[发明专利]一种交流固态功率开关的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于交流电气负载控制的固态功率开关的控制方法。

背景技术

在当前的机电控制方法和交流配电系统中，对交流电气负载的开关控制一般 有两种方式：一种是通过传统的机电式电磁继电器、断路器、接触器或机械电气 开关；另一种是使用固态功率电子开关如固态继电器。在交流供电系统中，为了 减少固态功率开关的接通和断开对供电系统和环境的电磁干扰，要求控制方法具 有使固态功率开关在线路电压过零时接通和线路电流过零时断开的功能。目前普 遍使用的固态功率开关为双向可控硅，配以专用的过零检测专用器件。由于该方 法存在着可控硅接通电压降大、自身功耗多、每次过零后都需要一次触发以及因 触发电路的延时原因并不具备真正意义的过零接通等方面的弊病，所以它在中小 功率负载控制的领域有着较大的局限性。

发明内容

本发明涉及一种交流固态功率开关的控制方法，解决了现有技术中存在的可 控硅接通电压降大、自身功耗多、触发次数多等问题。本发明提供一种交流固态 功率开关的控制方法，包括控制信号输入端、二个固态开关MOSFET、负载电流 极性采样电路、负载电压极性采样电路、二个D型触发器、电流采样电阻和隔离 电源，其特征在于，包括如下步骤：

1)将二个固态开关MOSFET串联在交流电源进端，使得二只固态开关 MOSFET的源极S通过电流采样电阻连在一起；

2)将一个固态开关MOSFET的漏极D与交流电源进端Vin连接，此固态开关 MOSFET为负控开关，由负控D型触发器输出的驱动信号Drv-控制其接通或断开； 将另一个固态开关MOSFET的漏极D与功率输出端Vout相连接，此固态开关 MOSFET为正控开关，由正控D型触发器输出的驱动信号Drv+控制其接通或断 开；当正控D型触发器和负控D型触发器输出的驱动信号Drv-和Drv+为零电平时， 正控开关和负控开关均处于关断状态，他们内部的寄生二极管反向阻挡特性，使 负载回路处于断开状态；将双向电压瞬态抑制器的两端分别与负控开关和正控开 关的漏极相连接；

3)将隔离电源输出的辅助激励电源地接在负控开关的源极S上，将控制信号 输入端分别连接到正控D型触发器和负控D型触发器数据端口，控制信号输入端 输出的开关控制信号，控制负载回路接通和断开；

4)电压极性采样电路检测交流电源回路或固态功率开关回路上的交流电压 极性，当该交流电压差为正时，输出信号V+；当该交流电压差为负时，输出信 号V-；

5)电流极性采样电路检测负载回路电流的极性，通过采集采样电阻上的电 压差获得负载回路电流的极性，当该电压差为正时负载回路电流方向为正，输出 信号I+；当该电压差为负时负载回路电流方向为负，输出信号I-；

6)当负载回路的电流或电源回路的电压的极性发生变化时，输出的V+、I+ 信号经过逻辑门电路输出CLK+，CLK+把正控D型触发器数据端口D上的开关控 制信号输出成驱动信号Drv+至正控开关；输出的V-、I-信号经过逻辑门电路输出 CLK-，CLK-把负控D型触发器数据端口D上的开关控制信号输出成驱动信号Drv- 至负控开关；

7)Drv+信号变为高电平，使正控开关开通，Drv+信号变为低电平，使正控 开关关闭，Drv-信号变为高电平，使负控开关开通，Drv-信号变为低电平，使负 控开关关闭。

所述的正控开关为增强型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述的正控开关 和负控开关内分别设有寄生二极管。所述的负控开关为增强型金属氧化物半导体 场效应晶体管。所述的逻辑门电路可以为一个乘法器和一个加法器。所述的逻辑 门电路可以为一个加法器。

本发明的优点在于：本发明通过对交流电气的接通和断开控制，实现一次 触发、自然过零开通和关断的效果，受其他因素干扰小、功耗低。

附图说明

附图1为本发明实施例1的控制原理框图；

附图2是本发明实施例1控制阻性负载的控制波形图；

附图3是本发明实施例1控制容性负载的控制波形图；

附图4是本发明实施例1控制感性负载的控制波形图；

附图5是本发明的实施例2的控制原理框图；

附图6是本发明的实施例2控制感性负载的控制波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。