过零检测电路及方法技术

本发明专利技术涉及过零检测技术，具体涉及一种过零检测方法及电路，能够极大地提高检测的过零点的准确度，抗干扰能力强，能够极大地减少空调器使用PG电机时，交流电源在过零点附近受到外界干扰的问题，从而准确地实现空调的风速调节，保证电机运转中的平稳性。方案为，对准方波信号的第N个上升沿进行采样取值，加上过零检测电路中的固定延迟时间，得到输入交流信号的第2N‑1个过零点，N为大于等于1的整数；在第2N‑1个过零点时刻，加上半个准方波周期，得到第2N个过零点。适用于过零检测电路。

【技术实现步骤摘要】
过零检测电路及方法
本专利技术涉及过零检测技术，具体涉及一种过零检测电路及方法。
技术介绍
空调上使用的风扇电机，针对实际情况，需要调节转速。调节转速的电机有三种：其中，交流电机两种，直流电机一种。交流电机的调速通常采用抽头方式和PG(PulseGenerator)电机的可控硅调压方式。目前，空调上交流电机的调速，绝大部分使用PG电机。室内风机采用PG交流电机调速。一方面能够实现转速的无级调节，用户的舒适性好。另一方面控制简单，成本较低，可靠性较高。因此，空调上采用PG交流电机实现转速的无级调节，相比另外两种方式，性价比优势突兀，已大量运用。它的调速原理，通过检测输入到电机的交流电源的过零点，采用可控硅调压方式，调节交流电压的导通角大小，实现交流电压有效值大小调节，从而调节风扇风机的转速。为了保证所调电压大小满足转速要求，则必须准确检出交流电源的过零点信号。过零点信号是由过零检测电路来实现。现在使用的过零检测电路，均是采用全波整流方式的全硬件方式。原理是将输入的正弦波交流信号，经过全波整流后，直接检测交流电压在过零点附近的电压值，当输入交流电压峰直低于一定值时(一般是小于10-15V峰值时)，输出一个脉冲信号，其脉冲信号的上升沿，就是输入交流电源的过零，属于纯硬件检测方式。该方式在实际运用中，若电网中的干扰大，干扰信号(峰值大于15V)正好加在交流电压的过零点附近，导致检测电路不能正确检出交流电源的过零点。此时，采用PG电机的调速方式，就不能准确实现调速，并且出现电机运转不平稳的质量问题。因此，交流电源的过零点能否准确检测，对PG电机的调速能否达到精准调节，以及电机在运转中是否平稳运行，至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种过零检测电路及方法，能够极大地提高检测的过零点的准确度，抗干扰能力强，能够极大地减少空调器使用PG电机时，交流电源在过零点附近受到外界干扰的问题，从而准确地实现空调的风速调节，保证电机运转中的平稳性。本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，过零检测电路，包括半波整流电路单元、光耦隔离电路单元以及整形滤波电路单元，所述半波整流电路单元与光耦隔离电路单元连接，光耦隔离电路单元与整形滤波电路单元连接，所述半波整流电路单元采用半波整流的方式对输入电流进行处理。进一步的是，为了优化半波整流电路单元，所述半波整流电路单元包括第一二极管VD1、第一电阻R1以及第二二极管VD2，所述第一二极管VD1的阳极与外部交流电源的火线端连接，第一二极管VD1的阴极与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端分别与第二二极管VD2的阴极以及光耦隔离电路单元连接，第二二极管VD2的阳极与外部交流电源的零线端连接。进一步的是，为了优化光耦隔离电路单元，所述光耦隔离电路单元包括光耦D1、第二电阻R2以及电源VCC，所述光耦D1的阳极与半波整流电路单元连接，光耦D1的阴极与外部交流电源的零线端连接，光耦D1的发射极分别与第二电阻R2的一端以及整形滤波电路单元连接，第二电阻R2的另一端电源VCC连接，光耦D1的集电极与整形滤波电路单元连接。进一步的是，为了优化整形滤波电路单元，所述整形滤波电路单元包括第一电容C1、第二电容C2以及第三电阻R3，所述第一电容C1以及第二电容C2分别连接在光耦D1的发射极与集电极之间，第三电阻R3的一端与光耦D1的发射极连接，另一端与输出端连接。进一步的是，为了提高光耦性能，所述光耦D1为TLP521或PC817。过零检测方法，应用于上述所述的过零检测电路，包括：步骤(1)、对准方波信号的第N个上升沿进行采样取值，加上过零检测电路中的固定延迟时间，得到输入交流信号的第2N-1个过零点，N为大于等于1的整数；步骤(2)、在第2N-1个过零点时刻，加上半个准方波周期，得到第2N个过零点。进一步的是，所述固定延迟时间由过零检测电路的器件参数选择、电路结构方式决定。进一步的是，所述半个准方波周期为：在采样准方波信号中，临近两个上升沿时间间隔大小，即为准方波的一个周期时间，准方波的一个周期时间的一半即为半个准方波周期。本专利技术过零检测电路采用半波整流方式，对准方波信号的第N个上升沿进行采样取值，加上过零检测电路中的固定延迟时间，得到输入交流信号的第2N-1个过零点，N为大于等于1的整数；在第2N-1个过零点时刻，加上半个准方波周期，得到第2N个过零点；在计算中加入了过零检测电路中的固定延迟时间与半个准方波周期，采用硬件电路和软件方法相结合的形式，不但抗干扰强，而且检测的过零点准确度高，能够极大地减少空调器使用PG电机时，若交流电源在过零点附近受到外界干扰的问题，从而准确地实现空调的风速调节，保证电机运转中的平稳性。附图说明图1是本专利技术过零检测方法的方法流程图。图2是本专利技术过零检测电路的电路结构原理图。图3是本专利技术半波整流过零检测波形时序图。附图中，VD1为第一二极管，VD2为第二二极管，D1为光耦，R1为第一电阻，R2为第二电阻，R3为第三电阻，C1为第一电容，C2为第二电容，L为外部交流电源火线端，N为外部交流电源零线端，VCC为电源，Q1为测量输入波形的位置，Q2为测量输出波形的位置，N1为Q2波形的上升沿在X轴上的开始点，N2为Q4交流信号的第一个过零点，N3为Q4交流信号的第二个过零点，△W1是一个固定延迟时间常数，△W2为半个准方波周期。具体实施方式本专利技术过零检测电路，其电路结构原理图如图2，包括半波整流电路单元、光耦隔离电路单元以及整形滤波电路单元，所述半波整流电路单元与光耦隔离电路单元连接，光耦隔离电路单元与整形滤波电路单元连接，所述半波整流电路单元采用半波整流的方式对输入电流进行处理。其中采用半波整流方式得到的过零点，是结合了硬件检测电路与软件算法，检测的过零点更准确。通过半波整流，得到的准方波，采样准方波信号的一系列参数值，采用软件算法，才能得到交流信号的过零点，它比全波整流直接提取过零点，系全硬件方式，过零点更精确一些。因为，半波整流方式得到的准方波信号，需要软件计算和参数补偿优化，能够精准地反应输入信号的真实过零点。全波方式是检测交流电压低于一定值，进行过零点判断，低于一定值是一个范围，不是一个点，因此，判断的过零点是一个区间，不够准确。为了优化半波整流电路单元，所述半波整流电路单元包括第一二极管VD1、第一电阻R1以及第二二极管VD2，所述第一二极管VD1的阳极与外部交流电源的火线端连接，第一二极管VD1的阴极与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端分别与第二二极管VD2的阴极以及光耦隔离电路单元连接，第二二极管VD2的阳极与外部交流电源的零线端连接。为了优化光耦隔离电路单元，所述光耦隔离电路单元包括光耦D1、第二电阻R2以及电源VCC，所述光耦D1的阳极与半波整流电路单元连接，光耦D1的阴极与外部交流电源的零线端连接，光耦D1的发射极分别与第二电阻R2的一端以及整形滤波电路单元连接，第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.过零检测电路，其特征在于：包括半波整流电路单元、光耦隔离电路单元以及整形滤波电路单元，所述半波整流电路单元与光耦隔离电路单元连接，光耦隔离电路单元与整形滤波电路单元连接，所述半波整流电路单元采用半波整流的方式对输入电流进行处理。/n

【技术特征摘要】
1.过零检测电路，其特征在于：包括半波整流电路单元、光耦隔离电路单元以及整形滤波电路单元，所述半波整流电路单元与光耦隔离电路单元连接，光耦隔离电路单元与整形滤波电路单元连接，所述半波整流电路单元采用半波整流的方式对输入电流进行处理。


2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述半波整流电路单元包括第一二极管(VD1)、第一电阻(R1)以及第二二极管(VD2)，所述第一二极管(VD1)的阳极与外部交流电源的火线端连接，第一二极管(VD1)的阴极与第一电阻(R1)的一端连接，第一电阻(R1)的另一端分别与第二二极管(VD2)的阴极以及光耦隔离电路单元连接，第二二极管(VD2)的阳极与外部交流电源的零线端连接。


3.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述光耦隔离电路单元包括光耦(D1)、第二电阻(R2)以及电源(VCC)，所述光耦(D1)的阳极与半波整流电路单元连接，光耦(D1)的阴极与外部交流电源的零线端连接，光耦(D1)的发射极分别与第二电阻(R2)的一端以及整形滤波电路单元连接，第二电阻(R2)的另一端电源(VCC)连接，光耦(D1)的集电极与整形滤波电路单元连接。


4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴南理，
申请(专利权)人：四川长虹空调有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51