一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路及具有該電路的交流電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路及具有該電路的交流電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有應(yīng)用到可控硅的行業(yè)領(lǐng)域中，通常采用可編程邏輯器件與該器件配合使用的外圍電路、供電電源對(duì)可控硅進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)用可控硅作為交流開(kāi)關(guān)。
[0003]但是，在現(xiàn)有可控硅交流開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題:
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)可編程邏輯器件以及配合其使用的外圍電路及供電電源實(shí)現(xiàn)交流開(kāi)關(guān)的成本較高，而且控制所述可編程邏輯器件的程序設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，使得交流開(kāi)關(guān)的誤操作概率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路及具有該電路的交流電源系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路，包括:光耦控制單元，恒流源充電單元，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路；
[0007]所述光耦控制單元，用于通過(guò)交流母線上引出交流信號(hào)控制光耦通斷，進(jìn)而控制所述恒流源充電單元的啟停；
[0008]所述恒流源充放電單元，用于根據(jù)所述光耦控制單元發(fā)出的信號(hào)，對(duì)儲(chǔ)能器件C進(jìn)行充放電控制，所述儲(chǔ)能器件C與變壓器原邊和雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成振蕩電路，從而在脈沖變壓器副邊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖；
[0009]所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，用于將所述恒流源充電電源發(fā)出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)控制在后續(xù)電路的有效工作范圍，保證可控硅正向驅(qū)動(dòng)，防止反向電壓過(guò)高造成門(mén)極反向擊穿。
[0010]本發(fā)明提供的一種交流電源系統(tǒng)，包括:交流電源，至少一組反相并聯(lián)的可控硅開(kāi)關(guān)，交流負(fù)載；尤其是所述反相并聯(lián)的可控硅開(kāi)關(guān)采用如上所述的單相功率開(kāi)關(guān)控制電路。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路及具有該電路的交流電源系統(tǒng)；所述反相并聯(lián)的可控硅開(kāi)關(guān)通過(guò)采用單相功率開(kāi)關(guān)控制電路，使得交流開(kāi)關(guān)不僅成本可以大幅降低，而且還可以降低交流開(kāi)關(guān)的誤操作概率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路及具有該電路的交流電源系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路；該單相功率開(kāi)關(guān)控制電路包括:光耦控制單元101，恒流源充電單元102，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路103 ；
[0017]所述光耦控制單元101，用于通過(guò)交流母線上引出交流信號(hào)控制光耦通斷，進(jìn)而控制所述恒流源充電單元的啟停；
[0018]所述恒流源充放電單元102，用于根據(jù)所述光耦控制單元發(fā)出的信號(hào)，對(duì)儲(chǔ)能器件C進(jìn)行充放電控制，所述儲(chǔ)能器件C與變壓器原邊和雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成振蕩電路，從而在脈沖變壓器副邊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖；
[0019]所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路103，用于將所述恒流源充電電源發(fā)出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)控制在后續(xù)電路的有效工作范圍，保證可控硅正向驅(qū)動(dòng)，防止反向電壓過(guò)高造成門(mén)極反向擊穿。
[0020]基于以上實(shí)例說(shuō)明，如圖2所示，為本發(fā)明提供的一種單相功率開(kāi)關(guān)控制電路圖；該單相功率開(kāi)關(guān)控制電路具體電路如下:
[0021]所述光耦控制單元101包括:接線端子Jl，電阻R13，電阻R14，光耦01和光耦02 ；
[0022]所述接線端子Jl從所述交流電源的母線L、N處獲取交流信號(hào)；所述接線端子Jl的端子I與所述電阻R13 —端相連；所述電阻R13另一端分別與所述電阻R14 —端，所述光耦01輸入端I連接；所述電阻R14另一端分別與所述光耦01輸入端2，所述光耦02輸入端I連接；所述接線端子Jl的端子2分別接所述光耦01輸入端2，所述光耦02輸入端I連接；所述光耦01輸出端3和輸出端4分別與所述恒流源充放電單元相連；所述光耦02輸出端3和輸出端4分別與所述恒流源充放電單元相連。
[0023]所述恒流源充放電單元102包括:光耦01控制的恒流源充放電支路，光耦02控制的恒流源充放電支路和變壓器L ;所述變壓器包含四個(gè)電感線圈L1、L2、L3、L4 ；
[0024]所述光耦01控制的恒流源充放電支路包括:48V電源，電阻R1，二極管D1，電阻R3，開(kāi)關(guān)管Ql，電容Cl，二極管D3，開(kāi)關(guān)管Q3，電阻R5 ；
[0025]所述電阻Rl —端與所述光耦01輸出端3連接；所述電阻Rl另一端與所述二極管Dl陽(yáng)極相連；所述二極管Dl的陰極接48V電源；所述電容Cl 一端接48V電源，另一端分別與開(kāi)關(guān)管Ql集電極、二極管D3陽(yáng)極；所述二極管D3陰極接變壓器LI扇同名端相連；所述開(kāi)關(guān)管Ql基極與所述光耦Ql輸出端4相連；所述開(kāi)關(guān)管Ql發(fā)射極分別與開(kāi)關(guān)管Q3基極，所述電阻R5 —端相連；所述開(kāi)關(guān)管Q3集電極與所述光耦Ql輸出端4相連；所述開(kāi)關(guān)管Q3發(fā)射極接地；所述電阻R5另一端接地；所述電阻R3—端與所述開(kāi)關(guān)管Ql發(fā)射極相連，另一端與所述光耦01輸出端4相連；
[0026]所述光耦02控制的恒流源充放電支路包括:48V電源，電阻R2，二極管D2，電阻R4，開(kāi)關(guān)管Q2，電容Cl，二極管D4，開(kāi)關(guān)管Q4，電阻R6 ；
[0027]所述電阻R2 —端與所述光耦02輸出端3連接；所述電阻R2另一端與所述二極管D2陽(yáng)極相連；所述二極管D2的陰極接48V電源；所述電容C2 —端接48V電源，另一端分別與開(kāi)關(guān)管Q2集電極、二極管D4陽(yáng)極；所述二極管D4陰極接變壓器L3扇異名端相連；所述開(kāi)關(guān)管Q2基極與所述光耦Q2輸出端4相連；所述開(kāi)關(guān)管Q2發(fā)射極分別與開(kāi)關(guān)管Q4基極，所述電阻R6 —端相連；所述開(kāi)關(guān)管Q4集電極與所述光耦Q2輸出端4相連；所述開(kāi)關(guān)管Q4發(fā)射極接地；所述電阻R6另一端接地；所述電阻R4—端與所述開(kāi)關(guān)管Q2發(fā)射極相連，另一端與所述光耦02輸出端4相連；
[0028]所述變壓器電感線圈LI異名端和電感線圈L3同名端接48V電源；所述變壓器L2扇與所述變壓器L4扇分別與所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路相連。
[0029]所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路103包括:第一驅(qū)動(dòng)保護(hù)支路和第二驅(qū)動(dòng)保護(hù)支路；所述第一驅(qū)動(dòng)保護(hù)支路包括:電阻R7，電阻R9，電阻Rll和二極管D5 ;所述電阻R7并聯(lián)于所述變壓器L2扇兩端；所述二極管D5陽(yáng)極與所述變壓器L2扇異名端相連；所述二極管D5陰極與所述電阻R9 —端相連；所述電阻R9另一端與所述電阻Rll相連；所述電阻Rll另一端與所述變壓器L2扇同名端相連；
[0030]所述第二驅(qū)動(dòng)保護(hù)支路包括:電阻R8，電阻R10，電阻R12和二極管D6 ;所述電阻R8并聯(lián)于所述變壓器L4扇兩端；所述二極管D6陽(yáng)極與所述變壓器L4扇同名端相連；所述二極管D6陰極與所述電阻RlO —端相連；所述電阻RlO另一端與所述電阻R12相連；所述電阻R12另一端與所述變壓器L4扇異名端相連。
[0031]需要說(shuō)明的是，所述二極管D3與所述二極管D4為雙向觸發(fā)二極管；所述二極管D5與所述二極管D6為快速恢復(fù)二極管。
[0032]還需要說(shuō)明的是，所述開(kāi)關(guān)管Q1，所述開(kāi)關(guān)管Q2，所述開(kāi)關(guān)管Q3，所述開(kāi)關(guān)管Q4
為NPN型三極管。
[0033]如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:交流電源，至少一組反相并聯(lián)的可控硅開(kāi)關(guān)，交流負(fù)載；其中，所述反相并聯(lián)的可控硅開(kāi)關(guān)采用如上所述的單相功率開(kāi)關(guān)控制電路。
[0034]需要說(shuō)明的是，所述反相并聯(lián)的可控硅開(kāi)關(guān)還包括:接線端子J1，開(kāi)關(guān)管Tl，開(kāi)關(guān)管T2和接線端子J2，接線端子J3 ;所述接線端子Jl從所述交流電源的母線L、N處獲取交流信號(hào)；通過(guò)所述交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述單相功率開(kāi)關(guān)控制電路；所述單相功率開(kāi)關(guān)控制電路根據(jù)所述交流信號(hào)通過(guò)所述接線端子J2和所述接線端子J3驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)管Tl和開(kāi)關(guān)管T2。
[0035]還需要說(shuō)明的是，所述開(kāi)關(guān)管Tl和開(kāi)關(guān)管T2為可控硅。
[0036]本發(fā)明單相功率開(kāi)關(guān)控制電路用來(lái)控制Tl、T2的通斷，驅(qū)動(dòng)電路的原理具體如下:
[0037]Tl驅(qū)動(dòng)原理是從交流母線上引出交流信號(hào)控制光耦01、02的通斷，從而控制由QU Q3、R5構(gòu)成的恒流源工作，恒流源以恒定的電流對(duì)電容Cl充電，Cl兩端電壓達(dá)到一定值時(shí)D3和LI對(duì)Cl迅速放電，于是形成周期振蕩電路。振蕩電路通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)變壓器原邊LI充放電控制端子J3輸出驅(qū)動(dòng)脈沖最終驅(qū)動(dòng)Tl工作。
[0038]T2驅(qū)動(dòng)原理是從交流母線上引出交流信號(hào)控制光耦01、02的通斷，從而控制由Q2、Q4、R6構(gòu)成的恒流源工作，恒流源以恒定的電流對(duì)電容C2充電，C2兩端電壓達(dá)到一定值時(shí)D5和L3對(duì)C2迅速放電，于是形成周期振蕩電路。振蕩電路通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)變壓器原邊L3充放電控制端子J2輸出驅(qū)動(dòng)脈沖最終驅(qū)動(dòng)Tl工作。
[0039]具體驅(qū)動(dòng)過(guò)程如下:
[0040]接線端子Jl從母線L、N處取得交流信號(hào)。當(dāng)交流電在正半周期(即VL>VN)時(shí)光耦01