数字式交流控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交流负载控制装置，尤其是需要通过数字式调节的两相交流感性负载或阻性负载的控制器。
【背景技术】
[0002]目前，对两相交流负载的控制主要通过变频控制、移相控制和PWM控制等方式，其中，变频器控制效果好，但是结构复杂并且成本较高；移相控制电路工作时出现包含高次谐波的缺角正弦波，在换流时刻会出现缺口“毛刺”，造成电源电压波形畸变和高频电磁波辐射干扰，大触发延迟角运行时，功率因数较低。；PWM控制对于感性负载控制效果差，波形输出差，负载运行不稳定。
【发明内容】
[0003]因此，针对上述的问题，本发明提供了一种数字式交流控制器，通过对其电路结构进行改进，实现控制电路成本，简化电路，提高可靠性和不同类型负载的适应性，并且同时具备数字式调节能力，使其方便嵌入各种自动化设备中。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的思路是:使用CPLD (Comp I ex Programmab I eLogic Device，复杂可编程逻辑器件)可编程逻辑控制器通过由光耦组成的过零检测电路，取得220V交流输入的零点位置，根据主控部分对负载所需输出的百分比，由CPLD可编程逻辑控制器计算出零点后驱动电路的启动时间，抵达该时间后输出对应电平驱动，由随机相位隔离TRIAC (TR1de AC semiconductor switch，三端双向交流开关)驱动光親驱动可控硅输出对应波形，驱动负载工作，由于CPLD可编程逻辑控制器的高速高实时性使得整个控制过程波形输出非常稳定，并且可灵活通过编程使用各种不同接口与CPLD可编程逻辑控制器进行通信并确定对负载的调节比例，非常适合数字调节电机转速、往复式真空泵等。
[0005]具体的，本发明的一种数字式交流控制器，包括CPLD可编程逻辑控制器、过零检测电路、MCU微处理器、交流驱动电路、供电电路及负载电路，过零检测电路的输入端接于市电，过零检测电路的输出端接于CPLD可编程逻辑控制器的输入端，CPLD可编程逻辑控制器与MCU微处理器建立双向通讯连接，CPLD可编程逻辑控制器的输出端还与交流驱动电路的输入端连接，交流驱动电路的输出端接于负载电路的输入端，负载电路的输出端接于MCU微处理器的输入端，供电电路为交流驱动电路供电，其运行原理如下:首先，MCU微处理器根据实际控制的需要，将负载电路应输出的百分比转换为数字信号，并作为CPLD的控制目标输入数据发送至CPLD可编程逻辑控制器；然后过零检测电路将市电的交流信号转化为低压脉冲信号，以使CPLD可编程逻辑控制器获得市电的零位信号；最后CPLD可编程逻辑控制器根据控制目标输入数据以及从过零检测电路获取的市电的零位信号，输出特定的脉冲波形，并发送至交流驱动电路，交流驱动电路输出的波形传输至负载电路，使负载平稳的按照预定功率工作。
[0006]其中，作为一个可行的方案，所述过零检测电路由两个光耦及外围器件组成，它们负责将市电的220V交流信号转化为低压脉冲信号。
[0007]作为另一个可行的方案，所述交流驱动电路由TRIAC三端双向交流开关、光耦和可控硅组成，随机相位隔离TRIAC三端双向交流开关驱动光耦和可控硅，可控硅的选择需与实际负载相匹配并保留至少50%以上的余量。
[0008]本发明通过采用上述电路结构，其有益效果是，可以非常方便的调节交流负载工作，并且具有很高的稳定性，电路结构较为简单，易于实现，且大部分场合效果与变频器相当，但总体成本远低于变频器。同时，本发明不仅能够应用于各种感性及阻性负载，并且具备较低的成本，电路结构较为简单，具有较高的可靠性。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的实施例1的电路框图；
图2为本发明的实施例2的电路框图；
图3为本发明的实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0010]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0011]为了控制电路成本，简化电路，提高可靠性和不同类型负载的适应性，并且同时具备数字式调节能力，使其方便嵌入各种自动化设备中，本发明提供一种数字式交流控制器，使其不仅能够应用于各种感性及阻性负载，并且具备较低的成本，电路结构较为简单，具有较高的可靠性。
[0012]实施例1
参见图1，本发明的一种数字式交流控制器，包括过零检测电路1、CPLD可编程逻辑控制器2、MCU微处理器3、交流驱动电路4、供电电路5及负载电路6，过零检测电路I输出与CPLD可编程逻辑器2的输入相连，MCU微处理器3通讯接口与CPLD可编程逻辑器2相连，交流驱动电路4的输入与CPLD可编程逻辑器2的输出相连，供电电路5及负载电路6通过供电及负载接口与交流驱动电路4相连。MCU微处理器3根据实际控制的需要，将负载电路6应输出的百分比转换为数字信号，并作为CPLD的控制目标输入数据发送至CPLD可编程逻辑控制器2 ;然后过零检测电路I将市电的交流信号转化为低压脉冲信号，以使CPLD可编程逻辑控制器2获得市电的零位信号；最后CPLD可编程逻辑控制器2根据控制目标输入数据以及从过零检测电路I获取的市电的零位信号，输出特定的脉冲波形，并发送至交流驱动电路4，交流驱动电路4输出的波形传输至负载电路6，使负载平稳的按照预定功率工作。
[0013]实施例2
与实施例1不同的是，本实施例中，参见图2，该数字式交流控制器还包括接口电路7，接口电路7接于交流驱动电路4和负载电路6之间，具体的，过零检测电路I输出与CPLD可编程逻辑器2的输入相连，MCU微处理器3的通讯接口与CPLD可编程逻辑器2双向相连，CPLD可编程逻辑器2的输出与交流驱动电路4的输入相连，交流驱动电路4的输入输出接于接口电路7的输入输出，接口电路7的输出接于负载电路6的输入，负载电路6的输出接于微处理器3的输入，供电电路5的输出端接于接口电路7的输入端和过零检测电路I的输入端。
[0014]作为一个具体的实施方式，参见图3，过零检测电路I由两个光耦(光耦OCl和光耦0C2)及外围器件组成，它们负责将220V交流信号转化为低压脉冲信号，以使CPLD可编程逻辑控制器2获得市电的零位信号，MCU微处理器3根据实际控制的需要将负载应输出的百分比以数字信号的形式通过与CPLD可编程逻辑控制器2的通信接口传输给CPLD可编程逻辑控制器2，CPLD可编程逻辑控制器2根据目标数据以及从过零检测电路I获取的市电零位输出特定的脉冲波形给交流驱动电路4。交流驱动电路4由随机相位隔离TRIAC (TR1deAC semiconductor switch，三端双向交流开关)驱动光親(TRl)和可控娃(VSl)实现，可控硅的选择需与实际负载相匹配并保留至少50%以上的余量，交流驱动电路4输出的波形由供电及负载接口传输给负载电路使负载平稳按照预定功率工作。
[0015]使用CPLD可编程逻辑控制器通过由光耦组成的过零检测电路，取得220V交流输入的零点位置，根据主控部分对负载所需输出的百分比由CPLD可编程逻辑控制器计算出零点后驱动电路的启动时间，抵达该时间后输出对应电平驱动由随机相位隔离TRIAC驱动光耦驱动可控硅输出对应波形，驱动负载工作，由于CPLD可编程逻辑控制器的高速高实时性使得整个控制过程波形输出非常稳定，并且可灵活通过编程使用各种不同接口与CPLD可编程逻辑控制器进行通信并确定对负载的调节比例，非常适合数字调节电机转速、往复式真空泵等。
[0016]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种数字式交流控制器，其特征在于:包括CPLD可编程逻辑控制器、过零检测电路、MCU微处理器、交流驱动电路、供电电路及负载电路，过零检测电路的输入端接于市电，过零检测电路的输出端接于CPLD可编程逻辑控制器的输入端，CPLD可编程逻辑控制器与MCU微处理器建立双向通讯连接，CPLD可编程逻辑控制器的输出端还与交流驱动电路的输入端连接，交流驱动电路的输出端接于负载电路的输入端，负载电路的输出端接于MCU微处理器的输入端，供电电路为交流驱动电路供电； 其运行原理如下:MCU微处理器根据实际控制的需要，将负载电路应输出的百分比转换为数字信号，并作为CPLD的控制目标输入数据发送至CPLD可编程逻辑控制器；然后过零检测电路将市电的交流信号转化为低压脉冲信号，以使CPLD可编程逻辑控制器获得市电的零位信号；最后CPLD可编程逻辑控制器根据控制目标输入数据以及从过零检测电路获取的市电的零位信号，输出特定的脉冲波形，并发送至交流驱动电路，交流驱动电路输出的波形传输至负载电路，使负载平稳的按照预定功率工作。
2.根据权利要求1所述的数字式交流控制器，其特征在于:所述过零检测电路是由两个光耦及电阻组成。
3.根据权利要求1所述的数字式交流控制器，其特征在于:所述交流驱动电路由TRIAC三端双向交流开关、光耦和可控硅组成，TRIAC三端双向交流开关驱动光耦和可控硅。
【专利摘要】本发明公开一种数字式交流控制器，其包括CPLD可编程逻辑控制器、过零检测电路、MCU微处理器、交流驱动电路、供电电路及负载电路；过零检测电路的输入端接于市电，其输出端接于CPLD可编程逻辑控制器的输入端，CPLD可编程逻辑控制器与MCU微处理器建立双向通讯连接，CPLD可编程逻辑控制器的输出端还与交流驱动电路的输入端连接，交流驱动电路的输出端接于负载电路的输入端，负载电路的输出端接于MCU微处理器的输入端，供电电路为交流驱动电路供电。本发明中，CPLD通过过零检测电路，取得220V交流输入的零点位置，根据主控部分对负载所需输出的百分比，由CPLD计算出零点后驱动电路的启动时间，抵达该时间后输出对应电平驱动至交流驱动电路，交流驱动电路驱动负载工作。
【IPC分类】G05F1-66, G05F1-44
【公开号】CN104615180
【申请号】CN201410632788
【发明人】魏超, 游东岩, 冯丽欣, 魏劭
【申请人】厦门安普利生物工程有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月12日