一种单相功率开关控制电路及具有该电路的交流电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种单相功率开关控制电路及具有该电路的交流电源系统。
【背景技术】
[0002]在现有应用到可控硅的行业领域中，通常采用可编程逻辑器件与该器件配合使用的外围电路、供电电源对可控硅进行驱动，从而实现用可控硅作为交流开关。
[0003]但是，在现有可控硅交流开关的设计过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
[0004]现有技术中通过可编程逻辑器件以及配合其使用的外围电路及供电电源实现交流开关的成本较高，而且控制所述可编程逻辑器件的程序设计较为复杂，使得交流开关的误操作概率较高。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供一种单相功率开关控制电路及具有该电路的交流电源系统。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]本发明提供的一种单相功率开关控制电路，包括:光耦控制单元，恒流源充电单元，驱动保护电路；
[0007]所述光耦控制单元，用于通过交流母线上引出交流信号控制光耦通断，进而控制所述恒流源充电单元的启停；
[0008]所述恒流源充放电单元，用于根据所述光耦控制单元发出的信号，对储能器件C进行充放电控制，所述储能器件C与变压器原边和双向触发二极管构成振荡电路，从而在脉冲变压器副边产生驱动脉冲；
[0009]所述驱动保护电路，用于将所述恒流源充电电源发出的驱动脉冲信号控制在后续电路的有效工作范围，保证可控硅正向驱动，防止反向电压过高造成门极反向击穿。
[0010]本发明提供的一种交流电源系统，包括:交流电源，至少一组反相并联的可控硅开关，交流负载；尤其是所述反相并联的可控硅开关采用如上所述的单相功率开关控制电路。
[0011]本发明实施例提供的一种单相功率开关控制电路及具有该电路的交流电源系统；所述反相并联的可控硅开关通过采用单相功率开关控制电路，使得交流开关不仅成本可以大幅降低，而且还可以降低交流开关的误操作概率。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例提供的一种单相功率开关控制电路结构示意图；
[0013]图2为本发明实施例提供的一种单相功率开关控制电路图；
[0014]图3为本发明实施例提供的一种交流电源系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明实施例提供的一种单相功率开关控制电路及具有该电路的交流电源系统进行详细描述。
[0016]如图1所示，为本发明提供的一种单相功率开关控制电路；该单相功率开关控制电路包括:光耦控制单元101，恒流源充电单元102，驱动保护电路103 ；
[0017]所述光耦控制单元101，用于通过交流母线上引出交流信号控制光耦通断，进而控制所述恒流源充电单元的启停；
[0018]所述恒流源充放电单元102，用于根据所述光耦控制单元发出的信号，对储能器件C进行充放电控制，所述储能器件C与变压器原边和双向触发二极管构成振荡电路，从而在脉冲变压器副边产生驱动脉冲；
[0019]所述驱动保护电路103，用于将所述恒流源充电电源发出的驱动脉冲信号控制在后续电路的有效工作范围，保证可控硅正向驱动，防止反向电压过高造成门极反向击穿。
[0020]基于以上实例说明，如图2所示，为本发明提供的一种单相功率开关控制电路图；该单相功率开关控制电路具体电路如下:
[0021]所述光耦控制单元101包括:接线端子Jl，电阻R13，电阻R14，光耦01和光耦02 ；
[0022]所述接线端子Jl从所述交流电源的母线L、N处获取交流信号；所述接线端子Jl的端子I与所述电阻R13 —端相连；所述电阻R13另一端分别与所述电阻R14 —端，所述光耦01输入端I连接；所述电阻R14另一端分别与所述光耦01输入端2，所述光耦02输入端I连接；所述接线端子Jl的端子2分别接所述光耦01输入端2，所述光耦02输入端I连接；所述光耦01输出端3和输出端4分别与所述恒流源充放电单元相连；所述光耦02输出端3和输出端4分别与所述恒流源充放电单元相连。
[0023]所述恒流源充放电单元102包括:光耦01控制的恒流源充放电支路，光耦02控制的恒流源充放电支路和变压器L ;所述变压器包含四个电感线圈L1、L2、L3、L4 ；
[0024]所述光耦01控制的恒流源充放电支路包括:48V电源，电阻R1，二极管D1，电阻R3，开关管Ql，电容Cl，二极管D3，开关管Q3，电阻R5 ；
[0025]所述电阻Rl —端与所述光耦01输出端3连接；所述电阻Rl另一端与所述二极管Dl阳极相连；所述二极管Dl的阴极接48V电源；所述电容Cl 一端接48V电源，另一端分别与开关管Ql集电极、二极管D3阳极；所述二极管D3阴极接变压器LI扇同名端相连；所述开关管Ql基极与所述光耦Ql输出端4相连；所述开关管Ql发射极分别与开关管Q3基极，所述电阻R5 —端相连；所述开关管Q3集电极与所述光耦Ql输出端4相连；所述开关管Q3发射极接地；所述电阻R5另一端接地；所述电阻R3—端与所述开关管Ql发射极相连，另一端与所述光耦01输出端4相连；
[0026]所述光耦02控制的恒流源充放电支路包括:48V电源，电阻R2，二极管D2，电阻R4，开关管Q2，电容Cl，二极管D4，开关管Q4，电阻R6 ；
[0027]所述电阻R2 —端与所述光耦02输出端3连接；所述电阻R2另一端与所述二极管D2阳极相连；所述二极管D2的阴极接48V电源；所述电容C2 —端接48V电源，另一端分别与开关管Q2集电极、二极管D4阳极；所述二极管D4阴极接变压器L3扇异名端相连；所述开关管Q2基极与所述光耦Q2输出端4相连；所述开关管Q2发射极分别与开关管Q4基极，所述电阻R6 —端相连；所述开关管Q4集电极与所述光耦Q2输出端4相连；所述开关管Q4发射极接地；所述电阻R6另一端接地；所述电阻R4—端与所述开关管Q2发射极相连，另一端与所述光耦02输出端4相连；
[0028]所述变压器电感线圈LI异名端和电感线圈L3同名端接48V电源；所述变压器L2扇与所述变压器L4扇分别与所述驱动保护电路相连。
[0029]所述驱动保护电路103包括:第一驱动保护支路和第二驱动保护支路；所述第一驱动保护支路包括:电阻R7，电阻R9，电阻Rll和二极管D5 ;所述电阻R7并联于所述变压器L2扇两端；所述二极管D5阳极与所述变压器L2扇异名端相连；所述二极管D5阴极与所述电阻R9 —端相连；所述电阻R9另一端与所述电阻Rll相连；所述电阻Rll另一端与所述变压器L2扇同名端相连；
[0030]所述第二驱动保护支路包括:电阻R8，电阻R10，电阻R12和二极管D6 ;所述电阻R8并联于所述变压器L4扇两端；所述二极管D6阳极与所述变压器L4扇同名端相连；所述二极管D6阴极与所述电阻RlO —端相连；所述电阻RlO另一端与所述电阻R12相连；所述电阻R12另一端与所述变压器L4扇异名端相连。
[0031]需要说明的是，所述二极管D3与所述二极管D4为双向触发二极管；所述二极管D5与所述二极管D6为快速恢复二极管。
[0032]还需要说明的是，所述开关管Q1，所述开关管Q2，所述开关管Q3，所述开关管Q4
为NPN型三极管。
[0033]如图3所示，为本发明实施例提供的一种交流电源系统，该系统包括:交流电源，至少一组反相并联的可控硅开关，交流负载；其中，所述反相并联的可控硅开关采用如上所述的单相功率开关控制电路。
[0034]需要说明的是，所述反相并联的可控硅开关还包括:接线端子J1，开关管Tl，开关管T2和接线端子J2，接线端子J3 ;所述接线端子Jl从所述交流电源的母线L、N处获取交流信号；通过所述交流信号驱动所述单相功率开关控制电路；所述单相功率开关控制电路根据所述交流信号通过所述接线端子J2和所述接线端子J3驱动所述开关管Tl和开关管T2。
[0035]还需要说明的是，所述开关管Tl和开关管T2为可控硅。
[0036]本发明单相功率开关控制电路用来控制Tl、T2的通断，驱动电路的原理具体如下:
[0037]Tl驱动原理是从交流母线上引出交流信号控制光耦01、02的通断，从而控制由QU Q3、R5构成的恒流源工作，恒流源以恒定的电流对电容Cl充电，Cl两端电压达到一定值时D3和LI对Cl迅速放电，于是形成周期振荡电路。振荡电路通过对驱动变压器原边LI充放电控制端子J3输出驱动脉冲最终驱动Tl工作。
[0038]T2驱动原理是从交流母线上引出交流信号控制光耦01、02的通断，从而控制由Q2、Q4、R6构成的恒流源工作，恒流源以恒定的电流对电容C2充电，C2两端电压达到一定值时D5和L3对C2迅速放电，于是形成周期振荡电路。振荡电路通过对驱动变压器原边L3充放电控制端子J2输出驱动脉冲最终驱动Tl工作。
[0039]具体驱动过程如下:
[0040]接线端子Jl从母线L、N处取得交流信号。当交流电在正半周期(即VL>VN)时光耦01