Loadl、Load2的獨立上電控制。所述控制器作為整個裝置的核心元件，一方面需要根據(jù)用戶輸入的操作指令，控制其中一條串聯(lián)支路(例如，第i條串聯(lián)支路)中的電控開關(guān)SI或S2閉合，然后等待接收電壓過零檢測電路輸出的脈沖信號，并在接收到所述脈沖信號后，輸出投切指令，控制第i條串聯(lián)支路中的投切開關(guān)Kl或K2閉合，使連接第i條串聯(lián)支路的負載上電。當所述第i條串聯(lián)支路中的電控開關(guān)和投切開關(guān)均閉合后，通過所述串聯(lián)支路將電壓過零檢測電路的交流輸入側(cè)短接，從而使得電壓過零檢測電路與所述的交流電源隔離，等待對下一路負載進行電壓過零投切控制。
[0022]在所述電壓過零檢測電路中設(shè)置有儲能電路，在電壓過零檢測電路接通交流電源時，利用交流電源輸出的電能為儲能電路中的儲能元件充電蓄能。所述儲能電路在交流電源的電壓過零期間釋放存儲的電能，控制電壓過零檢測電路輸出脈寬為Tl的脈沖信號，所述脈寬Tl與所定義的電壓過零期間的時長相對應(yīng)。若儲能元件在充滿電的情況下，電壓過零檢測電路與交流電源隔離，此時，儲能元件輸出電能，控制電壓過零檢測電路繼續(xù)輸出脈沖信號，直到存儲的電荷泄放完畢，由此形成脈寬為T2的脈沖信號，所述脈寬T2與儲能電路的放電時間相對應(yīng)。在本實施例中，設(shè)置Τ2ΧΓ1，以用于后續(xù)的投切驗證工作。
[0023]下面結(jié)合圖1，以需要控制兩路負載Loadl、Load2過零投切為例，對本裝置中各組成部分的具體電路設(shè)計進行詳細地說明。
[0024]在本實施例的電壓過零檢測電路中，主要設(shè)置有限流電阻R4、整流電路BD1、限幅電路、三極管Q1、Q2、光耦元件Ul以及儲能電路等組成部分，參見圖1所示。其中，整流電路BDl用于將接入的交流電源整流成直流電源DC，輸出至后續(xù)電路，并為儲能電路充電蓄能。在本實施例中，所述整流電路BDl優(yōu)選采用四個二極管組成全橋整流電路，對接入的交流電源進行全波整流。將所述整流電路BDl的交流輸入側(cè)的一端通過限流電阻R4連接交流電源的火線L，另一端與每一條串聯(lián)中連接電控開關(guān)SI或S2的一側(cè)對應(yīng)連接，在其中一路電控開關(guān)SI或S2受控閉合時，通過該路閉合的電控開關(guān)SI或S2與負載Loadl或Load2接通，經(jīng)由所述負載Loadl或Load2接通交流電源的零線N。將通過整流電路BDl整流輸出的直流電源DC首先傳輸至限幅電路進行電壓幅值的鉗位處理，然后再傳輸至后續(xù)的三極管Q1、Q2、光耦Ul以及儲能電路，實現(xiàn)脈沖信號的生成和輸出。
[0025]在本實施例中，所述限幅電路優(yōu)選采用一顆穩(wěn)壓二極管Zl并聯(lián)在整流電路BDl的直流輸出側(cè)，通過配置穩(wěn)壓二極管Zl的反向擊穿壓降，對通過穩(wěn)壓二極管Zl輸出的直流電壓DCl進行限幅控制。
[0026]將限幅輸出的直流電壓DCl分別通過第一電阻Rl傳輸至第一 NPN型三極管Ql的基極，通過第二電阻R2傳輸至第二 NPN型三極管Ql的基極，通過第三電阻R3傳輸至光耦Ul中發(fā)光二級管的陽極，并傳輸至儲能電路，為儲能電路充電蓄能。為了在交流電源的電壓過零期間內(nèi)控制光耦Ul輸出脈沖信號，本實施例將第一 NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，集電極連接第二 NPN型三極管Ql的基極。所述第二 NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，集電極連接光耦Ul中發(fā)光二級管的陰極。所述光耦Ul中的受光三極管連接控制器，向控制器輸出脈沖信號。
[0027]圖1所示電壓過零檢測電路的工作原理是:當用戶需要控制其中一路負載上電運行時，以控制負載Loadl上電運行為例進行說明，可以首先通過人機接口輸入想要控制啟動的負載，進而通過人機接口生成相應(yīng)的操作指令輸出至控制器。所述控制器根據(jù)接收到的操作指令生成控制信號，控制連接該路負載的串聯(lián)支路中的電控開關(guān)SI閉合，進而使電壓過零檢測電路的交流輸入側(cè)與外部的交流電源接通。
[0028]當電壓過零檢測電路與外部的交流電源接通后，利用整流電路BDl和穩(wěn)壓二極管Zl對接入的交流電源進行整流變換和限幅處理。若交流電源的電壓處于非過零期間，則輸出的直流電源DCl通過第一電阻Rl控制第一 NPN型三極管Ql飽和導(dǎo)通，進而拉低第二 NPN型三極管Q2的基極電位，使第二 NPN型三極管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)。此時，由于光耦Ul中發(fā)光二級管的供電回路沒有接通，因此通過光耦Ul無脈沖信號輸出。在此期間內(nèi)，直流電源DCl為儲能電路中的儲能元件充電蓄能。
[0029]當所述交流電源的電壓過零時，例如交流電源的電壓幅值降低到-1OV至+1V之間時，通過合理地配置第一電阻Rl的阻值，使施加到第一 NPN型三極管Ql的基極電壓低于其導(dǎo)通壓降，進而控制第一 NPN型三極管Ql轉(zhuǎn)入關(guān)斷狀態(tài)。此時，儲能電路釋放其儲存的電能，通過第三電阻R3傳輸至光耦Ul中發(fā)光二極管的陽極，并通過第二電阻R2施加到第二 NPN型三極管Q2的基極，控制第二 NPN型三極管Q2飽和導(dǎo)通，進而連通光耦Ul中發(fā)光二極管的供電回路，使發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，驅(qū)動其受光三極管導(dǎo)通，向控制器輸出脈沖信號。
[0030]具體來講，可以將受光三極管的發(fā)射極和集電極對應(yīng)連接至控制器的兩個GP1口，例如GP1l和GP102，參見圖1所示。配置控制器通過其GP102 口輸出恒定的直流電壓，并檢測其GP1l 口的電平狀態(tài)。當交流電源的電壓處于非過零期間時，由于受光三極管處于截止狀態(tài)，因此，控制器的GP1l 口為低電平；當交流電源的電壓過零時，由于受光三極管飽和導(dǎo)通，因此，控制器通過其GP1l 口接收到高電平；當交流電源的電壓再次進入非過零區(qū)域時，由于受光三極管重新轉(zhuǎn)入截止狀態(tài)，因此，控制器的GP1l 口重新變?yōu)榈碗娖剑纱吮阍诳刂破鞯腉P1l 口處形成了一個脈沖信號。所述脈沖信號的脈寬Tl與定義的電壓過零期間的時長相對應(yīng)。
[0031]所述控制器在接收到電壓過零檢測電路輸出的脈沖信號后，更準確地說，是檢測到脈沖信號的上升沿時，認為交流電源的電壓過零，進而生成投切指令輸出至投切開關(guān)K1，控制投切開關(guān)Kl執(zhí)行投切動作，接通負載Loadl的交流供電回路，使負載Loadl上電運行，由此便實現(xiàn)了負載Loadl在電壓過零時刻切入供電的投切控制。
[0032]在本實施例中，所述控制器優(yōu)選采用單片機MCU進行系統(tǒng)電路的整體設(shè)計。所述投切開關(guān)K1、K2可以選用交流接觸器與電控開關(guān)S1、S2形成串聯(lián)支路。所述電控開關(guān)S1、S2可以選用繼電器或者雙向可控硅等支持電流雙向通過的開關(guān)器件進行電路的系統(tǒng)設(shè)計。將交流接觸器K1、K2的常開觸點與電控開關(guān)S1、S2的開關(guān)通路一一對應(yīng)串聯(lián)，并聯(lián)在電壓過零檢測電路的交流輸入側(cè)。將交流接觸器K1、K2的電磁線圈以及電控開關(guān)S1、S2的控制端連接控制器MCU，分別接收控制器MCU輸出的投切指令或者控制信號。在交流電源的電壓過零時，控制器MCU輸出投切指令，控制交流接觸器Kl或Kl的電磁線圈通電，進而吸合其常開觸點，使其所在的串聯(lián)支路連通，將電壓過零檢測電路的交流輸入側(cè)短接，進而使電壓過零檢測電路與交流電源隔離。
[0033]當電壓過零檢測電路與交流電源隔離后，通過整流電路BDl無直流電源DC輸出，此時儲能電路繼續(xù)放電，控制光耦Ul中的受光三極管持續(xù)導(dǎo)通，直到儲能元件中的電荷釋放完畢。此時，在控制器MCU的GP1l 口處形成的脈沖信號的脈寬為T2，所述脈寬T2與儲能電路的放電時間有關(guān)。在本實施例中，優(yōu)選采用一顆儲能電容Cl連接在整流電路BDl的直流輸出側(cè)，利用整流電路BDl輸出的直流電源對其進行充電蓄能。調(diào)節(jié)儲能電容Cl的電容值以及第三電阻R3的阻值，由此可以改變所述脈寬T2的值。在本實施例中，為了方便控制器MCU準確驗證投切開關(guān)是否執(zhí)行了投切動作，優(yōu)選設(shè)置所述脈寬Τ2ΧΓ1。
[0034]為了防止在電壓過零檢測電路與交流電源隔離后，通過儲能電容Cl輸出的電荷錯誤地傳輸至第一 NPN型三極管Ql的基極，造成控制異常，本實施例優(yōu)選在所述電壓過零檢測電路中設(shè)置一防反偏二極管D1，如圖1所示。將所述防反偏二極管Dl連接在第一電阻Rl與第二電阻R2之間，利用二極管反向截止的特性，阻止放電電流流向第一 NPN型三極管Ql的基極。
[0035]所述控制器MCU在控制投切開關(guān)Kl閉合后，輸出控制信號，控制電控開關(guān)SI斷開，從而為后續(xù)控制負載Load2在電壓過零時刻切入供電做好準備。
[0036]下面結(jié)合圖1所示的電壓過零投切控制裝置，對投切控制的驗證方法進行具體描述。
[0037]首先，電壓過零檢測