交-交变频器的零电流检测电路的制作方法

交
‑
交变频器的零电流检测电路
技术领域
1.本实用新型涉及电子电力技术领域，尤其是一种用于交
‑
交变频器的电流过零检测电路。


背景技术：

2.交
‑
交变频器是一种将工频交流电直接转变成可变频率交流电，而不用经过中间整流的直流环节的变频装置，广泛应用于大型功率装置上，其原理图如图1所示，利用电源的交流电压，通过自然换向关断晶闸管。交交变频器包括三组可逆整流器，若三个移相信号是一组频率和幅值可调的三相正弦信号，则变频器输出相应的三相交流电压，实现变频。由于交
‑
交变频器需要在每个输出周期内加入死区时间以防止正负组晶闸管发生环流，因此交
‑
交变频电路对输出电流过零检测有很高的要求。现有零电流检测电路存在以下不足：
3.1、三相交
‑
交变频器需要36支晶闸管，现有零电流检测电路将每个晶闸管的管压降电压与晶闸管驱动信号送入控制器进行数据处理，一来增加了控制器的数据处理量，二来每个晶闸管都检测管压降电压的话需要36个相同的检测电路，造成严重的冗余和成本浪费。
4.2、许正望等在标题为无环流交交变频器中的新型零电流检测电路(湖北工业大学学报，2007年第22卷第2期)的文献中公开了一种采用光耦与限流电阻组合的方法来检测晶闸管端电压过零信号，但该技术存在过零点判断误差大，以及对交交
‑
变频输入电压等级有严格要求，无法在高电压等级的系统场景下使用。


技术实现要素：

5.在下文中给出了关于本实用新型实施例的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
6.为解决了旧式零电流检测电路的冗余、体积大、检测范围窄及信号处理复杂的问题，本实用新型提出一种新型零电流检测电路。
7.根据本技术的一个方面，提供一种交
‑
交变频器的零电流检测电路，其包括与a相、b相和c相分别连接的过零检测单元，将各过零检测单元的最终信号转换成光信号输出的光发生电路，以及对光发生电路的输出信号进行处理的信号处理电路，每个过零检测单元包括：
8.用于检测晶闸管管压降电压的晶闸管管压降电压输入电路；
9.用于将晶闸管管压降电压降压整流稳压后差分的稳压差分电路；
10.用于将差分电压信号和阈值电压信号比较的电压比较电路；
11.用于将电压比较电路的信号传输至光发生电路的信号传输电路；
12.所述晶闸管管压降电压输入电路、稳压差分电路、电压比较电路和信号传输电路
顺次电性连接；
13.各过零检测单元的信号传输电路的输出端均与光发生电路电性连接；
14.所述光发生电路用于对各过零检测单元的信号传输电路进行信号转换；
15.所述信号处理电路用于将光发生电路转化后的信号通过光耦进行“与”处理。
16.其中，所述稳压差分电路包括用于将输入的晶闸管高管压降电压分压的电阻串分压电路、用于使检测电压稳定的整流及二极管稳压电路以及将输入电压通过差分输出的差分电路，所述电阻串分压电路、整流及二极管稳压电路和差分电路分别与晶闸管管压降电压输入电路和电压比较电路连接。
17.进一步的，所述电压比较电路包括相互电连接的第一延时电路和电压比较器，所述第一延时电路用于将差分电路输出信号延时滤波，所述第一延时电路分别与稳压差分电路的差分电路和电压比较器电连接。
18.进一步的，所述信号传输电路包括用于将电压比较电路输出信号进行光耦隔离的光耦隔离电路及将三路晶闸管电压处理后的信号进行串联的光耦输出串联电路，所述光耦隔离电路及光耦输出串联电路分别与电压比较电路和光发生电路电连接。
19.进一步的，所述光发生电路包括相互电连接的第二延时电路以及led发光芯片，所述第二延时电路用于将光耦串联输出信号延时滤波。
20.本实用新型零电流检测电路实现了交
‑
交变频自动、可靠、高效的零电流判断，解决了旧式零电流检测电路的冗余、体积大、检测电压范围窄及信号处理复杂的问题。此外，本实用新型减少了零电流检测电路的器件数量，降低了零电流检测电路的成本，提高了零电流检测状态的可靠性。
附图说明
21.本实用新型可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本实用新型的优选实施例和解释本实用新型的原理和优点。在附图中：
22.图1为交
‑
交变频器的原理图；
23.图2为本实用新型的零电流检测电路的原理框图；
24.图3为本实用新型的实施例的零电流检测电路的电路原理图。
具体实施方式
25.下面将参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.本技术实施例提供一种交
‑
交变频器的零电流检测电路，如图2所示，所述零电流检测电路包括用于检测晶闸管管压降电压的晶闸管管压降电压输入电路(1)；用于将晶闸管管压降电压降压整流稳压后差分的稳压差分电路(2)；用于将差分电压信号和阈值电压信号比较的电压比较电路(3)；用于将电压比较结果进行信号传输的信号传输电路(4)；用于将最终信号转换成光信号输出的光发生电路(5)，以及通过光耦进行“与”处理的信号处理电路。
28.稳压差分电路(2)包括用于将输入的晶闸管高管压降电压分压的电阻串分压电路(2.1)、用于使检测电压稳定的二极管稳压电路(2.2)和将输入电压通过差分输出的差分电路(2.3)，电阻串分压电路(2.1)、整流及二极管稳压电路(2.2)和差分电路(2.3)分别与晶闸管管压降电压输入电路(1)和电压比较电路中延时电路(3.1)连接。
29.电压比较电路(3)包括用于将差分电路输出信号延时滤波的延时电路(3.1)以及电压比较器，延时电路分别与整流及稳压差分电路中的差分电路(2.3)和电压比较器连接。
30.信号传输电路(4)包括用于将电压比较电路(3)输出信号进行光耦隔离的光耦隔离电路(4.1)及将三路晶闸管电压处理后的信号进行串联的光耦输出串联电路(4.2)，光耦隔离电路(4.1)及光耦输出串联电路(4.2)分别与电压比较电路(3)和光发生电路中延时电路(5.1)连接。
31.光发生电路包括将光耦串联输出信号延时滤波的延时电路(5.1)以及led发光芯片，延时电路分别与光耦输出串联电路(4.2)和led发光芯片连接。
32.本技术的上述零电流检测电路，可提高交
‑
交变频电路中零电流检测的效率，降低零电流检测模块的成本，扩宽零电流检测模块工作电压。
33.为了更好地阐述该实施方式，以下结合图2和图3进行说明：
34.本实施例中，如图3所示，稳压差分电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、稳压二极管z1、第三电阻r4、第四电阻r5、第五电阻r6、第六电阻r7以及运算放大器；第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4构成整流桥，第一电阻r1和第二电阻r2分别连接整流桥的两个交流输入端，整流桥的两个直流输出端分别连接稳压二极管z1的两端；稳压二极管z1的两端还分别串接第三电阻r4、第四电阻r5后连接运算放大器的正输入端和负输入端；运算放大器的正输入端还串接第五电阻r6后接地，运算放大器的负输入端和输出端之间串接第六电阻r7；运算放大器的输出端连接至电压比较电路。
35.电压比较电路包括第七电阻r8、电容c1和电压比较器，第七电阻r8的第一端连接运算放大器的输出端，第七电阻r8的第二端分为两路，一路串接电容c1后接地，另一路连接电压比较器的负输入端，电压比较器的输出端连接至信号传输电路。
36.光发生电路包括第八电阻r13、第二电容c2以及led发光芯片d6，第八电阻r13的一端连接信号传输电路，电阻r13的另一端连接第二电容c2的第一端和led发光芯片d6的正极，第二电容c2的第二端以及led发光芯片d6的负极接地。
37.如图3所示，在本实施例的零电流检测电路中，一共检测三对晶闸管两端的管压降。在无环流晶闸管交
‑
交变频电路中，正负组晶闸管反并联，触发脉冲互锁，因此没有触发
脉冲的一组晶闸管相当于断路，即电路始终可以测量工作状态的上/下桥臂三支晶闸管管压降电压值。
38.以其中一晶闸管为例，说明零电流检测电路的检测过程。经过晶闸管管压降电压输入电路后，电压信号经过电阻串分压电路r1、r2降压，再将交流电压信号经过整流桥(d1、d2、d3和d4构成)整流后连接到稳压二极管z1两端，由电阻r4和电阻r5构成的差分电路测量稳压二极管两端电压。此稳压差分电路的作用是当稳压二极管两端电压未达到击穿电压时，差分电路中的运算放大器有虚断的特性，因此差分电路的r4和r5参与到分压过程中；当稳压二极管两端电压达到击穿电压后，差分电路测量的是稳压二极管两端的电压，无论输入电压多高，差分电路输入端的电压均为稳压二极管两端的电压，这样可以使得测量电路可以兼容高压系统，扩宽零电流检测电路的工作电压范围，保证晶闸管管压降电压测量的精确性和兼容性。
39.由电阻r4和电阻r5构成的差分电路输出的电压信号经过r8和c1构成的rc延时滤波电路后进入电压比较器，当输入电压比阈值电压大时，电压比较器输出低电平，驱使与其连接的光耦原边导通，经过光耦延时后，光耦副边也随之导通。说明此时对应电路上的晶闸管已经关断，没有电流流过。
40.在一个输出周期的正/负半周中，上/下桥臂的晶闸管交替导通，排除晶闸管换流过程的短暂过程，不会存在三个晶闸管同时导通的情况。因此将三路光耦输出信号串联，当三路晶闸管同时关断时，对应的三路光耦也同时导通，电源经过rc延时滤波电路给光发生器d6供电，光信号再通过光纤传输到控制器内，说明此时输出电流为零，电路进入死区区间，可以进行正负组触发脉冲切换，且不会发生环流现象。
41.本实用新型零电流检测电路实现了交
‑
交变频自动、可靠、高效的零电流判断，解决了旧式零电流检测电路的冗余、体积大、检测电压范围窄及信号处理复杂的问题。减少了零电流检测电路的器件数量，降低了零电流检测电路的成本，提高了零电流检测状态的可靠性。
42.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
43.尽管上面已经通过对本实用新型的具体实施例的描述对本实用新型进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本实用新型的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本实用新型的保护范围内。