一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统，包括输入电压检测电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路；所述输入电压检测电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路依次连接；所述输入电压检测电路包括四个全控开关、输入滤波电容、输出滤波器、电感、开关；所述四个全控开关分别与输入滤波电容串联设置；所述输出滤波器包含电感Lf和电容C2；所述输出滤波器与其中的2个全控开关并联；所述电感及开关组成电压互感器，并与输出滤波器并联设置；本发明通过采用输入电压检测电路、精密半波整流电路、过零比较电路、整形电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路将交流电压转换给110V的交流接触器供电，功率密度高、体积小、成本低、产生的谐波少，对电梯中的其它电子设备没有干扰，效果优于采用晶闸管相控调压的方式。
【专利说明】-种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统，属于电力技术领 域。
【背景技术】
[0002] 全球民用交流标准电压主要有两种：110V区域（100?130V)和220V区域（220? 240V)，其中美国、加拿大等部分发达国家采用的电压是110V;因此，部分进口的交流接触 器也采用了 110V的交流电压作为其工作电压，这给电梯设计过程中的器件选型带来了不 便；通常的解决方案是采用一个小型的工频变压器来解决220V到110V，或者380V到110V 电压转换的问题，然而工频变压器在工作中存在由于铁磁谐振产生的振动和噪声，而且工 频变压器的体积较大、效率较低，同时还要消耗大量的铜和钢材，随上述着原材料的价格上 涨，工频变压器的价格也在不断的上涨，因此，电梯行业一直在寻找能够替代工频变压器的 交流电源转换装置；能够实现交流-交流转换的除了传统的工频变压器之外，还有更先进 的基于电力电子变换器的固态电力电子变压器技术，其中主要是采用晶闸管相控交流调压 的方式；传统电压调节器采用晶闸管触发角相位控制方式，这种方法调节速度较慢，功率因 数低，由于在调整输出电压的同时会产生大量的谐波电流，导致电网电能质量下降，配合使 用的滤波电路体积大、成本高。
【发明内容】
[0003] 针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种能够节省成本，滤波器体 积同相控调压器较小的用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统。
[0004] 本发明的技术解决方案是这样实现的：一种用于电梯交流接触器的单相电力电子 变压系统，包括输入电压检测电路、精密半波整流电路、过零比较电路、整形电路、数字信号 控制系统和隔离驱动电路；所述输入电压检测电路、精密半波整流电路、过零比较电路、整 形电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路依次连接；所述输入电压检测电路包括四个全 控开关、输入滤波电容C1、输出滤波器、电感Lm、开关k;所述四个全控开关分别与输入滤波 电容C1串联设置；所述输出滤波器包含电感Lf和电容C2 ;所述输出滤波器与其中2个全 控开关并联；所述电感Lm及开关k组成电压互感器，并与输出滤波器并联设置；使用时，输 入电压检测电路通过电压互感器采集输入电压的波形，使采集的电压输出为±5V的正弦 交流电压，经过精密半波整流电路之后变成了 5V正弦半波电压，再经过过零比较电路和整 形电路得到周期为50HZ、占空比为50%的方波信号，这个信号被送入到数字信号控制系统 的捕获引脚；数字信号控制系统根据从捕获引脚上检测到的上升沿或者下降沿触发中断， 经过脉冲宽度调制后由隔离驱动电路给110V的交流接触器供电。
[0005] 优选的，所述全控开关为带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管IGBT。
[0006] 优选的，所述全控开关为带反并联二极管的金氧半场效晶体管M0SFET。
[0007] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 本发明的一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统，通过采用输入电压检测 电路、精密半波整流电路、过零比较电路、整形电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路将 交流电压转换给110V的交流接触器供电，功率密度高、体积小、成本低、产生的谐波少，对 电梯中的其它电子设备没有干扰，效果优于采用晶闸管相控调压的方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明： 附图1为本发明的一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统的示意图； 附图2为本发明的一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统的捕获中断程 序流程图。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图来说明本发明。
[0010] 如附图1、2所示为本发明所述的一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压 系统，包括输入电压检测电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路；所述输入电压检测电 路、数字信号控制系统和隔离驱动电路依次连接；所述输入电压检测电路包括四个全控开 关Ql、Q2、Q3、Q4、输入滤波电容C1、输出滤波器由Lf和电容C2组成、电感Lm、开关K ;所 述四个全控开关依次与输入滤波电容串联设置；所述输出滤波器与其中2个全控开关Q3、 Q4并联；所述电感Lm及开关Lm组成电压互感器，并与输出滤波器并联设置；使用时，输入 电压检测电路通过电压互感器采集输入电压的波形，使采集的电压输出为±5V的正弦交 流电压，经过精密半波整流之后变成了 5V正弦半波电压，再经过过零比较电路和整形电路 得到周期为50HZ、占空比为50%的方波信号，这个信号被送入到数字信号控制系统的捕获 引脚；数字信号控制系统DSC根据从捕获引脚上检测到的上升沿或者下降沿触发中断，当 中断发生后，中断程序首先读取DSC中的捕获先入先出寄存器CAPFIF0中数值，如何读到的 数值为01，证明发生了一次上升沿或者下降沿事件，通过检查捕获方式设定寄存器可以知 道是发生了上升沿还是下降沿中断，如果是上升沿中断，则输出PWM1与PWM3、PWM2、PWM4 设为高电平；如果是下降沿中断，则输出PWM2与PWM4、PWM1、PWM3设为高电平；完成脉冲 宽度调制PWM输出方式的设定之后，要将捕获的方式设为与本次捕获相反的方式；即原来 是上升沿捕获的方式改为下降沿捕获，如果原来是下降沿捕获的方式改为上升沿捕获；完 成脉冲宽度调制后由隔离驱动电路给110V的交流接触器供电。
[0011] 工作时，Q1和Q2起斩波作用，Q3和Q4起续流作用，当Q1和Q2导通，Q3和Q4 关断时，斩波输出电压等于输入电压，当Q1和Q2关断，Q3和Q4导通时，输出电压为零；当 出入电压Uin为正时，Q2和Q4 -直导通，Q1和Q3高频调制；当Uin为负时，Q1和Q3 - 直导通，Q2和Q4高频调制；由于在任何时间段，只有两个全控开关高频调制，因此全控开关 损耗减小；两个高频全控开关的控制信号互补，并设有死区时间，此时间内Uin有合理的通 道，不会产生开关尖峰电压。
[0012] 采用低通输出滤波器滤除高次谐波后，输出电压近似与成正比，即： \ +2++/jr,，》_i，通过合理调节占空比的设定值，可以保证输出电压达到110V/AC的要 求。
[0013] 本发明通过采用输入电压检测电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路将交流电 压转换给110V的交流接触器供电，功率密度高、体积小、成本低、产生的谐波少，对电梯中 的其它电子设备没有干扰，效果优于采用晶闸管相控调压的方式。
[0014] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统，其特征在于：包括输入电压检 测电路、精密半波整流电路、过零比较电路、整形电路、数字信号控制系统和隔离驱动电路； 所述输入电压检测电路、精密半波整流电路、过零比较电路、整形电路、数字信号控制系统 和隔离驱动电路依次连接；所述输入电压检测电路包括四个全控开关、输入滤波电容C1、 输出滤波器、电感Lm、开关k ;所述四个全控开关分别与输入滤波电容C1串联设置；所述输 出滤波器包含电感Lf和电容C2 ;所述输出滤波器与其中2个全控开关并联；所述电感Lm 及开关k组成电压互感器，并与输出滤波器并联设置；使用时，输入电压检测电路通过电压 互感器采集输入电压的波形，使采集的电压输出为±5V的正弦交流电压，经过精密半波整 流电路之后变成了 5V正弦半波电压，再经过过零比较电路和整形电路得到周期为50HZ、占 空比为50%的方波信号，这个信号被送入到数字信号控制系统的捕获引脚；数字信号控制 系统根据从捕获引脚上检测到的上升沿或者下降沿触发中断，经过脉冲宽度调制后由隔离 驱动电路给110V的交流接触器供电。
2. 如权利要求1所述的一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统，其特征在 于：所述全控开关为带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管IGBT。
3. 如权利要求1所述的一种用于电梯交流接触器的单相电力电子变压系统，其特征在 于：所述全控开关为带反并联二极管的金氧半场效晶体管MOSFET。
【文档编号】H02M5/458GK104242679SQ201410423514
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】季翼鹏, 姚文贤, 郑文伟 申请人:苏州市职业大学