交流电源过零点检测新方法及运用实践微探.doc

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1、交流电源过零点检测新方法及运用实践微探摘要：目前在控制技术中，交流电源过零点检测是一种常见方法，它主要用于交流电源过零点时间、电压反相点以及交流电源频率的测定。而提高交流电源过零点检测的精确性，对丁控制以交流电为电源的机械设备而言具有非常重要的作用。因此本文对交流电源过零点检测新方法及运用实践进行了深入研究，分析了交流电源过零点传统检测方法的不足，从而对过零点检测新方法及运行做了详细阐述。关键词：交流电源；过零点监测；新方法；运用实践中图分类号：G632文献标识码：A1•交流电源过零点检测概述交流电源过零点检测是控制

2、交流电源中经常应用到的一种方法，它指的是采用相关系统，对从正半周转换到负半周的交流电波形“过零”的具体时间。过零点检测的基础原理具体来说就是在微处理核心芯片中设置一个标准，在输出正半周正弦波交流电时设置一个确定值，当正弦波交流电输入发生持续性的变化时，通过微处理核心芯片就能在正弦波交流电的输出端调制一个方波，这样一来在示波器上就能将出现正弦波零点的位置正确显示出来。传统过零点检测器的最小单元由比较器组成（如图1所示）。过零点检测一般情况下有两种方案：一是隔离变压器的检测方案。这种检测方案尽管体积较为庞大，口检测精度也

3、较低，但是具有较好经济性。二是隔离光耦的检测方案。这种检测方案不仅灵敏度较高，同时具有体积小以及检测精度高等优点，但是其价格较为昂贵。在电机控制的过程中，交流电源过零点检测具有非常重要的作用，电机转速的不同主要是由导通角的不同决定的，而导通角则是由开始计时零电压时的导通时间表征决定的。此外，导通时间也决定了电机转速的微、低、中、高等4个等级。2.交流电源过零点检测传统方法的不足2.1易受背景噪声大、电压波动不稳定的干扰我国具有十分庞大的电网，即使某处电波发生了微小的变化，也有可能无限扩大，并对其他处的电波产生较大的影

4、响。这样就会造成零点处的输入信号不能一直处于固定值，同时零点现象也会逐渐增多，最终就会导致实际检测的过程中，提取零点与基波零点之间存在较大的误差。2.2零点附近容易发生正弦波整形的错误动作一般情况下通过光电之间的转换特性，采用微处理器对正弦波整形之后的梯形波信号沿所显示的时间进行检测，就能计算出交流电源过零点的具体时间。在正弦波整形中，通常情况下使用的芯片都为单片机,因为该芯片不仅使用方便，价格便宜，同时还具有十分广泛的应用范围。在单片机实际处理信号的过程中,如果检测到了下降沿的梯形波，则表示为过零点的获取时间。但明

5、显可以看岀，真正的零点与这一零点之间存在一定的差异，即过零点检测的时间有所提前。因此，如果触发动作必须准确，则传统的正弦波整形不能满足其对精度的耍求。2.3过零比较器的相位以及运放模块稳定性存在误差运放模块的主要优势就是价格便宜，但是由于过零比较器与运放模块构成之间不能实现高度匹配，因而在过零比较器的相位以及运放模块稳定性之间就会存在一定的误差。同时在运行的过程中，过零比较器也会产生一定额的热量，而温度的变化也会造成输入失调，并影响到运放模块性能的稳定性，从而降低交流电源过零点检测的准确性以及精度。2.4光耦过零点上

6、升沿转换耗时较长，反应速度较慢光耦下降沿以及上升沿之间相互转换的时间为120微秒。在应用的过程中，如果要求的反应速度不高，这种转换时间就能够达到要求。但如果应用要求反应速度较高，例如在通信应用中，这样的转换时间则会对通信质量产生非常不利的影响。换句话说，在120微秒之内，系统已经判定出了过零点的时间，则表明检测出来的反应时间与120微秒之间存在一定的误差。3.交流电源过零点检测新方法及运用实践针对运用传统方法检测过零点时存在的缺陷，则可以通过改进电路设计以及算法设计等两个方面来改进传统的过零点检测方法，从而获得交流电

7、源过零点检测的新方法。该新方法能够极大地提高过零点检测结果的精度，其主要的工作原理则是采用过零点光耦思路来实现的。3.1设计电路模式交流电源过零点检测新方法中，所应用到的电路一般由4个电路部分组成：单光耦、限幅电路、放大电路以及微处理器等。这一电路中省略了变压器，因设备的体积有所减小，同时设备成本也有所减少。交流电源过零点检测新方法中电路设计概念图如图2所O3.2改进设计电路限幅电路的增加。这种电路主要有两个方面的作用，一是起到保护整体运放模块的作用，避免运放模块之间电压差异过大而对运放过程造成损坏。二是能够有效地降

8、低输入电压，避免在有限的供电区域内，正负电源电压之间的输出均能获得较高的真实性以及准确性。此外应注意的是，底部被截以及顶部信号等都不会对交流电源过零点检测产生影响。在放大电路中引进多级运算。一般电路的二级放大主要是采用放大器来实现的，放大的级倍数每级约为50倍，一共需耍放大2500倍。电路放大之后的特点为工作稳定性高、增益高，并且还具有较大的共