用于电力及自动化仪表检测领域，适用于晶闸管变流设备精确移相或过零触发控制、三相变流设备精确同步控制、低压三相电力交变电源相序检测等，单相或三相对称交变电源不对称度检测、低压低频交变电源或信号源频率自适应控制或干扰检测等。具有控制器外壳，控制器外壳内有基座，基座上安装有控制线路板，控制线路板上安装控制线路及其相关器件。控制线路由交变电源零点脉冲生成电路、移相控制电压及A/D转换电路、脉冲输出引脚、脉冲控制角显示和相序指示模块、信号处理单片机构成。
【技术实现步骤摘要】
本技术低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲生成控制器涉及的是一 种具有对低压电力交变电源零点精确检测以及生成电力变流系统移相脉冲等多重功能的 控制器，它可应用于电力及自动化仪表检测领域，其不仅适用于晶闸管变流设备精确的移 相或过零触发控制、三相变流设备精确同步(定相）控制、低压三相电力交变电源相序检测 等，而且相关技术也可应用于单相或三相对称交变电源不对称度检测、低压低频交变电源 或信号源频率自适应控制或干扰检测等。
技术介绍
通过网络检索相关论文和专利可知，交流电过零检测电路从主流形式上存在三种 常见类型。方案一，市电经电源变压器BT降为10V，电源变压器BT二次侧一端连接电阻札 的一端,?的另一端分别连接双光耦(可采用TLP521 - 2)输入端一个二极管的阳极和另一 个二极管的阴极，电源变压器BT二次侧另一端分别连接该双光耦输入端一个二极管的阴 极和另一个二极管的阳极，双光耦输出端两个三极管的集电极短接并连接电阻私一端和三 极管T1的基极，双光耦输出端两个三极管的发射极短接接地并连接T1的发射极，T1的集 电极连接电阻R3的一端，1?2和R3的另一端短接并连接+5V电源。方案一T1集电极输出的 过零脉冲信号的出现比市电理论零点提前了约727μS，另外由于采用了电源变压器，使得 电路功耗、空间体积、成本都有所增加。方案二，市电经电源变压器ΒΤ降压为10V，电源变压 器ΒΤ二次侧两端连接整流电路ZL(采用半波整流电路，或采用桥式整流电路）的两个交流 输入端，ZL的两个输出端并接电阻&，&的一端再连接电阻1?2的一端，1^的另一端再连接 电阻R3的一端，R2、R3的另一端分别连接比较器A1的同相端和反相端。方案二A1的输出 端输出的过零脉冲信号比市电理论零点提前了约158μS，另外由于电阻札功耗和电源变压 器ΒΤ影响使得过零检测电路性价比也不高。方案三，市电电源两端分别连接电阻&、私的 一端，札的另一端分别与电阻1? 3的一端和稳压管DW1的阳极端连接，DW1的阴极端连接稳 压管DW2的阴极端，R3的另一端连接单光耦(可采用TLP521-1)输入端二极管的阳极，单光 耦输入端二极管的阴极分别与DW2的阳极和电阻R2的另一端连接，单光耦输出端三极管集 电极与电阻R4的一端连接，单光親输出端三极管发射极分别与电阻R6的一端和三极管T1 的基极连接，R6的另一端和三极管T1的发射极连接并接地，T1的集电极与电阻1?5的一端 连接，R4、R5的另一端相互连接并连接+5V电源。方案三不采用变压器，而使市电直接接入 过零检测电路，通过限流限幅电阻札、R2后施加在反向串联的两个稳压管DW1和DW2两端， T1集电极输出的过零转换信号要比市电理论零点提前约59μS，另外由于限流限幅电阻札、 R2、稳压管DW1、DW2和电阻R3功耗均较大，使得检测电路正常工作时功耗比较大。 当前电力电子变流设备在可控整流、交流调压等方面往往应用移相触发控制电路 产生移相触发脉冲，在交流调功等方面往往应用过零触发控制电路产生过零触发脉冲，移 相控制电路与过零触发控制电路有的采用电子分立元件组成，有的采用集成块和电子分立 元件组成，另外控制电路往往还要采用同步变压器、降压变压器等器件，使得电路系统操作 调试过程复杂、准确性低、元器件故障率高、体积大、功耗大。
技术实现思路
本技术目的是针对上述交流电过零检测电路以及电力电子变流设备移相和 过零触发控制电路存在的不足之处，提供一种低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲 生成控制器，它具有零点检测精度高、操作调试过程简单、电路器件少、故障率低、体积小、 功耗低、性价比高等优势。 低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲生成控制器是采取以下技术方案实 现： 低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲生成控制器具有控制器外壳，控制器 外壳内有基座，基座上安装有控制线路板，控制线路板上安装控制线路及其相关器件；控制 线路由交变电源零点脉冲生成电路、移相控制电压及A/D转换电路、脉冲输出引脚、脉冲控 制角显示和相序指示模块、单片机(信号处理单片机）构成。 控制器外壳为长方体，采用金属材料制作，长方体外壳在横切面方向上分前面壳 和后面壳，则其它各面分别为左面壳、右面壳、上面壳、下面壳。前面壳上方开有显示器孔， 中间从左往右开有三相反相序指示发光二极管孔、控制电压手动调节旋钮孔，下方从左往 右并排开有相数选择按键（自锁按键）孔、控制角手动和自动选择开关孔。后面壳下方并排 开有单相或三相交变电源输入端子孔、控制器直流电源输入端子孔。后面壳左侧和右侧分 别开有为外接控制电压输入端子孔、六路脉冲输出端子孔。长方体外壳内有基座，基座上安 装有控制线路板，控制线路板上安装控制线路及其相关器件。 交变电源零点脉冲生成电路由电压比较器A01、A11、A21 (可采用3片LM393)、运 放A02、A12、A22 (可采用1片LM324)、保险管熔断器F1~F3、三极管V01、VII、V21 (可 采用 3 只S9013)、二极管DQ1、DQ2、Dn、D12、D21、D22 (可采用 6 只IN4007)、电容器CQ1、Cn、C21 (可采用3只E222M)、电阻RQ1~R。6、电阻Rn~R16、电阻R21~R26、电阻R4。、单片机IC引脚 P3. 3~P3. 7、集成三输入与门A3 (可采用1片74LS11等)、相数选择按键K1 (自锁按键)、 直流电源+Vee构成。 移相控制电压及A/D转换电路由集成A/D转换器Α4(可采用ADC0804等，据转换 精度定)、转换开关Κ2(双刀双掷开关)、电位器RP5。、电阻R5。~R51、排阻RP0、电阻R7。、电容 C7。、单片机1C的P0. 0~P0. 7脚、P2. 0~P2. 7脚、直流电源+Vee构成。 脉冲输出端子A6主要由单片机1C的P1. 2~P1. 7脚构成。 脉冲控制角显示和相序指示模块主要由1块四位半自带驱动8段码IXD串口显示 器A5、单片机1C的P3. 0~P3. 2脚、P1. 0~PL1脚、电阻R6。~R61、反相序发光指示二极 管VD、三极管VT3、直流电源+VCC构成。 信号处理单片机1C可采用AT89S51等51系列的单片机、PIC或其它型号的单片 机。 所述的低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲生成控制器的控制方法，如 下：当系统上电时，若相数选择按键K1 (自锁按键）未按下，则系统为单相低压电力交变电 源零点精确检测及移相脉冲生成系统，可在交变电源输入L1端、N端输入单相交变电源，由 相应的单相电源零点脉冲生成电路生成精确的零点低电平脉冲信号，该信号一方面接入单 片机P3. 5 口，另一方面作为与门逻辑电路A3的输入，A3输出的低电平零点脉冲接入单片 机P3. 3 口，引起单片机中断1 口响应中断工作程序。控制电压电路通过开关K2的转换，采 用手动或自动方式给定的控制电压经A/D转换电路转换成数字信号，经单片机设置的工作 程序处理后，则由显示器显示控制角并在脉冲输出接口 1、4端子输出一对相位上互补的相 应控制角的触发脉冲去控制晶闸管等变流元件； 若K1按下，则系统为三相低压电力交变本文档来自技高网...
【技术保护点】
低压电力交变电源零点精确检测及移相脉冲生成控制器，其特征在于：具有控制器外壳，控制器外壳内有基座，基座上安装有控制线路板，控制线路板上安装控制线路及其相关器件；控制线路由交变电源零点脉冲生成电路、移相控制电压及A/D转换电路、脉冲输出引脚、脉冲控制角显示和相序指示模块、单片机构成；交变电源零点脉冲生成电路由电压比较器A01、A11、A21、运放A02、A12、A22、保险管熔断器F1～F3、三极管V01、V11、V21、二极管D01、D02、D11、D12、D21、D22、电容器C01、C11、C21、电阻R01～R06、电阻R11～R16、电阻R21～R26、电阻R40、单片机IC引脚P3.3～P3.7、集成三输入与门A3、相数选择按键K1、直流电源+VCC构成；L1相、L2相、L3相三相对称交变电源分别对应连接保险管熔断器F1、F2、F3的一端，保险管熔断器F1、F2、F3的另一端分别对应连接电阻R01、R11、R21的一端，R01的另一端分别与二极管D01阳极、D02阴极、电压比较器A01同相端连接，电阻R11的另一端分别与二极管D11阳极、二极管D12阴极、电压比较器A11同相端连接，电阻R21的另一端分别与二极管D21阳极、二极管D22阴极、电压比较器A21同相端连接，电压比较器A01反相端分别与二极管D01阴极、二极管D02阳极、电阻R02一端连接并接地，电压比较器A11反相端分别与二极管D11阴极、二极管D12阳极、电阻R12一端连接并接地，电压比较器A21反相端分别与二极管D21阴极、二极管D22阳极、电阻R22一端连接并接地，电阻R02、R12、R22另一端短接并与三相交变电源的零线端N连接；电压比较器A01输出端分别与C01、电阻R03一端连接，电压比较器A11输出端分别与C11、电阻R13一端连接，电压比较器A21输出端分别与C21、电阻R23一端连接；C01另一端连接运放A02反相端和电阻R04一端，电阻R03另一端连接+VCC，C11另一端连接运放A12反相端和电阻R14一端，电阻R13另一端连接+VCC，C21另一端连接运放A22反相端和电阻R24一端，电阻R23另一端连接+VCC；运放A02、运放A12、运放A22同相端分别接地，电阻R04另一端分别连接运放A02输出端、电阻R05一端，电阻R14另一端分别连接运放A12输出端、电阻R15一端，电阻R24另一端分别连接运放A22输出端、电阻R25一端；电阻R05、R15、R25另一端分别对应连接三极管V01、V11、V21的基极，三极管V01、V11、V21的发射极均接地，三极管V01的集电极分别连接R06一端、集成三输入与门A3的一个输入端、单片机P3.5脚，三极管V11的集电极分别连接R16一端、集成三输入与门A3的一个输入端、单片机P3.6脚，三极管V21的集电极分别连接R26一端、集成三输入与门A3的一个输入端、单片机P3.7脚，电阻R06、R16、R26另一端分别连接+VCC；集成三输入与门A3的输出端连接单片机P3.2脚；单片机P3.4脚分别与相数选择按键K1的一端、电阻R40的一端连接，相数选择按键K1的另一端接地，电阻R40的另一端连接+VCC；移相控制电压及A/D转换电路由集成A/D转换器A4、转换开关K2、电位器RP50、电阻R50～R51、排阻RP0、电阻R70、电容C70、单片机IC的P0.0～P0.7脚、P2.0～P2.7脚、直流电源+VCC构成；集成A/D转换器A4的DB0～DB7脚分别对应连接单片机P2.0～P2.7脚，集成A/D转换器A4的、、、脚分别对应连接单片机P0.3～P0.0脚，排阻RP0的一端分别连接单片机P0.3～P0.0脚，RP0的另一端连接+VCC；集成A/D转换器A4的DGND脚、AGND脚连接并接地，集成A/D转换器A4的VCC脚连接+VCC，集成A/D转换器A4的CLK R脚连接电阻R70的一端，R70的另一端连接转换开关A4的CLK IN脚与电容C70的一端，C70的另一端接地；集成A/D转换器A4的Vin+脚、Vin‑脚分别连接转换开关K2的2、5脚，转换开关K2的1、4脚分别连接后面壳外接控制电压输入端子，4脚接地，转换开关K2的3脚连接电位器RP50的滑动端，转换开关K2的6脚连接电阻R51一端并接地，电阻R51另一端连接电位器RP50的一固定端，电位器RP50的另一固定端连接R50一端，电阻R50另一端连接+VCC； 脉冲控制角显示和相序指示模块由1块四位半自带驱动8段码LCD串口显示器A5、单片机IC的P3.0～P3.2脚、P1.0～P1.1脚、电阻R60～R61、反相序发光指示二极管VD、三极管VT3、直流电源+VCC构成；单片机P1.1脚连接电阻R60的一端，电阻R60的另...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚正武，朱万祥，
申请(专利权)人：江苏金工科技集团有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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