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交流电压相位同步电路

阅读：590发布：2021-03-01

IPRDB可以提供交流电压相位同步电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种交流电压相位同步电路，包括：检测从外部施加的第一交流电源的相位并输出相位检测信号的光学相位检测部；检测第一交流电源是否停电并输出停电感应信号的停电感应部；根据相位检测信号的控制输出相位调节信号的控制部；在根据相位调节信号的控制来调节并输出第二交流电源时以与所述第一交流电源的相位相同的方式生成第二交流电源的相位的第二交流电源发生部；以及根据选择信号的控制来输出第一交流电源和第二交流电源中的一个电源的选择部。，下面是交流电压相位同步电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种交流电压相位同步电路，包括：

光学相位检测部，所述光学相位检测部检测从外部施加的第一交流电源的相位并输出相位检测信号；

停电感应部，所述停电感应部检测所述第一交流电源是否停电并输出停电感应信号；

控制部，所述控制部根据所述停电感应信号的控制来选择性地激活选择信号，并根据所述相位检测信号的控制来输出相位调节信号；

第二交流电源发生部，所述第二交流电源发生部在根据所述相位调节信号的控制来调节并输出第二交流电源的相位时，以与所述第一交流电源的相位相同的方式来生成所述第二交流电源的相位；以及选择部，所述选择部根据所述选择信号的控制，来输出所述第一交流电源和所述第二交流电源中的任何一个。

2.根据权利要求1所述的交流电压相位同步电路，还包括：变压器，所述变压器接收第一交流电源并生成第一内部电源；以及电压偏移调节部，所述电压偏移调节部通过调节所述第一内部电源的偏移并重新调整大小来作为第二内部电源输出，并将所述第二内部电源提供至所述光学相位检测部和所述停电感应部。

3.根据权利要求2所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述电压偏移调节部由多个非反向放大器构成，对所述第二内部电源的偏移和大小例进行调节，并利用RC滤波器消除噪音。

4.根据权利要求2所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述光学相位检测部包括光学开关元件，所述光学开关元件经由第一输入端接收所施加的所述第二内部电源，在第二输入端与第二输入端的接地电压端之间连接有第一电阻，经由第一输出端接收所施加的电源电压，并且在第二输出端与第二输出端的接地电压端之间连接有第二电阻；以及当所述第二内部电源达到或超过目标电压电平时，所述第一输出端与所述第二输出端之间电连接，并从所述第二输出端输出所述相位检测信号。

5.根据权利要求4所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述光学开关元件由光电耦合器构成。

6.根据权利要求4所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述光学开关元件由光电MOS构成。

7.根据权利要求2所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述停电感应部包括：

整流器，所述整流器接收所述第二内部电源并生成直流电源；以及光学开关元件，所述光学开关元件检测所述直流电源是否达到或超过目标电平并输出所述停电感应信号。

8.根据权利要求7所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述整流器包括：

多个二极管，所述多个二极管形成桥式整流电路；以及电容器，所述电容器储存从所述多个二极管输出的信号并作为所述直流电源输出。

9.一种交流电压相位同步电路，包括：

光学相位检测部，所述光学相位检测部在检测从外部施加的第一交流电源的相位时，检测相互不同的相位并作为多个相位检测信号输出；

停电感应部，所述停电感应部检测所述第一交流电源是否停电并输出停电感应信号；

控制部，所述控制部根据所述停电感应信号的控制来选择性地激活选择信号，并根据所述多个相位检测信号的控制来输出相位调节信号；

10.根据权利要求9所述的交流电压相位同步电路，还包括：变压器，所述变压器接收所述第一交流电源并生成第一内部电源；

电压偏移调节部，所述电压偏移调节部通过调节所述第一内部电源的偏移并重新调整大小并作为第二内部电源输出，并且将所述第二内部电源提供至所述光学相位检测部和所述停电感应部。

11.根据权利要求10所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述电压偏移调节部由多个非反向放大器构成，对所述第二内部电源的偏移和大小进行调节，并利用RC滤波器消除噪音。

12.根据权利要求10所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述光学相位检测部由多个光学开关元件构成；

所述多个光学开关元件被构成为分别地经由第一输入端接收所施加的所述第二内部电源，在第二输入端与第二输入端的接地电压端之间连接有第一电阻，经由第一输入端接收所施加的电源电压，并且在第二输入端与第二输入端的接地电压端之间连接有第二电阻；以及每个所述多个光学开关元件所包含的所述第一电阻的电阻值被设定为不同。

13.根据权利要求12所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述光学开关元件由光电耦合器构成。

14.根据权利要求12所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述光学开关元件由光电MOS构成。

15.根据权利要求10所述的交流电压相位同步电路，其特征在于，所述停电感应部包括：

16.根据权利要求15所述的交流电压相位同步电路，其中，所述整流器包括：

多个二极管，所述多个二极管形成桥式整流电路；以及电容器，所述电容器储存从所述多个二极管输出的信号并作为所述直流电源输出。

说明书全文

交流电压相位同步电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电力控制装置，更具体地涉及一种将交流电压的相位进行同步的技术。

背景技术

[0002] 外部系统电源以正弦波形态进入家庭或工厂等室内。对于像工厂等发生停电时会造成较严重的损失的地方，可以安装UPS(Uninterruptable Power Supply，不间断电源)，当遇到突然的停电时，使用内部储能装置来替代系统电源。即，UPS在外部系统电源切断的情况下，立即替代原有的电源并提供AC电源，但如果施加相位不符的正弦波电源，则可能导致精密机器或装备发生故障或引起火灾等诸多问题。因此，在停电时，需要确认与在哪个地点发生了AC电源供应切断有关的相位信息，才能够对系统的AC电源进行相位同步。UPS通过对停电时供应的AC电压的大小、相位差等进行同步并供应至装备，来获得避免装备发生损失的作用。

[0003] 一般而言，为了实现AC电源的同步化，利用PID控制传感器或利用模拟-数字转换器(ADC)接收并预测系统电压而进行同步化的方法。

[0004] PID控制传感器测量两个数值，根据两个数值的误差并通过控制器来计算下一个动作。PID控制传感器的复杂度高，PID控制传感器的结果值依赖于测量ADC的值，但又无法忽略测量ADC的误差，因此相比于投资，其预期的水平较低。

发明内容

[0005] 本发明提供一种既能够降低复杂性和成本，又能够迅速应对停电状况的交流电压相位同步电路。

[0006] 根据本发明的一个实施例，提供一种交流电压相位同步电路，包括：变压器，将从外部施加的第一交流电源的大小按比例降低并生成第一内部电源；电压偏移调节部，通过调节所述第一内部电源的偏移而消除负电压，通过两次RC滤波器来消除外部噪音，通过将第一内部电源的大小再次降低来形成第二内部电源；光学相位检测部，检测所述第二内部电源的相位并输出相位检测信号；停电感应部，检测所述第一交流电源是否停电并输出停电感应信号；控制部，根据所述相位检测信号来校正第二交流电源的相位，并生成用于根据由所述停电感应部输入的停电感应信号来选择输出第二交流电源以代替第一交流电源的输出控制信号；第二交流电源发生部，从所述控制部接收命令，校正生成第二交流电源；以及选择部，根据来自所述控制部的输出控制信号，输出第一交流电源和第二交流电源中的一个交流电源。

[0007] 根据本发明的另一实施例，提供一种交流电压相位同步电路，包括：光学相位检测部，在检测从外部施加的第一交流电源的相位时，检测相互不同的相位并输出作为多个相位检测信号；停电感应部，检测所述第一交流电源是否停电并输出停电感应信号；控制部，根据所述停电感应信号的控制，选择性地激活选择信号，并根据所述多个相位检测信号来输出相位调节信号；第二交流电源发生部，根据所述相位调节信号的控制，在调节并输出第二交流电源的相位时，以与所述第一交流电源的相位相同的方式生成所述第二交流电源的相位；选择部，根据所述选择信号的控制，输出所述第一交流电源和所述第二交流电源中的任何一个。

[0008] 根据本发明的内容，不仅能够减少构成交流电压相位同步电路的器件个数，降低电路的复杂度，进而减少电路的成本，而且能够减少MCU(Micro Controller Unit，微控制器)的计算量，进而减少MCU的负担。另外，通过引入光学开关元件，由MCU接收相位检测信号，能够防止外部AC电源与用于MCU的操作的内部DC电源之间的短路等。

附图说明

[0009] 图1为根据本发明一个实施例的交流电压相位同步电路；

[0010] 图2a为根据本发明第一实施例的图1的光学相位检测部的结构图；

[0011] 图2b为根据本发明第二实施例的图1的光学相位检测部的结构图；

[0012] 图2c为根据本发明第三实施例的图1的光学相位检测部的结构图；

[0013] 图3a为根据本发明第一实施例的停电感应部的结构图；

[0014] 图3b为根据本发明第二实施例的停电感应部的结构图。

[0015] (附图标记说明)

[0016] 41：整流器

具体实施方式

[0017] 以下，通过参照附图，对本发明的实施例进行详细说明，使在本发明所属技术领域中具备一般知识的人员，能够方便地实施本发明的技术思想。

[0018] 图1为根据本发明一个实施例的交流电压相位同步电路。

[0019] 参照图1，交流电压相位同步电路具备变压器10、电压偏移调节部20、光学相位检测部30、停电感应部40、控制部50、第二交流电源发生部60和选择部70。

[0020] 上述结构的交流电压相位同步电路的具体结构和主要动作如下所述。

[0021] 变压器10接收从外部施加的第一交流电源AC1，生成大小与第一交流电源AC1相比按比例减小了的第一内部电源AC1_1。作为参考，第一交流电源AC1及第一内部电源AC1_1的电压大小程度可以根据不同实施例而变化。

[0022] 电压偏移调节部20通过调节第一内部电源AC1_1的偏移而消除负电压，经过两次RC滤波器而消除第一内部电源AC1_1的噪音，并通过将第一内部电源AC1_1的大小再次降低来输出作为第二内部电源AC1_2。电压偏移调节部20可以构成为多个非反相放大器，能够起到调节第二内部电源AC1_2的偏移及大小并消除噪音的作用。

[0023] 停电感应部40检测第二内部电源AC1_2是否切断，即是否停电，并输出停电感应信号SENSE。即，停电感应部40经由第二内部电源AC1_2检测第一交流电源AC1是否停电，并将检测结果输出作为停电感应信号SENSE。

[0024] 光学相位检测部30检测第二内部电源AC1_2的相位并输出相位检测信号P_DET。光学相位检测部30可以由光学开关元件、能够确定检测相位大小的电阻部(图2a的R1)、迅速反应并输出所检测的相位信号的下拉电阻(图2a的R2)构成。即，能够利用光学开关元件，利用地线将相互不同的电源之间的电流的形成切断，从而保护内部器件。即，光学开关元件在输入级与输出级之间仅通过光线收发信号，输入级与输出级之间没有电流通过。
即，经由光学绝缘，能够保护内部器件。

[0025] 控制部50根据停电感应信号SENSE的控制而选择性地激活选择信号SEL，并根据相位检测信号P_DET来输出相位调节信号P_CTRL。控制部可以通过使用一般的微控制器来构成。

[0026] 第二交流电源发生部60根据相位调节信号P_CTRL的控制，校正第二交流电源AC2的相位。即，第二交流电源发生部60以与第一交流电源AC1的相位相同的方式生成第二交流电源AC2的相位。作为参考，第二交流电源发生部60可以利用将可充电电池中储存的直流电力转换为交流电力的装置等构成。

[0027] 选择部70根据选择信号SEL的控制来输出第一交流电源AC1和第二交流电源AC2中的任何一个。即，选择部70在未发生停电的情况下，将从外部施加的第一交流电源AC1输出作为输出交流电源AC；而在发生了停电的情况下，将内部生成的第二交流电源AC2输出作为输出交流电源AC。此时，第二交流电源AC2的相位与第一交流电源AC1的相位相同，能够确保利用输出交流电源AC运行的装置的稳定性。

[0028] 图2a为根据本发明第一实施例的图1的光学相位检测部的结构图，图2b为根据本发明第二实施例的图1的光学相位检测部的结构图。

[0029] 参照图2a和图2b，光学相位检测部30由具有光学绝缘功能的光学开关元件31、能够确定检测相位的大小的电阻部R1、以及迅速反应并输出所检测的相位信号的下拉电阻R2构成。至于光学开关元件31，经由第一输入端1接收所施加的第二内部电源AC1_2，在第二输入端2与第二输入端的接地电压端AGND之间连接第一电阻R1，经由第一输出端4接收所施加的电源电压VDD，并且在第二输出端3与第二输出端的接地电压端DGND之间连接第二电阻R2。图2a的光学开关元件31由光电耦合器(Photo Coupler)构成，图2b的光学开关元件31由光电MOS(Photo MOS)构成，可以根据不同实施例而利用各种光学开关元件。

[0030] 在光学开关元件31中，当第二内部电源AC1_2达到目标电压电平或更高时，第一输出端4和第二输出端3之间电连接，并从第二输出端3输出相位检测信号(P_DET)。即，当根据第二内部电源AC1_2和第一电阻R1，第一输入端1与第二输入端2之间的电流达到或超过一定水平时，第一输出端4和第二输出端3之间电连接，相位检测信号P_DET成为高电平。此时，当第二内部电源AC1_2的电压达到特定电平时，相位检测信号P_DET成为高电平，因此能够检测第二内部电源AC1_2的特定的相位。

[0031] 作为参考，在本实施例中使用了下拉电阻(图2a的R2)，但根据不同实施例，也可以使用连接在电源电压端VDD与第一输出端4之间连接的上拉电阻，当第一输入端1与第二输入端2之间的电流达到或超过一定水平时，相位检测信号P_DET成为低电平。此时，从第一输出端4输出相位检测信号P_DET。

[0032] 另一方面，当调节第一电阻R1的电阻值时，能够调节第一输入端1与第二输入端2之间的电流，进而能够调节相位检测信号P_DET成为高电平的时刻。即，能够调节需要检测的第二内部电源AC1_2的相位。

[0033] 图2c为根据本发明第三实施例的图1的光学相位检测部的结构图。在图2c的光学相位检测部中，利用多个光学开关元件31_1、31_2和31_3以及分别具有不同电阻值的第一电阻R1_1、R1_2和R1_3)来生成多个相位检测信号P_DET_HIGH、P_DET_CENTER和P_DET_LOW。即，光学相位检测部可以检测第二内部电源AC1_2的相互不同的相位，并且作为多个相位检测信号P_DET_HIGH、P_DET_CENTER和P_DET_LOW输出并提供给控制部50。

[0034] 结果，第二交流电源发生部60能够以使第二交流电源AC2的相位与第一交流电源AC1的相位相同的方式更加精密地进行调节。

[0035] 图3a为根据本发明第一实施例的停电感应部的结构图，图3b为根据本发明第二实施例的停电感应部的结构图。

[0036] 参照图3a和3b，停电感应部40由接收第二内部电源AC1_2并生成直流电源的整流器41和检测直流电源是否达到或超过目标电平并输出停电感应信号SENSE的光学开关元件42构成。

[0037] 在本实施例中，整流器41由形成桥式整流电路的多个二极管D1、D2、D3和D4以及储存从所述多个二极管D1、D2、D3和D4输出的信号并作为直流电源输出的电容器C1构成。

[0038] 在图3a中，在未发生停电的情况下，电容器C1中充有一定电平的直流电源，因此从光学开关元件42的输出端输出的停电感应信号SENSE的电压电平为低电平。在发生了停电的情况下，电容器C1中储存的直流电源放电，从光学开关元件42的输出端输出的停电感应信号SENSE的电压电平成为高电平。

[0039] 另一方面，在图3b中，在未发生停电的情况下，电容器C1中储存有一定电平的直流电源，因此从光学开关元件42的输出端输出的停电感应信号SENSE的电压电平为高电平。在发生了停电的情况下，电容器C1中储存的直流电源放电，从光学开关元件42的输出端输出的停电感应信号SENSE的电压电平成为低电平。

[0040] 即，图3a是利用上拉电阻来输出停电感应信号SENSE的实施例；图3b是利用下拉电阻来输出停电感应信号SENSE的实施例。

[0041] 本发明的实施例的交流电压相位同步电路能够减少构成交流电压相位同步电路的器件的个数，降低电路的复杂度，进而减少电路的成本。另外，能够减少MCU(Micro Controller Unit，微控制器)的计算量，进而减少MCU的负担。另外，通过引入光学开关元件，利用MCU接收相位检测信号，能够防止外部AC电源与用于MCU的操作的内部DC电源之间的短路等。

[0042] 如上所述，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，能够以其他具体形态来实施。因此，上述实施例在所有方面仅为例示，本发明并不仅限于上述实施例。本发明的范围不仅限于上述详细说明，本发明的范围将通过所附的权利要求书限定，所附的权利要求的意义和范围、以及其等价概念导出的所有变更或变形形态均应视为本发明的范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
相位差膜-专利编号CN110799870A	2020-05-11	830
相位差膜-专利编号CN110268293A	2020-05-11	273
相位对齐-专利编号CN109508066A	2020-05-11	364
相位塞-专利编号CN101467466A	2020-05-13	64
相位差膜-专利编号CN100432716C	2020-05-13	801
相位差膜-专利编号CN101529284B	2020-05-13	880
相位差膜-专利编号CN109416426A	2020-05-12	675
相位差膜-专利编号CN105319634B	2020-05-11	684
相位差膜-专利编号CN105319634A	2020-05-12	346
相位差膜-专利编号CN101389987B	2020-05-12	45

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