專利名稱：高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種省電器的控制電路結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種適用 于通用型大中功率省電器的高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景眾所周知，國內(nèi)外省電器技術(shù)從TC普及型省電器，發(fā)展到高科 技FVR自動智能省電器，是由于FVR自動智能省電器優(yōu)點在于能自 動控制省電器輸出電壓，保證電氣設(shè)備安全長壽命運行。但在引入嵌 入式單片機控制系統(tǒng)和SCR執(zhí)行電路后，可靠性控制成為了 FVR智 能省電器所面臨的最大困難。實踐中反應(yīng)出傳統(tǒng)的單一電壓過零切換 技術(shù)在大中功率，特別是感性或容性負(fù)載大的工作情況下很容易出現(xiàn) 損壞控制中的執(zhí)行機構(gòu)SCR模塊，導(dǎo)致機器嚴(yán)重故障。 實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是要 提供一種解決感性或容性大負(fù)載時，省電器的可靠性控制問題，同時 保證在控制系統(tǒng)失靈后，省電器還可以能自動保護繼續(xù)供電，從而實 現(xiàn)高可靠的連續(xù)供電運行，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，其制造 成本低、安全可靠。為達上述目的，本實用新型的高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，采用以下的技術(shù)方案一種高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，包含有輸入保護電路，電源通 過輸入保護電路后一路輸出給旁路直通單元，旁路直通單元輸出給負(fù)
載供電，輸入保護電路另一路輸出給降壓調(diào)整變壓器，經(jīng)降壓調(diào)整變 壓器輸出后，通過控制電壓的負(fù)載控制開關(guān)輸出，輸入保護電路、降 壓調(diào)整變壓器、負(fù)載控制開關(guān)輸出信號給檢測監(jiān)控電路，檢測監(jiān)控電 路輸出信號給單片機嵌入式控制電路，單片機嵌入式控制電路輸出信號給輸入保護電路、負(fù)載控制開關(guān)、SCR執(zhí)行電路。進一步地，所述單片機嵌入式控制電路中的SCR控制電路電流源 的電流流過電流轉(zhuǎn)化為電壓信號電路后，然后送給放大驅(qū)動電路，再 送給A光電隔離單元，A光電隔離單元送出電流過零點信號給單片機 中斷系統(tǒng)；進一步地，所述單片機嵌入式控制電路中的SCR控制電路電壓輸 入的信號通過光電隔離后再送給單片機中斷系統(tǒng)；進一步地，所述單片機嵌入式控制電路中的電流互感器隔離檢測 送出電壓信號給電流有效值檢測電路，電流有效值檢測電路把電流有 效信號送給單片機中斷系統(tǒng)；上述的輸入保護電路是通過在輸入電源入口加裝一個萬能斷路器。本實用新型提供了一種用于控制智能FVR省電電器的高可靠電 路，通過高性能單片機來實現(xiàn)對省電器執(zhí)行機構(gòu)的高可靠性控制。同 時在單片機控制系統(tǒng)失靈時，可以通過智能式萬能斷路器自動切斷故 障電路，切換到正常非省電模式運行。省電器在省電控制模式下，運 用了電力電子新的軟開關(guān)技術(shù)，即大電流負(fù)載時，利用電流過零點控 制，小電流負(fù)載時利用電壓過零點控制，同時在單片機軟件控制上利 用數(shù)字濾波技術(shù)，再次確認(rèn)硬件真正的過零點，從而高可靠切換SCR 而高可靠運行，從而保證整個省電器的高可靠連續(xù)時間運行。

圖1是本實用新型實施例的控制方框圖； 圖2是本實用新型實施例嵌入式控制電路的電路圖； 圖3是本實用新型實施例嵌入式控制電路的控制方框圖； 圖4是本實用新型實施例輸入保護電路的方框圖。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的特征、技術(shù)手段以及所達到的具體 目的、功能，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳 細(xì)描述。本實用新型相關(guān)結(jié)構(gòu)主要包括以下零部件(或裝置)輸入保護電路l、旁路直通2、降壓調(diào)整變壓器3、負(fù)載控制開關(guān)4、 SCR執(zhí)行電 路5、檢測監(jiān)控電路6、單片機嵌入式控制電路7、人機界面8、 SCR 控制電路電流源9、電流互感器隔離檢測10、電流有效值檢測電路11、 電流轉(zhuǎn)化為電壓信號電路12、放大驅(qū)動電路13、 A光電隔離14、單 片機中斷系統(tǒng)15、 SCR控制電路電壓輸入16、光電隔離17。電源輸入后，通過輸入保護電路l后， 一路輸出給旁路直通2單 元，旁路直通2單元輸出給負(fù)載供電，另一路輸出給降壓調(diào)整變壓器 3，降壓調(diào)整變壓器3輸出后，通過負(fù)載控制開關(guān)4來控制電壓輸出。 單片機嵌入式控制電路7決定了輸入保護電路1是輸出給降壓調(diào)整變 壓器3，還是輸出給旁路直通2單元。單片機嵌入式控制電路7控制人機界面8的信息響應(yīng)，同時對 SCR執(zhí)行電路5進行控制，從而SCR執(zhí)行電路5輸出控制降壓調(diào)整變 壓器3，單片機嵌入式控制電路7還控制了負(fù)載控制開關(guān)4的接通和 斷開。檢測監(jiān)控電路6是收集機臺a、輸入保護電路1輸出的電壓信號；b、降壓調(diào)整變壓器3過流信號；C、負(fù)載控制開關(guān)4掉相信號；d、檢測SCR執(zhí)行電路5中的電流電壓過零點信號。檢測監(jiān)控電路6把這些 信號收集后，全部送給單片機嵌入式控制電路7。本實用新型涉及的軟開關(guān)控制方案中(參見附圖3): SCR控制電 路電流源9的電路電流流過電流轉(zhuǎn)化為電壓信號電路12后，得到一個 電壓信號，然后送給放大驅(qū)動電路13，通過電壓放大后，再送給A光 電隔離14單元，A光電隔離14單元就送出電流過零點信號給單片機 中斷系統(tǒng)15進行軟件處理。同時該方案中SCR控制電路電壓輸入16的信號，通過光電隔離 17后取出電壓過零信號再送給單片機中斷系統(tǒng)15進行控制。該方案中還有一路檢測SCR控制電路的電流有效值電路，通過電 流互感器隔離檢測10后，送出電壓信號給電流有效值檢測電路11，最 終電流有效值檢測電路11把電流有效信號送給單片機中斷系統(tǒng)15處 理。本實用新型的輸入保護電路1是通過在輸入電源入口加裝一個萬能斷路器(三刀雙擲型)，由微機控制單元強制控制輸入保護電路1是 輸給旁路直通2單元(參見附圖4)，還是給省電控制電路(含概降
壓調(diào)整變壓器3、負(fù)載控制開關(guān)4、 SCR執(zhí)行電路5、檢測監(jiān)控電路6、 單片機嵌入式控制電路7、人機界面8這幾個單元)。本實用新型的高可靠省電器控制電路方案，包括輸入保護技術(shù)和 單片機嵌入式軟開關(guān)技術(shù)。嵌入式控制系統(tǒng)包含人機界面8、檢測監(jiān) 控電路6、單片機嵌入控制電路7和SCR執(zhí)行電路5。輸入保護電路l 要求在嵌入式控制系統(tǒng)異常時，自動切斷省電調(diào)壓模式，繼而自動切 換到直通非省電模式工作。其單片機嵌入式軟開關(guān)技術(shù)特征在于，通 過檢測監(jiān)控電路6，取樣回SCR執(zhí)行電路5中的電流過零點信號和電 壓過零點信號，同時送入單片機嵌入式控制電路7的中央控制器中， 從而來高可靠性控制SCR執(zhí)行電路5。單片機嵌入式軟開關(guān)技術(shù)利于軟開關(guān)技術(shù)，在大電流負(fù)載時，可 靠的根據(jù)電流過零點來控制SCR執(zhí)行電路5，而小電流負(fù)載時，轉(zhuǎn)而 根據(jù)電壓過零點信號實現(xiàn)高可靠SCR (可控硅)切換控制。對于采樣 回的電流和電壓過零信號，嵌入式單片機對其進行分析處理，主要應(yīng) 用軟件抗脈沖干擾法，而不是平均值濾波法，在沒有抓住真正過零點 時，不執(zhí)行控制SCR。直到抓住真正過零點才去控制SCR,從而大大 提高整機的高可靠運行特性。輸入保護電路1特征在于當(dāng)單片機嵌入式控制電路7系統(tǒng)失靈后， 系統(tǒng)出現(xiàn)短路、過流、欠壓現(xiàn)象時，輸入保護電路1會自動跳開省電 控制系統(tǒng)中的降壓變壓器和嵌入單片機控制系統(tǒng)，同時接通旁路直通 2給工作的電器負(fù)載繼續(xù)供電，從而實現(xiàn)無人看管，高可靠自動切換 的保護功能。 本實用新型的實現(xiàn)方法是以下幾種技術(shù)的有機組合 (-)、從硬件上分析單片機嵌入式控制電路7中，通過高精確電 壓過零點檢測電路和電流過零點檢測電路，把這二路過零信號，同時 傳遞給單片機二個高速中斷口，單片機通過中斷程序處理這二路過零信號。電壓過零點檢測電路是通過兩個高性能光精確檢測SCR執(zhí)行 電路5電壓的過零點，而不采用變壓器過零點法，從而最小限度的防止電壓過零點相位偏移。同時電流過零點檢測電路先通過在SCR執(zhí)行 電路5中采樣電流，轉(zhuǎn)化形成為十幾mV以上的微小電壓信號，再通 過運算放大電路放大這個小電壓信號后，進一步通過驅(qū)動放大，直接 輸出給二個過零檢測的光從而實現(xiàn)電流過零檢測。以上硬件電路由于利用了 A光電隔離14技術(shù)，使單片機嵌入式 控制電路7和檢測電路安全隔離開來，從而保證單片機在強干擾現(xiàn)場 能高可靠運行。通過測試本檢測電路和單片機控制電路可達到國家電 快脈沖群干擾的三倍以上標(biāo)準(zhǔn)，即3500V (5KHZ)連續(xù)120秒來干擾 控制器。注入干擾時控制器不會出現(xiàn)異常動作，均可以可靠運行。(二)、在軟件上，當(dāng)單片機嵌入式控制電路7接收到二個中斷信號 后，首先軟件精確檢測電壓過零信號的頻率，該處理過程是參考50Hz 和60Hz頻率時間從而軟件上可以丟掉不正常過零點信號，因為偏離 50Hz和60Hz頻率過零信號是由干擾脈沖產(chǎn)生的。再通過軟件抗脈沖 干擾平均值法求得供電電網(wǎng)頻率，并精確抓住真正的電壓過零點信號。在處理電流過零點時，就可以參考已精確檢測到的電網(wǎng)頻率信號 再通過軟件抗脈沖干擾平均值法，從而最終確認(rèn)真正電流零點信號。 但通常在小負(fù)載時，負(fù)載電流小而沒法消除硬件檢測電路產(chǎn)生的過零 點相移，若一味提高檢測電路的靈敏度，可以進一步減小相移，但同時檢測監(jiān)控電路6會引入強的干擾脈沖信號，導(dǎo)致高的控制故障，故在控制系統(tǒng)中本實用新型會采用全新的控制方法通過負(fù)載電流的檢測，決定控制SCR的執(zhí)行電路的方案。負(fù)載電流大時，采用電流過零控制法，負(fù)載電流小時則單片機切換到直接電壓過零點控制法。從而 巧妙可靠地解決了這個電流過零點電路控制矛盾，該控制方案的可靠 性是能達到實用要求的。(H)、在輸入保護電路l中，為了防止單片機嵌入式控制電路7系統(tǒng)失靈，例如執(zhí)行件SCR短路損壞，此時雖然控制系統(tǒng)可以自動保護，但省電器供電運行就會出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，而客戶要求此時應(yīng)能自 動切換到旁路直通狀態(tài)，使電網(wǎng)能繼續(xù)可靠的給供電設(shè)備供電。本實用新型采用當(dāng)出現(xiàn)過流，掉相、欠壓、過熱時，單片機嵌入式控制 電路7系統(tǒng)可以先切斷負(fù)載，并同時控制輸入保護電路1斷開降壓變 壓器和單片機嵌入式控制電路7系統(tǒng)，同時切換到旁路直通2單元供 電狀態(tài)，這個控制過程中若軟件控制失靈(既單片機控制失靈)，本實 用新型還可以通過輸入保護電路1中自帶的萬能式斷路器保證電路異 常時，直接切換到旁路直通2單元直通狀態(tài)繼續(xù)供電給負(fù)載設(shè)備。有了以上三個方面的創(chuàng)新設(shè)計，可以完美解決FVR自動智能省電 器的可靠性控制問題。以上所舉實施例僅用為方便舉例說明本實用新型，并非對本實用 新型作任何形式上的限制，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，若
在不脫離本實用新型所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本實用新型所揭示 技術(shù)內(nèi)容所作出局部更動或修飾的等效實施例，并且未脫離本實用新 型的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本實用新型技術(shù)特征的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，包含有輸入保護電路(1)，其特征在于所述電源通過輸入保護電路(1)后一路輸出給旁路直通(2)單元，旁路直通(2)單元輸出給負(fù)載供電，輸入保護電路(1)另一路輸出給降壓調(diào)整變壓器(3)，經(jīng)降壓調(diào)整變壓器(3)輸出后，通過控制電壓的負(fù)載控制開關(guān)(4)輸出，輸入保護電路(1)、降壓調(diào)整變壓器(3)、負(fù)載控制開關(guān)(4)輸出信號給檢測監(jiān)控電路(6)，檢測監(jiān)控電路(6)輸出信號給單片機嵌入式控制電路(7)，單片機嵌入式控制電路(7)輸出信號給輸入保護電路(1)、負(fù)載控制開關(guān)(4)、SCR執(zhí)行電路(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述單片機嵌入式控制電路(7)中的SCR控制電路電流源(9)的 電流流過電流轉(zhuǎn)化為電壓信號電路(12)后，然后送給放大驅(qū)動電 路(13),再送給A光電隔離(14)單元，A光電隔離(14)單元送 出電流過零點信號給單片機中斷系統(tǒng)(15)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述單片機嵌入式控制電路(7)中的SCR控制電路電壓輸入(16) 的信號通過光電隔離(17)后再送給單片機中斷系統(tǒng)(15)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述單片機嵌入式控制電路(7)中的電流互感器隔離檢測(10)送 出電壓信號給電流有效值檢測電路(11)，電流有效值檢測電路(11) 把電流有效信號送給單片機中斷系統(tǒng)(15)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述輸入保護電路(1 )是通過在輸入電源入口加裝一個萬能斷路器。
專利摘要本實用新型涉及一種高可靠省電器控制電路結(jié)構(gòu)。本實用新型提供一種解決感性或容性大負(fù)載時，省電器的可靠性控制問題。本實用新型包含有輸入保護電路，電源通過輸入保護電路后一路輸出給旁路直通單元，旁路直通單元輸出給負(fù)載供電，輸入保護電路另一路輸出給降壓調(diào)整變壓器，經(jīng)降壓調(diào)整變壓器輸出后，通過控制電壓的負(fù)載控制開關(guān)輸出，檢測監(jiān)控電路輸出信號給單片機嵌入式控制電路。本實用新型運用了電力電子新的軟開關(guān)技術(shù)，在單片機軟件控制上利用數(shù)字濾波技術(shù)，從而高可靠切換SCR而高可靠運行，從而保證整個省電器的高可靠連續(xù)時間運行。
文檔編號G05B15/02GK201047909SQ20072005245
公開日2008年4月16日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者鋒 葉 申請人:東莞市光華實業(yè)有限公司