专利名称：高可靠省电器控制电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种省电器的控制电路结构，尤其涉及一种适用 于通用型大中功率省电器的高可靠省电器控制电路结构。
技术背景众所周知，国内外省电器技术从TC普及型省电器，发展到高科 技FVR自动智能省电器，是由于FVR自动智能省电器优点在于能自 动控制省电器输出电压，保证电气设备安全长寿命运行。但在引入嵌 入式单片机控制系统和SCR执行电路后，可靠性控制成为了 FVR智 能省电器所面临的最大困难。实践中反应出传统的单一电压过零切换 技术在大中功率，特别是感性或容性负载大的工作情况下很容易出现 损坏控制中的执行机构SCR模块，导致机器严重故障。 实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题是要 提供一种解决感性或容性大负载时，省电器的可靠性控制问题，同时 保证在控制系统失灵后，省电器还可以能自动保护继续供电，从而实 现高可靠的连续供电运行，本实用新型结构简单、制造方便，其制造 成本低、安全可靠。为达上述目的，本实用新型的高可靠省电器控制电路结构，采用以下的技术方案一种高可靠省电器控制电路结构，包含有输入保护电路，电源通 过输入保护电路后一路输出给旁路直通单元，旁路直通单元输出给负
载供电，输入保护电路另一路输出给降压调整变压器，经降压调整变 压器输出后，通过控制电压的负载控制开关输出，输入保护电路、降 压调整变压器、负载控制开关输出信号给检测监控电路，检测监控电 路输出信号给单片机嵌入式控制电路，单片机嵌入式控制电路输出信号给输入保护电路、负载控制开关、SCR执行电路。进一步地，所述单片机嵌入式控制电路中的SCR控制电路电流源 的电流流过电流转化为电压信号电路后，然后送给放大驱动电路，再 送给A光电隔离单元，A光电隔离单元送出电流过零点信号给单片机 中断系统；进一步地，所述单片机嵌入式控制电路中的SCR控制电路电压输 入的信号通过光电隔离后再送给单片机中断系统；进一步地，所述单片机嵌入式控制电路中的电流互感器隔离检测 送出电压信号给电流有效值检测电路，电流有效值检测电路把电流有 效信号送给单片机中断系统；上述的输入保护电路是通过在输入电源入口加装一个万能断路器。本实用新型提供了一种用于控制智能FVR省电电器的高可靠电 路，通过高性能单片机来实现对省电器执行机构的高可靠性控制。同 时在单片机控制系统失灵时，可以通过智能式万能断路器自动切断故 障电路，切换到正常非省电模式运行。省电器在省电控制模式下，运 用了电力电子新的软开关技术，即大电流负载时，利用电流过零点控 制，小电流负载时利用电压过零点控制，同时在单片机软件控制上利 用数字滤波技术，再次确认硬件真正的过零点，从而高可靠切换SCR 而高可靠运行，从而保证整个省电器的高可靠连续时间运行。
图1是本实用新型实施例的控制方框图； 图2是本实用新型实施例嵌入式控制电路的电路图； 图3是本实用新型实施例嵌入式控制电路的控制方框图； 图4是本实用新型实施例输入保护电路的方框图。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体 目的、功能，
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详 细描述。本实用新型相关结构主要包括以下零部件(或装置)输入保护电路l、旁路直通2、降压调整变压器3、负载控制开关4、 SCR执行电 路5、检测监控电路6、单片机嵌入式控制电路7、人机界面8、 SCR 控制电路电流源9、电流互感器隔离检测10、电流有效值检测电路11、 电流转化为电压信号电路12、放大驱动电路13、 A光电隔离14、单 片机中断系统15、 SCR控制电路电压输入16、光电隔离17。电源输入后，通过输入保护电路l后， 一路输出给旁路直通2单 元，旁路直通2单元输出给负载供电，另一路输出给降压调整变压器 3，降压调整变压器3输出后，通过负载控制开关4来控制电压输出。 单片机嵌入式控制电路7决定了输入保护电路1是输出给降压调整变 压器3，还是输出给旁路直通2单元。单片机嵌入式控制电路7控制人机界面8的信息响应，同时对 SCR执行电路5进行控制，从而SCR执行电路5输出控制降压调整变 压器3，单片机嵌入式控制电路7还控制了负载控制开关4的接通和 断开。检测监控电路6是收集机台a、输入保护电路1输出的电压信号；b、降压调整变压器3过流信号；C、负载控制开关4掉相信号；d、检测SCR执行电路5中的电流电压过零点信号。检测监控电路6把这些 信号收集后，全部送给单片机嵌入式控制电路7。本实用新型涉及的软开关控制方案中(参见附图3): SCR控制电 路电流源9的电路电流流过电流转化为电压信号电路12后，得到一个 电压信号，然后送给放大驱动电路13，通过电压放大后，再送给A光 电隔离14单元，A光电隔离14单元就送出电流过零点信号给单片机 中断系统15进行软件处理。同时该方案中SCR控制电路电压输入16的信号，通过光电隔离 17后取出电压过零信号再送给单片机中断系统15进行控制。该方案中还有一路检测SCR控制电路的电流有效值电路，通过电 流互感器隔离检测10后，送出电压信号给电流有效值检测电路11，最 终电流有效值检测电路11把电流有效信号送给单片机中断系统15处 理。本实用新型的输入保护电路1是通过在输入电源入口加装一个万能断路器(三刀双掷型)，由微机控制单元强制控制输入保护电路1是 输给旁路直通2单元(参见附图4)，还是给省电控制电路(含概降
压调整变压器3、负载控制开关4、 SCR执行电路5、检测监控电路6、 单片机嵌入式控制电路7、人机界面8这几个单元)。本实用新型的高可靠省电器控制电路方案，包括输入保护技术和 单片机嵌入式软开关技术。嵌入式控制系统包含人机界面8、检测监 控电路6、单片机嵌入控制电路7和SCR执行电路5。输入保护电路l 要求在嵌入式控制系统异常时，自动切断省电调压模式，继而自动切 换到直通非省电模式工作。其单片机嵌入式软开关技术特征在于，通 过检测监控电路6，取样回SCR执行电路5中的电流过零点信号和电 压过零点信号，同时送入单片机嵌入式控制电路7的中央控制器中， 从而来高可靠性控制SCR执行电路5。单片机嵌入式软开关技术利于软开关技术，在大电流负载时，可 靠的根据电流过零点来控制SCR执行电路5，而小电流负载时，转而 根据电压过零点信号实现高可靠SCR (可控硅)切换控制。对于采样 回的电流和电压过零信号，嵌入式单片机对其进行分析处理，主要应 用软件抗脉冲干扰法，而不是平均值滤波法，在没有抓住真正过零点 时，不执行控制SCR。直到抓住真正过零点才去控制SCR,从而大大 提高整机的高可靠运行特性。输入保护电路1特征在于当单片机嵌入式控制电路7系统失灵后， 系统出现短路、过流、欠压现象时，输入保护电路1会自动跳开省电 控制系统中的降压变压器和嵌入单片机控制系统，同时接通旁路直通 2给工作的电器负载继续供电，从而实现无人看管，高可靠自动切换 的保护功能。 本实用新型的实现方法是以下几种技术的有机组合 (-)、从硬件上分析单片机嵌入式控制电路7中，通过高精确电 压过零点检测电路和电流过零点检测电路，把这二路过零信号，同时 传递给单片机二个高速中断口，单片机通过中断程序处理这二路过零信号。电压过零点检测电路是通过两个高性能光精确检测SCR执行 电路5电压的过零点，而不采用变压器过零点法，从而最小限度的防止电压过零点相位偏移。同时电流过零点检测电路先通过在SCR执行 电路5中采样电流，转化形成为十几mV以上的微小电压信号，再通 过运算放大电路放大这个小电压信号后，进一步通过驱动放大，直接 输出给二个过零检测的光从而实现电流过零检测。以上硬件电路由于利用了 A光电隔离14技术，使单片机嵌入式 控制电路7和检测电路安全隔离开来，从而保证单片机在强干扰现场 能高可靠运行。通过测试本检测电路和单片机控制电路可达到国家电 快脉冲群干扰的三倍以上标准，即3500V (5KHZ)连续120秒来干扰 控制器。注入干扰时控制器不会出现异常动作，均可以可靠运行。(二)、在软件上，当单片机嵌入式控制电路7接收到二个中断信号 后，首先软件精确检测电压过零信号的频率，该处理过程是参考50Hz 和60Hz频率时间从而软件上可以丢掉不正常过零点信号，因为偏离 50Hz和60Hz频率过零信号是由干扰脉冲产生的。再通过软件抗脉冲 干扰平均值法求得供电电网频率，并精确抓住真正的电压过零点信号。在处理电流过零点时，就可以参考已精确检测到的电网频率信号 再通过软件抗脉冲干扰平均值法，从而最终确认真正电流零点信号。 但通常在小负载时，负载电流小而没法消除硬件检测电路产生的过零 点相移，若一味提高检测电路的灵敏度，可以进一步减小相移，但同时检测监控电路6会引入强的干扰脉冲信号，导致高的控制故障，故在控制系统中本实用新型会采用全新的控制方法通过负载电流的检测，决定控制SCR的执行电路的方案。负载电流大时，采用电流过零控制法，负载电流小时则单片机切换到直接电压过零点控制法。从而 巧妙可靠地解决了这个电流过零点电路控制矛盾，该控制方案的可靠 性是能达到实用要求的。(H)、在输入保护电路l中，为了防止单片机嵌入式控制电路7系统失灵，例如执行件SCR短路损坏，此时虽然控制系统可以自动保护，但省电器供电运行就会出现不正常现象，而客户要求此时应能自 动切换到旁路直通状态，使电网能继续可靠的给供电设备供电。本实用新型采用当出现过流，掉相、欠压、过热时，单片机嵌入式控制 电路7系统可以先切断负载，并同时控制输入保护电路1断开降压变 压器和单片机嵌入式控制电路7系统，同时切换到旁路直通2单元供 电状态，这个控制过程中若软件控制失灵(既单片机控制失灵)，本实 用新型还可以通过输入保护电路1中自带的万能式断路器保证电路异 常时，直接切换到旁路直通2单元直通状态继续供电给负载设备。有了以上三个方面的创新设计，可以完美解决FVR自动智能省电 器的可靠性控制问题。以上所举实施例仅用为方便举例说明本实用新型，并非对本实用 新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若
在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示 技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新 型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。
权利要求1、一种高可靠省电器控制电路结构，包含有输入保护电路(1)，其特征在于所述电源通过输入保护电路(1)后一路输出给旁路直通(2)单元，旁路直通(2)单元输出给负载供电，输入保护电路(1)另一路输出给降压调整变压器(3)，经降压调整变压器(3)输出后，通过控制电压的负载控制开关(4)输出，输入保护电路(1)、降压调整变压器(3)、负载控制开关(4)输出信号给检测监控电路(6)，检测监控电路(6)输出信号给单片机嵌入式控制电路(7)，单片机嵌入式控制电路(7)输出信号给输入保护电路(1)、负载控制开关(4)、SCR执行电路(5)。
2、 根据权利要求l所述的高可靠省电器控制电路结构，其特征在于 所述单片机嵌入式控制电路(7)中的SCR控制电路电流源(9)的 电流流过电流转化为电压信号电路(12)后，然后送给放大驱动电 路(13),再送给A光电隔离(14)单元，A光电隔离(14)单元送 出电流过零点信号给单片机中断系统(15)。
3、 根据权利要求l所述的高可靠省电器控制电路结构，其特征在于 所述单片机嵌入式控制电路(7)中的SCR控制电路电压输入(16) 的信号通过光电隔离(17)后再送给单片机中断系统(15)。
4、 根据权利要求l所述的高可靠省电器控制电路结构，其特征在于 所述单片机嵌入式控制电路(7)中的电流互感器隔离检测(10)送 出电压信号给电流有效值检测电路(11)，电流有效值检测电路(11) 把电流有效信号送给单片机中断系统(15)。
5、 根据权利要求l所述的高可靠省电器控制电路结构，其特征在于 所述输入保护电路(1 )是通过在输入电源入口加装一个万能断路器。
专利摘要本实用新型涉及一种高可靠省电器控制电路结构。本实用新型提供一种解决感性或容性大负载时，省电器的可靠性控制问题。本实用新型包含有输入保护电路，电源通过输入保护电路后一路输出给旁路直通单元，旁路直通单元输出给负载供电，输入保护电路另一路输出给降压调整变压器，经降压调整变压器输出后，通过控制电压的负载控制开关输出，检测监控电路输出信号给单片机嵌入式控制电路。本实用新型运用了电力电子新的软开关技术，在单片机软件控制上利用数字滤波技术，从而高可靠切换SCR而高可靠运行，从而保证整个省电器的高可靠连续时间运行。
文档编号G05B15/02GK201047909SQ20072005245
公开日2008年4月16日 申请日期2007年6月7日 优先权日2007年6月7日
发明者锋 叶 申请人:东莞市光华实业有限公司