一种变频电源的实时过零检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及谐振感应加热设备技术领域，具体涉及一种变频电源的实时过零检测电路。


背景技术：

2.对于大功率电感负载的变频电路中，三相半波无环流的交交变频电路结构因具有电路结构简单、运行效率高、无直流环节等优点，得到了广泛的应用；在这种用于余弦交点法控制的电路中，其输出电流的正负半波分别是通过控制正向可控硅及反向可控硅的导通来实现的；当正向可控硅导通时，负向可控硅是必须关断的，否则会形成短路；仅当正向可控硅关断，输出电流为零时，反向可控硅才可导通；相反亦如此。
3.目前，三相输出电流过零点的时刻主要是通过输出侧的三只霍尔电流互感器来检测，其电路结构清晰，运行稳定，已得到广泛应用；但是，由于霍尔电流传感器本身的特性决定了其检测响应速度较慢(一般在几毫秒到几十毫秒)，特别是负载突然变化或脉冲受到干扰等因素引起负载电流变化时，过零检测时间就会延长；由于过零点的判断时间延迟，会导致dsp发送的触发脉冲延迟，进而引起个别周波没有被触发，造成丢波现象；另外，当霍尔电流传感器损坏或其使用的开关电源损坏时，都会导致过零检测失败，极易出现正反向可控硅同时导通的情况，会烧毁快速熔断器。


技术实现要素：

4.对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种变频电源的实时过零检测电路，利用检测电路可以测量三相变频电路上的可控硅电路两端的电压，判断三个同向的可控硅是否关断；利用与门可以对三只同向的可控硅逐一进行判断，确定该相电流输出是否过零；dsp芯片根据过零信息可以控制可控硅电路中的正向可控硅和反向可控硅的导通和截止，实现对负载电流的实时过零检测，有效解决了使用霍尔电流传感器检测时存在的检测响应时间长、成本高等缺点，并克服了霍尔电流传感器损坏或为其供电的开关电源损坏等因素造成的过零检测失败等不足，结构简单，可靠性高，成本低廉。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种变频电源的实时过零检测电路，包括三相变频电路，所述三相变频电路的每一相电路上均耦合有可控硅电路，所述可控硅电路包括正向可控硅和反向可控硅，所述正向可控硅和所述反向可控硅均耦合有dsp芯片；每个所述可控硅电路的两端均耦合有检测电路，所述检测电路包括依次耦合的整流器、第一放大器、第二放大器、光耦和第三放大器，三个所述检测电路均耦合有与门，所述与门的输出端与所述dsp芯片耦合。
7.作为一种优选的技术方案，所述三相变频电路的每一相电路与所述可控硅电路之间均耦合有电抗器。
8.作为一种优选的技术方案，所述电抗器与所述可控硅电路之间耦合有快速熔断器。
9.作为一种优选的技术方案，所述正向可控硅的阳极与所述三相变频电路耦合，所述反向可控硅的阴极与所述三相变频电路耦合。
10.作为一种优选的技术方案，所述检测电路具有两个输入端，一个所述输入端分别与所述正向可控硅的阳极和所述反向可控硅的阴极耦合，另一个所述输入端分别与所述正向可控硅的阴极和所述反向可控硅的阳极耦合。
11.作为一种优选的技术方案，所述整流器包括四个耦合的整流二极管，两个所述输入端均与所述整流器耦合。
12.作为一种优选的技术方案，两个所述输入端分别与所述整流器之间均耦合有降压电阻。
13.作为一种优选的技术方案，所述降压电阻与所述整流器之间、所述整流器与所述第一放大器之间、所述第二放大器与所述光耦之间、所述光耦与所述第三放大器之间均耦合有保护电容。
14.作为一种优选的技术方案，所述第三放大器的输出端均与所述与门的输入端耦合。
15.作为一种优选的技术方案，所述dsp芯片设为dsp28335。
16.本实用新型的有益效果表现在：
17.本实用新型利用检测电路可以测量三相变频电路上的可控硅电路两端的电压，判断三个同向的可控硅是否关断；利用与门可以对三只同向的可控硅逐一进行判断，确定该相电流输出是否过零；dsp芯片根据过零信息可以控制可控硅电路中的正向可控硅和反向可控硅的导通和截止，实现对负载电流的实时过零检测，有效解决了使用霍尔电流传感器检测时存在的检测响应时间长、成本高等缺点，并克服了霍尔电流传感器损坏或为其供电的开关电源损坏等因素造成的过零检测失败等不足，结构简单，可靠性高，成本低廉。
附图说明
18.图1为本实用新型一种变频电源的实时过零检测电路中三相变频电路和可控硅电路的电路图；
19.图2为本实用新型一种变频电源的实时过零检测电路中检测电路的电路图；
20.图3为本实用新型一种变频电源的实时过零检测电路中三个检测电路和与门的电路图。
具体实施方式
21.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
22.请参照图1-图3，为本实用新型一种变频电源的实时过零检测电路的一种实施例，包括三相变频电路，a1、b1、c1是三相变频电路的三相端，三相变频电路可以为变压器二次侧输出；在图1中，包括第一路经电抗器(dk11、dk12、dk13)组成的u相输出的正负半桥和第二路经电抗器(dk21、dk22、dk23)组成的v相输出的正负半桥；以u相输出的正负半桥为例，每一相电路(a1、b1、c1)上均耦合有可控硅电路，可控硅电路包括正向可控硅(scr11、scr12、scr13)和反向可控硅(scr14、scr15、scr16)，正向可控硅(scr11、scr12、scr13)导通时可以输出u相负载正弦电流的正半波，反向可控硅(scr14、scr15、scr16)导通时可以输出
u相负载正弦电流的负半波；正向可控硅(scr11、scr12、scr13)和反向可控硅(scr14、scr15、scr16)均耦合有dsp芯片，dsp芯片可以控制正向可控硅(scr11、scr12、scr13)和反向可控硅(scr14、scr15、scr16)的导通和截止；每个可控硅电路的两端均耦合有检测电路，检测电路包括依次耦合的整流器(d1-d4)、第一放大器(q1)、第二放大器(q2)、光耦(u1)和第三放大器(q3)，三个检测电路均耦合有与门，与门的输出端与dsp芯片耦合。
23.在本实施例中，请参照图1，三相变频电路的每一相电路(a1、b1、c1)与可控硅电路之间均耦合有电抗器(dk11、dk12、dk13)，电抗器(dk11、dk12、dk13)可以起到限流和滤波的作用。
24.在前述实施例的基础上，请参照图1，电抗器(dk11、dk12、dk13)与可控硅电路之间耦合有快速熔断器(rd11、rd12、rd13)，快速熔断器(rd11、rd12、rd13)可以起到短路和过电流的保护作用。
25.在本实施例中，请参照图1，正向可控硅(scr11、scr12、scr13)的阳极与三相变频电路耦合，反向可控硅(scr14、scr15、scr16)的阴极与三相变频电路耦合，正向可控硅(scr11、scr12、scr13)用于实现电流正半波的输出，反向可控硅(scr14、scr15、scr16)用于实现电流负半波的输出。
26.在本实施例中，请参照图1和图2，检测电路具有两个输入端，一个输入端分别与正向可控硅(scr11、scr12、scr13)的阳极和反向可控硅(scr14、scr15、scr16)的阴极耦合，另一个输入端分别与正向可控硅(scr11、scr12、scr13)的阴极和反向可控硅(scr14、scr15、scr16)的阳极耦合，检测电路用于检测正向可控硅(scr11、scr12、scr13)和反向可控硅(scr14、scr15、scr16)的两端的实时电压。
27.在本实施例中，请参照图2，整流器优选的包括四个耦合的整流二极管(d1-d4)，两个输入端均与整流器耦合，通过整流器可以在一定范围内控制输出的直流值。
28.在前述实施例的基础上，请参照图2，两个输入端分别与整流器之间均耦合有降压电阻(r1和r2)，降压电阻(r1和r2)起到降压、限流和保护后续电路的作用。
29.在本实施例中，请参照图2，降压电阻(r1和r2)与整流器之间、整流器与第一放大器(q1)之间、第二放大器(q2)与光耦(u1)之间、光耦(u1)与第三放大器(q3)之间均耦合有保护电容(c1、c2、c3、c4)，保护电容(c1、c2、c3、c4)用于防止电压突变，保护电子器件的作用。
30.在本实施例中，请参照图2和图3，第三放大器(q3)的输出端均与与门的输入端耦合，与门可以将三个第三放大器(q3)的输出的电平状态相与，通过与门的输出能够判断该相电流输出是否过零。
31.需要说明的，dsp芯片优选的设为dsp28335。
32.本实用新型的具体运行方式如下：
33.请参照图1-图3，在本实施例的三相半波无环流的交交变频电路中(以输出两相负载为例)，一共使用了12只可控硅(其中u相输出的可控硅为6只，v相输出的可控硅为6只)，u相输出的六只可控硅中，三只为正向可控硅(scr11、scr12、scr13)，三只为反向可控硅(scr14、scr15、scr16)，其输出为大电感负载；十二只可控硅的脉冲发送均用dsp28335核心控制板来完成。
34.以u相输出的正负半桥为例(v相输出原理相同)，开始工作时，dsp芯片使三只正向
可控硅(scr11、scr12、scr13)导通，u相电流输出正半桥，三相电路(a1、b1、c1)的电流的正半波经电抗器(dk11、dk12、dk13)、快速熔断器(rd11、rd12、rd13)、三只正向可控硅(scr11、scr12、scr13)后输出，三个检测电路的两端分别与图1中的1和4、2和4、3和4耦合，分别用于检测三相电路(a1、b1、c1)上的三个可控硅电路两端的电压；仅当三只正向可控硅(scr11、scr12、scr13)均处于截止状态时，1和4、2和4、3和4两端的电压均为ac220v，该电压经降压电阻(r1和r2)降压、整流器整流、第一放大器(q1)和第二放大器(q2)放大、光耦(u1)隔离后可以在第三放大器(q3)的输出侧(j1、j2、j3)处输出低电平，第三放大器(q3)的输出侧(j1、j2、j3)均经与门后，在与门的输出端(u1、l)处输出低电平，dsp芯片根据与门输出的低电平信息，可以判定u相输出的电流正半桥正处于过零状态，达到换向条件，dsp芯片停止向正向可控硅(scr11、scr12、scr13)发送形成u相正半桥的脉冲，转而向反向可控硅(scr14、scr15、scr16)发送形成u相负半桥的脉冲，形成u相输出电流负半波。同理的，当反向可控硅(scr14、scr15、scr16)均处于截止状态时，与门的输出再次为低电平，dsp芯片再次发出换向脉冲。
35.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。