[发明专利]高压交流与低压交流和低压直流三电源共地的电路

说明书

技术领域

本发明属电器控制电源技术领域，具体涉及一种高压交流电源与其所产生的低压交流电源和低压直流电源三电源共地的电路。

背景技术

在低压电器小功率相控技术中，高电压的交流负载往往需要根据各种信号进行退出运行或投入运行的控制。产生和处理控制信号所需的低压直流电源通常由全波或者半波整流获得。获得这种控制用低压直流电源的方法有四种：第一种是直接对高电压交流电源进行整流，再通过开关电源技术将高压直流电源变成低压直流电源；第二种是直接对高电压交流电源进行整流，再通过电阻降压和稳压二极管（或者三端稳压模块）稳压获得低压直流电源；第三种是先通过电容降压后整流，再由电阻降压和稳压二极管（或者三端稳压模块）稳压，获得低压直流电源；第四种是通过变压器降压、经整流后获得低压直流电源。在控制电路用的低压直流电源的负载电流较小的情况下，为了提高从交流电源到低压直流电源的转换效率，应选择交流电容降压后整流的方式。

双向晶闸管通常被用作高压交流电源负载投入运行和退出运行的电力半导体相控器件。晶闸管的阴极要与控制电路用的低压直流电源的负极接在一起（或称共地，即两个或两个以上的电路模块有公共的连接点）。能够做到这一点的有半波整流和变压器降压整流。半波整流电容器降压效果差不能使用，只能用电阻器降压或者电阻电容并联支路降压。因降压电阻器的损耗较大，从降低能耗的要求出发，采用电阻器降压的半波整流不适用。若采用变压器降压整流方式，因变压器的损耗较大，也不是最佳技术途径。采用电容器降压，再经桥式或全波整流可获得低压直流电源，但低压直流电源的负极不能与晶闸管的阴极共地。一种共地的办法是，在低压直流电源之后，再采用直流隔离电源，使隔离后的低压直流电源的负极能够与晶闸管的阴极共地。但是隔离电源的效率较低，造价较高。如此一来，要使控制用低压直流电源负极与晶闸管的阴极共地，只有采用变压器降压整流和低压直流隔离电源的办法，这两种办法的效率和成本都比较高。

为了调节高压交流电源负载的功率，或者使高压交流电源的负载投入和退出运行，通常采用相控晶闸管。要通过调节晶闸管的导通延迟角来达到调节高压交流电源负载的目的，就必须获得高压交流电源的频率和相位角的信号，因此需要有与高压交流电源同频率同相位同波形的低压交流电源。也就是在高效率获得低压直流电源的同时，还必须高效率地获得与高压交流电源同频率同相位同波形的低压交流电源。

更进一步，来自高压交流电源的低压交流电源的信号还必须能够与控制电路用的低压直流电源的负极共地，以便控制电路获得相位控制信号。

通过上述分析可见，要能够对低压电器实现经济适用的高质量控制，对电电路有如下要求：一是要功耗小、体积小、成本低；二是能高效率地获得低压直流电源和低压交流电源；三是低压交流电源与低压直流电源必须能够共地，以便产生相控信号；四是低压直流电源、低压交流电源、高压交流电源三者必须能够共地，或者是低压直流电源、低压交流电源、控制高压交流负载的控制器件必须能够共地。

目前能够满足第三个和第四个要求的技术途径，有变压器方式和低压直流隔离电源方式，但变压器体积大，成本高，功耗大；低压直流隔离电源的方式，虽然能够解决晶闸管的阴极与隔离后的低压直流电源的共地问题，但同样是成本高，而且需要自激振荡，对小信号电路有电磁干扰。

使用具有电气隔离功能的继电器，或者使用光电隔离控制的晶闸管控制高压交流电源的负载，能使低压直流电源与高压交流电源有电气隔离的性能。使用这两种方法控制高压交流电源负载，虽然方便解决共地问题，但继电器和光电耦合晶闸管的成本高，体积大。

只要使用晶闸管控制高压交流电源的负载，高压交流电源与低压直流电源就不是电气隔离的，而且并不是所有的控制电路都必须与高压交流电源进行电气隔离。