一種用於電磁系統節能的電源轉換電路的製作方法

2023-06-04 23:21:51

專利名稱：一種用於電磁系統節能的電源轉換電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源轉換電路，尤其涉及一種用於電磁系統節能的電源轉換電路，屬於電力電子領域。
背景技術：
隨著我國能源和原材料消耗的持續增加，節能和降耗已經成為各行各業關注的問題。低壓電器的節能技術主要是指通過對低壓電器進行技術改造，使之在運行期間消耗的能量降低。控制電器的作業系統一般採用交流控制電源，由於交流接觸器採用節電技術後具有較高的節電效益，同時還可降低操作電磁鐵的噪聲和線圈的溫升，故該方面的研究具有重要的意義和價值。以接觸器為代表的控制電器是基於「通電吸合、帶電保持、斷電釋放」的工作原理。 在保持階段，不可避免需要消耗相當大能量。節能裝置設計主要是基於保持階段降低能量損耗。交流接觸器節電產品可分為節電器、節電線圈、節電型交流接觸器三大類。這些節電產品都有其固在的弊病，因此多年來一直沒有得到很好的推廣。近年來，將可控矽技術引入到了電磁系統節能領域。其主要原理為採用改變可控矽的導通角來獲得高吸動電壓和低吸持電壓，並應用延遲電路取代接觸器常閉觸頭，即可不再佔用接觸器的輔助觸頭，又可調節適當的延時以提高閉合動作的可靠性。改變輸入脈衝電壓寬度。在吸合階段，調節輸入寬脈衝電壓得到高吸動電壓，使接觸器安全可靠地吸合，再轉換成輸入足以維持吸合的窄脈衝低電壓，以達到節能的目的。但要考慮可控矽的控制要與主迴路保持同步，給可控矽的控制電路和延時電路帶來很大麻煩，也增加了不可靠性。因此，開發一種利用微處理器控制可控矽實現的節能模塊，簡化電路，並實現啟動時間可調，且吸合電壓和釋放電壓都可調，將大大促進節能技術的運用，具有重要的現實意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於電磁系統節能的電源轉換電路。該電路基於微處理器，以較為簡化的電路實現了電源的轉換，為電磁系統提供一種電壓可調的脈動直流電源。本發明的技術方案是一種用於電磁系統節能的電源轉換電路，包括微處理器
I、人機接口電路2、過零檢測電路3、電源電路4、可控矽5和整流電路6，其中
電源電路4的輸入端接交流電源，用於實現交流直流電源的轉換，為微處理器I提供工作電源；
微處理器I分別與電源電路4、過零檢測電路3、人機接口電路2相連，並控制可控矽5的導通；
人機接口電路2用於設置電磁系統的延時時間、吸合電壓、釋放電壓等參數；
過零檢測電路3用於檢測交流電源的過零點，從而實現與可控矽5的同步；可控矽5串接在交流電源和整流電路6之間，通過控制可控矽6的導通角，實現電壓的調整；
整流電路6用於實現交流電源到脈動直流電源的轉換，直流側接電磁系統。本發明中，所述電源電路4包括變壓器7、橋堆8、第一電容9、第二電容10和穩壓二極體11，變壓器7對交流電源降壓，經橋堆8整流成脈動直流，再經過第一電容9和第二電容10進行濾波，再由穩壓二極體11轉換為規定的直流電壓。本發明中，所述過零檢測電路3包括光耦13以及串接於光耦13輸入側的電阻12。本發明中，所述人機接口電路2包括第一可調節電位器14、第二可調節電位器15和第三可調節電位器16，第一可調節電位器14、第二可調節電位器15和第三可調節電位器16相互並聯，串接在電源和地之間。本發明的有益效果本發明的用於電磁系統節能的電源轉換電路，可廣泛用於接 觸器和控制與保護開關電器等控制類電器。由於採用了可控矽技術，相對於雙線圈等傳統節能技術，工藝簡單、節銀節材，可靠性提高。由於採用了微處理器技術，省去了複雜的延時電路和可控矽電路，電路大大簡化，提高了可靠性。並且延時時間可調，適用的控制電器的種類較多；吸合電壓和保持電壓均可調，可克服電磁系統參數的不一致問題，優化調試工藝過程，具有較高的經濟效益和社會效益。


圖I為本發明的電源轉換電路的功能框 圖2為本發明的電源轉換電路的電源電路的構成示意 圖3為本發明的電源轉換電路的過零檢測電路的構成示意 圖4為本發明的電源轉換電路的人機接口電路的構成示意 圖中標號I為微處理器，2為人機接口電路，3為過零檢測電路，4為電源電路，5為可控矽，6為整流電路，7為變壓器，8為橋堆，9為第一電容，10為第二電容，11為穩壓二極體，12為電阻，13為光耦，14為第一可調節電位器，15為第二可調節電位器，16為第三可調節電位器。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作比較詳細的說明。參照圖I，為本發明的電源轉換電路的功能框 如圖所示，電源轉換電路包括電源電路4、微處理器I、人機接口電路2、過零檢測電路
3、可控矽5以及整流電路6。其中，電源電路4，其輸入端接交流電源，用於實現交流直流電源的轉換，為微處理器I提供工作電源。微處理器1，與電源電路4、過零檢測電路3、人機接口電路2相連，並控制可控矽5的導通。所述的微處理器I為單片機或數字處理晶片DSP，包括上電復位電路、晶振電路
坐寸ο人機接口電路2，用於設置電磁系統的延時時間、吸合電壓、釋放電壓等參數，與微處理器I相連。
過零檢測電路3，用於檢測交流電源的過零點，從而實現與可控矽5的同步，與微處理器I相連。可控矽5，串接在交流電源和整流電路6之間，通過控制可控矽5的導通角，實現電壓的調整。整流電路6，與交流電源和可控矽5串聯，用於實現交流電源到脈動直流電源的轉換，直流側接電磁系統。整流電路由四個二極體相互串接構成。參照圖2，為本發明的電源轉換電 路的電源電路的構成示意 如圖所示，電源電路包括變壓器7對交流電源降壓，經橋堆8整流成脈動直流，再經過第一電容9和第二電容10進行濾波，再由穩壓二極體11轉換為規定的直流電壓。根據電磁系統的工作的電壓，如AC220V、AC380V,通過調整變壓器的參數，可得到需要的直流電壓。根據微處理器工作的電壓，如DC5V，可通過變壓器7和穩壓管11來調整。參照圖3，為本發明的電源轉換電路的過零檢測電路電路的構成示意 如圖所示，過零檢測電路，包括光耦13以及串接於光耦13輸入側的電阻12。為了確保利用微處理器對可控矽的可靠控制，必須準確地判斷交流電壓的過零點。交流電源經過電阻降壓後，加載到光耦13的輸入端，光耦的輸出端與微處理器的I/O口相連，當交流電源的零點到來時，光耦13的輸出沒有信號，通過對微處理器該埠的檢測來判斷是否過零。參照圖4，為本發明的電源轉換電路的人機接口電路電路的構成示意 如圖所示，人機接口電路，包括第一可調節電位器14、第二可調節電位器15、第三可調節電位器16，三個電位器相互並聯，串接在電源和地之間。可根據電磁系統的要求，通過調節電位器可分別調節延時時間、吸合電壓、保持電壓。電位器串接在直流電源和地之間，電位器的中間腳與微處理器的A/D轉換口相連，通過調節電位器，可調整輸入微處理器的電壓為0-5V之間。微處理器通過檢測A/D 口電壓的變化，來判斷用戶的設定。轉換電路的工作程序如下
1)初始化微處理器，關斷可控娃的輸出；
2)讀EEPR0M，檢測延時時間、吸合電壓、釋放電壓；
3)軟體完成延時
4)檢測單片機過零，根據設定，輸出控制可控矽的導通角；
5)讀A/D埠，檢測延時時間、吸合電壓、釋放電壓，並儲存到EEPROM；
雖然本發明已參照上述的實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員，應當認識到以上的實施例僅是用來說明本發明，應理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發明，所以並非作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述的實施例的變化、變形都將落入本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種用於電磁系統節能的電源轉換電路，包括微處理器(I)、人機接口電路(2)、過零檢測電路(3)、電源電路(4)、可控矽(5)和整流電路(6)，其中 電源電路(4)的輸入端接交流電源，用於實現交流直流電源的轉換，為微處理器(I)提供工作電源； 微處理器⑴分別與電源電路(4)、過零檢測電路(3)、人機接口電路⑵相連，並控制可控矽(5)的導通； 人機接口電路(2)用於設置電磁系統的延時時間、吸合電壓和釋放電壓參數； 過零檢測電路(3)用於檢測交流電源的過零點，從而實現與可控矽(5)的同步； 可控矽(5)串接在交流電源和整流電路(6)之間，通過控制可控矽(5 )的導通角，實現電壓的調整； 整流電路(6)用於實現交流電源到脈動直流電源的轉換，直流側接電磁系統。
2.根據權利要求I所述的用於電磁系統節能的電源轉換電路，其特徵在於，所述電源電路(4)包括變壓器(7)、橋堆(8)、第一電容(9)、第二電容(10)和穩壓二極體(11)，變壓器(7)對交流電源降壓，經橋堆(8)整流成脈動直流，再經過第一電容(9)和第二電容(10)進行濾波，再由穩壓二極體(11)轉換為規定的直流電壓。
3.根據權利要求I所述的用於電磁系統節能的電源轉換電路，其特徵在於，所述過零檢測電路(3 )包括光耦(13 )以及串接於光耦(13 )輸入側的電阻(12 )。
4.根據權利要求I所述的用於電磁系統節能的電源轉換電路，其特徵在於，所述人機接口電路(2)包括第一可調節電位器(14)、第二可調節電位器(15)和第三可調節電位器(16)，第一可調節電位器(14)、第二可調節電位器(15)、第三可調節電位器(16)相互並聯，串接在電源和地之間。
全文摘要
本發明涉及一種用於電磁系統節能的電源轉換電路，包括微處理器、人機接口電路、過零檢測電路、電源電路、可控矽和整流電路，電源電路的輸入端接交流電源，微處理器分別與電源電路、過零檢測電路、人機接口電路相連，並控制可控矽的導通；本發明由於採用了可控矽技術，相對於雙線圈等傳統節能技術，工藝簡單、節銀節材，可靠性提高。由於採用了微處理器技術，省去了複雜的延時電路和可控矽電路，電路大大簡化，提高了可靠性。並且延時時間可調，適用的控制電器的種類較多；吸合電壓和保持電壓均可調，可克服電磁系統參數的不一致問題，優化調試工藝過程，具有較高的經濟效益和社會效益。
文檔編號H02M7/219GK102761279SQ20121023064
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者柯伯湘, 郭其一, 黃世澤 申請人:同濟大學