CN101187678B - 一种变频器输出电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器输出电压检测电路，一种变频器输出电压检测电路，包括U、V、W三相输出电压端和实现三相输出电压中的VU、VW检测电压端，还包括连接在所述U、V、W三相输出电压端和所述VU、VW检测电压端之间的第一～第六分压电阻(R11，R12，R13，R2，R31，R32)、第一～第三滤波电容(C11，C12，C13)以及第一、二比较放大器(U1，U2)。本发明通过在现有技术的基础上作了改进，在不影响电路性能的前提下，将兆欧级电阻的个数减少到原来的2/3，降低了成本，简化了三相输出电压差分检测电路，减小了产品的体积和降低产品的成本，同时也提高了产品的竞争力。

Description

一种变频器输出电压检测电路 

技术领域

本发明涉及变频器输出电压检测技术，特别涉及一种变频器输出电压检测电路。 

背景技术

在变频器、UPS、电源等的产品设计或其它工业应用中，经常需要对三相交流电压进行实时检测，以实现监测和控制的需要，现有的方法一般都是采用兆欧级电阻跨接在强电和控制电路之间，以实现二者的绝缘隔离和分压，在电路的形式上采用差分的方式，各个电压的检测则对应各自的差分电路，如图1所示。 

该电路实现三相输出电压中的VU、VW的电压检测，其中U、V、W为三相输出电压，VU、VW为该电路输出的检测电压，VU、VW是进入DSP(或MCU)的AD转换输入。该电路主要包括U、V和V、W输出电压中的兆欧级电阻R77～R94，电容C60～C67，二极管D1～D2以及比较放大器U3。U输出端分别与电阻R72～R77串联，V输出端分别与电阻R78～R83串联，电容C60并接在电阻R77和电阻R83的输出端，同时电阻R77的输出端与互相串联的两个二极管D1的中间节点连接后接在比较放大器U3的负端，电阻R90和电阻R91串联后再于电容C65串联。电阻R90、R91与电容C65的中间节点接地GND，两端并接在电阻R83的输出端并与分别串联的两个二极管D2的中间节点连接，连接后接在比较放大器U3的正端，比较放大器的输出端与电阻R94串联，串联后为VU电路输出的检测电压。电容C67并接于比较放大器U3的负输入端和比较放大器U3、电阻R94的中间节点；电阻R92和R93串联后并接于比较放大器U3的负输入端和电阻R94的输出端；电容C66并接于比较放大器U3的负输入端和电阻R94的输出端。同理，三相输出电压中的VW的电压检测的电路跟VU的电压检测的电路一样。

这种方式的电路不足之处在于电路中兆欧级电阻太多，电路的成本很高；另外由于兆欧级电阻在PCB布局中应放在强电一端，在布局设计中必须考虑安规矩距离等因素，会造成PCB的成本增加，同时装置的体积也会相应增加，结构设计的成本也会同步增加，而且也会影响到产品的小型化设计。 

本发明的目的在于提供一种变频器输出电压检测电路，以解决现有电路中兆欧级电阻太多、PCB成本增加等缺陷。 

本发明的技术方案是：一种变频器输出电压检测电路，包括U、V、W三相输出电压端和实现三相输出电压中的VU、VW电压检测的检测电压端，还包括连接在所述U、V、W三相输出电压端和所述VU、VW检测电压端之间的第一～第六分压电阻(R11，R12，R13，R2，R31，R32)、第一～第三滤波电容(C11，C12，C13)以及第一、二比较放大器(U1，U2)； 

所述第一分压电阻R11与所述U输出电压端串联，所述第二分压电阻R12与所述V输出电压串联，所述第三分压电阻R13与所述W输出电压串联，所述第一滤波电容C11并接在所述第一分压电阻R11和所述第二分压电阻R12的输出端，所述第二滤波电容C12并接在所述第二分压电阻R12和第三分压电阻R13的输出端，所述第三滤波电容C13并接在所述第一滤波电容C11和所述第二滤波电容C12的输出端，所述第四分压电阻R2的一端接于所述第一分压电阻R11和所述第三分压电阻R13交接的节点上，另一端接地；所述第五分压电阻R31一端接于所述第一分压电阻R11和所述第一滤波电容C11交接的节点上，另一端接于所述第一比较放大器U1的输出端以及VU检测电压端；所述第一比较放大器U1的负输入端也接于所述第一分压电阻R11和所述第一滤波电容C11交接的节点上，正输入端接于所述第一滤波电容C11和所述第二滤波电容C12交接的节点上；所述第六分压电阻R32一端接于所述第三分压电阻R13和所述第三滤波电容C13交接的节点上，另一端接于所述第二比较放大器U2的输出端以及VW检测电压端；所述第二比较放大器U2的负 输入端也接于所述第三分压电阻R13和所述第三滤波电容C13交接的节点上，正输入端与所述第一比较放大器U1的正输入端连接。 

本发明中，还包括第四～第八滤波电容(C2，C31，C41，C32，C42)、第一～第六保护二极管(D11，D12，D21，D22，D31，D32)以及第七～第八分压电阻(R41，R42)，所述第一、第二保护二极管(D11，D12)一端均接电源，另一端均接所述第一分压电阻R11和所述第一滤波电容C11交接的节点上；所述第二、三保护二极管(D21，D22)一端均接电源，另一端均接所述第二分压电阻R12和所述第二滤波电容C12交接的节点上；所述第四、五保护二极管(D31，D32)一端均接电源，另一端均接所述第三分压电阻R13与所述第二滤波电容C12交接的节点上；所述第七分压电阻R41与所述第一比较放大器U1的输出端连接；所述第五分压电阻R31和所述第五滤波电容C31均并接在所述第一比较放大器U1的负输入端和所述第七分压电阻R41的输出端之间；所述第六滤波电容C41并接在所述第一比较放大器U1的负输入端和所述第一比较放大器U1的输出端之间；所述第八分压电阻R42与所述第二比较放大器U2的输出端连接；所述第六分压电阻R32和所述第七滤波电容C32均并接在所述第二比较放大器U2的负输入端和所述第八分压电阻R42的输出端之间；所述第八滤波电容C42并接在所述第二比较放大器U2的负输入端和所述第二比较放大器U2的输出端之间；所述第四滤波电容(C2)与所述第四分压电阻(R2)并联。 

本发明中，还包括第四～第八滤波电容(C2，C31，C41，C32，C42)和第七～第八分压电阻(R41，R42)；所述第七分压电阻R41与所述第一比较放大器U1的输出端连接；所述第五分压电阻R31和所述第五滤波电容C31均并接在所述第一比较放大器U1的负输入端和所述第七分压电阻R41的输出端之间；所述第六滤波电容C41并接在所述第一比较放大器U1的负输入端和所述第一比较放大器U1的输出端之间；所述第八分压电阻R42与所述第二比较放大器U2的输出端连接；所述第六分压电阻R32和所述第七滤波电容C32均并接在所述第二比较放大器U2的负输入端和所述第八分压电阻R42的输出端之间；所述第八滤波电容C42并接在所述第二比较放大器U2的负输入端和所述 第二比较放大器U2的输出端之间；所述第四滤波电容(C2)与所述第四分压电阻(R2)并联。 

本发明中，还包括第四滤波电容C2、第六滤波电容C41、第八滤波电容C42、第一～六保护二极管(D11，D12，D21，D22，D31，D32)以及第七～第八分压电阻(R41，R42)，所述第一、第二保护二极管(D11，D12)一端均接电源，另一端均接所述第一分压电阻R11和所述第一滤波电容C11交接的节点上；所述第二、三保护二极管(D21，D22)一端均接电源，另一端均接所述第二分压电阻R12和所述第二滤波电容C12交接的节点上；所述第四、五保护二极管(D31，D32)一端均接电源，另一端均接所述第三分压电阻R13与所述第二滤波电容C12交接的节点上；所述第七分压电阻R41与所述第一比较放大器U1的输出端连接；所述第五分压电阻R31并接在所述第一比较放大器U1的负输入端和所述第七分压电阻R41的输出端之间；所述第六滤波电容C41并接在所述第一比较放大器U1的负输入端和所述第一比较放大器U1的输出端之间；所述第八分压电阻R42与所述第二比较放大器U2的输出端连接；所述第六分压电阻R32并接在所述第二比较放大器U2的负输入端和所述第八分压电阻R42的输出端之间；所述第八滤波电容C42并接在所述第二比较放大器U2的负输入端和所述第二比较放大器U2的输出端之间；所述第四滤波电容(C2)与所述第四分压电阻(R2)并联。 

本发明中，所述第一分压电阻R11、第二分压电阻R12、第三分压电阻R13第四分压电阻R2、第五分压电阻R31以及第六分压电阻R32均包括至少一个串联的电阻。 

本发明中，在电路中的电阻的参数满足以下关系： 

R2＝R32＝R31； 

R11＝R12＝R13。 

本发明通过在现有技术的基础上作了改进，在不影响电路性能的前提下，将兆欧级电阻的个数减少到原来的2/3，降低了成本，简化了三相输出电压差分检测电路，减小了产品的体积和降低产品的成本，同时也提高了产品的竞争力。 

附图说明

图1是现有技术中的检测电路的电路结构原理图； 

图2是本发明所述变频器输出电压检测电路的电路结构原理图； 

图3是本发明一个实施例中变频器输出电压检测电路的电路结构原理图； 

图4是本发明另一个实施例中变频器输出电压检测电路的电路结构原理图； 

图5是本发明又一个实施例中变频器输出电压检测电路的电路结构原理图； 

图6是本发明又一个实施例中变频器输出电压检测电路的电路结构原理图； 

图7是本发明又一个实施例中变频器输出电压检测电路的电路结构原理图。 

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。 

如图2所示，一种变频器输出电压检测电路，包括U、V、W三相输出电压端和实现三相输出电压中的VU、VW检测电压端，还包括连接在U、V、W三相输出电压端和VU、VW检测电压端之间的第一～第六分压电阻(R11，R12，R13，R2，R31，R32)、第一～第三滤波电容(C11，C12，C13)以及第一、二比较放大器(U1，U2)；第一分压电阻R11与U输出电压端串联，第二分压电阻R12与V输出电压串联，第三分压电阻R13与W输出电压串联，第一滤波电容C11并接在第一分压电阻R11和第二分压电阻R12两端，第二滤波电容C12并接在第二分压电阻R12和第三分压电阻R13两端，第三滤波电容C13并接在第一分压电阻R11和第三分压电阻R13两端，第四分压电阻R2的一端接于第一滤波电容C11和第二滤波电容C12交接的节点上，另一端接地；第五分压电阻R31一端接于第一分压电阻R11和第一滤波电容C11交 接的节点上，另一端接于第一比较放大器U1的输出端；第一比较放大器U1的负输入端也接于第一分压电阻R11和第一滤波电容C11交接的节点上，正输入端接于第一滤波电容C11和第二滤波电容C12交接的节点上；第六分压电阻R32一端接于第三分压电阻R13和第三滤波电容C13交接的节点上，另一端接于第二比较放大器U2的输出端；第二比较放大器U2的负输入端也接于第三分压电阻R13和第三滤波电容C13交接的节点上，正输入端与第一比较放大器U1的正输入端连接。 

如图3所示，除了包括上述电路以外，在本发明的一个优选实施例中，还可以包括第四～第八滤波电容(C2，C31，C41，C32，C42)、第一～六保护二极管(D11，D12，D21，D22，D31，D32)以及第七～第八分压电阻(R41，R42)，第一、第二保护二极管(D11，D12)一端均接电源，另一端均接第一分压电阻R11和第一滤波电容C11交接的节点上；第二、三保护二极管(D21，D22)一端均接电源，另一端均接第二分压电阻R12和第二滤波电容C12交接的节点上；第四、五保护二极管(D31，D32)一端均接电源，另一端均接第三分压电阻R13与第二滤波电容C12交接的节点上；第七分压电阻R41与第一比较放大器U1的输出端连接；第五分压电阻R31和第五滤波电容C31均并接在第一比较放大器U1的负输入端和第七分压电阻R41的输出端之间；第六滤波电容C41并接在第一比较放大器U1的负输入端和第一比较放大器U1的输出端之间；第八分压电阻R42与第二比较放大器U2的输出端连接；第六分压电阻R32和第七滤波电容C32均并接在第二比较放大器U2的负输入端和第八分压电阻R42的输出端之间；第八滤波电容C42并接在第二比较放大器U2的负输入端和第二比较放大器U2的输出端之间。 

需要说明的是，上述第一分压电阻R11、第二分压电阻R12、第三分压电阻R13第四分压电阻R2、第五分压电阻R31以及第六分压电阻R32均包括一个或至少一个以上串联的电阻。 

例如，如图4～图7所示，第一分压电阻R11可以由电阻R72～R77串联而成，第二分压电阻R12可以由电阻R78～R83串联而成，第三分压电阻R13可以由电阻R84～R89串联而成，第四分压电阻R2可以由电阻R90～R91串联 而成，第五分压电阻R31可以由电阻R92～R93串联而成，第六分压电阻R32可以由电阻R95～R96串联而成。 

上述中，电路中器件功能如下： 

分压电阻R72～R89，实现分压和隔离强电的作用；电容C11、C12、C13实现线间滤波；二极管D11、D12、D21、D22、D31、D32是运放输入保护二极管，避免输入过电压使得运放饱和；比较放大器U1、U2，实现差分比例放大的功能；电容C31、C41、C32、C42实现滤波和提高抗干扰能力；R41、R42抑制运放输出振荡。 

电路中的电阻器件的参数满足以下关系： 

R90+R91＝R95+R96＝R92+R93； 

R72+R73+R74+R75+R76+R77＝R87+R79+R80+R81+R82+83＝R84+R85+R86+R87+R88+R89 

若令V的电压为U_{I_V}，U的电压为U_{I_U}，W的电压为U_{I_W}，VU的电压为U_{O_VU}，VW的电压为U_{O_VW}，那么 

$U_{O\_\mathrm{VU}}=\frac{(U_{I\_V}-U_{I\_U})\×(R90+R91)}{R78+R79+R80+R81+R82+R83}$

$U_{O\_\mathrm{VW}}=\frac{(U_{I\_V}-U_{I\_W})\×(R90+R91)}{R78+R79+R80+R81+R82+R83}$

从中分析可得到以下结论：U_{O_VU}的电压仅与U_{I_V}和U_{I_U}有关，而与U_{I_W}无关；U_{O_VW}仅与U_{I_V}和U_{I_W}有关，而与U_{I_U}无关。 

另外，本发明可根据电路的具体需要可实现多种优选实施例，如图4-图7所示。图4中的电路是在图3的电路的基础上，将第一分压电阻R11由电阻R72～R77组成，第二分压电阻R12由电阻R78～R83组成，第三分压电阻R13由电阻R84～R89组成，第四分压电阻R2由电阻R90～R91组成，第五分压电阻R31由电阻R92～R93组成，第六分压电阻R32由电阻R95～R96组成。 

图5中的电路是在图4的电路的基础上，去掉保护二极管D11、D12、D21、D22、D31、D32，同样能够实现本发明所述变频器输出电压检测的功能，只 是如果输入过电压会使得比较放大器过于饱和，甚至会烧坏。同理，图6中的电路也在图4的电路的基础上，去掉电容C31和电容C32，也并不影响本发明所述变频器输出电压检测的功能，只是电路的抗干扰能力有所下降。图7中的电路也在图4的电路的基础上，去掉电容C41和电容C42，也并不影响本发明所述变频器输出电压检测的功能，只是电路的抗干扰能力有所下降。 

综上所述，本发明通过在现有技术的基础上作了改进，在不影响电路性能的前提下，将兆欧级电阻的个数减少到原来的2/3，降低了成本，简化了三相输出电压差分检测电路，减小了产品的体积和降低产品的成本，同时也提高了产品的竞争力。 

Claims (6)

1.一种变频器输出电压检测电路，包括U、V、W三相输出电压端和实现三相输出电压中的VU、VW电压检测的检测电压端，其特征在于，还包括连接在所述U、V、W三相输出电压端和所述VU、VW检测电压端之间的第一～第六分压电阻(R11，R12，R13，R2，R31，R32)、第一～第三滤波电容(C11，C12，C13)以及第一、二比较放大器(U1，U2)；

所述第一分压电阻(R11)与所述U相输出电压端串联；

所述第二分压电阻(R12)与所述V相输出电压端串联；

所述第三分压电阻(R13)与所述W相输出电压端串联；

所述第一滤波电容(C11)并接在所述第一分压电阻(R11)和所述第二分压电阻(R12)的输出端；

所述第二滤波电容(C12)并接在所述第二分压电阻(R12)和第三分压电阻(R13)的输出端；

所述第三滤波电容(C13)并接在所述第一分压电阻(R11)和所述第三分压电阻(R13)的输出端；

所述第四分压电阻(R2)的一端接于所述第一滤波电容(C11)和所述第二滤波电容(C12)的中间节点，另一端接地；

所述第五分压电阻(R31)一端接于所述第一分压电阻(R11)和所述第一滤波电容(C11)交接的节点上，另一端接于所述第一比较放大器(U1)的输出端以及VU检测电压端；

所述第一比较放大器(U1)的负输入端也接于所述第一分压电阻(R11)和所述第一滤波电容(C11)交接的节点上，正输入端接于所述第一滤波电容(C11)和所述第二滤波电容(C12)交接的节点上；

所述第六分压电阻(R32)一端接于所述第三分压电阻(R13)和所述第三滤波电容(C13)交接的节点上，另一端接于所述第二比较放大器(U2)的输出端以及VW检测电压端；

所述第二比较放大器(U2)的负输入端也接于所述第三分压电阻(R13)和所述第三滤波电容(C13)交接的节点上，正输入端与所述第一比较放大器(U1)的正输入端连接。 

2.根据权利要求1所述的一种变频器输出电压检测电路，其特征在于，还包括第四～第八滤波电容(C2，C31，C41，C32，C42)、第一～第六保护二极管(D11，D12，D21，D22，D31，D32)以及第七～第八分压电阻(R41，R42)；

所述第一、第二保护二极管(D11，D12)一端均接电源，另一端均接所述第一分压电阻(R11)和所述第一滤波电容(C11)交接的接点上；

所述第三、四保护二极管(D21，D22)一端均接电源，另一端均接所述第二分压电阻(R12)和所述第二滤波电容(C12)交接的接点上；

所述第五、六保护二极管(D31，D32)一端均接电源，另一端均接所述第三分压电阻(R13)与所述第二滤波电容(C12)交接的接点上；

所述第七分压电阻(R41)与所述第一比较放大器(U1)的输出端连接；

所述第五分压电阻(R31)和所述第五滤波电容(C31)均并接在所述第一比较放大器(U1)的负输入端和所述第七分压电阻(R41)的输出端之间；

所述第六滤波电容(C41)并接在所述第一比较放大器(U1)的负输入端和所述第一比较放大器(U1)的输出端之间；

所述第八分压电阻(R42)与所述第二比较放大器(U2)的输出端连接；

所述第六分压电阻(R32)和所述第七滤波电容(C32)均并接在所述第二比较放大器(U2)的负输入端和所述第八分压电阻(R42)的输出端之间；

所述第八滤波电容(C42)并接在所述第二比较放大器(U2)的负输入端和所述第二比较放大器(U2)的输出端之间；

所述第四滤波电容(C2)与所述第四分压电阻(R2)并联。

3.根据权利要求1所述的一种变频器输出电压检测电路，其特征在于，还包括第四～第八滤波电容(C2，C31，C41，C32，C42)和第七～第八分压电阻(R41，R42)；

所述第七分压电阻(R41)与所述第一比较放大器(U1)的输出端连接；

所述第五分压电阻(R31)和所述第五滤波电容(C31)均并接在所述第一比较放大器(U1)的负输入端和所述第七分压电阻(R41)的输出端之间；

所述第六滤波电容(C41)并接在所述第一比较放大器(U1)的负输入端 和所述第一比较放大器(U1)的输出端之间；

所述第八分压电阻(R42)与所述第二比较放大器(U2)的输出端连接；

所述第六分压电阻(R32)和所述第七滤波电容(C32)均并接在所述第二比较放大器(U2)的负输入端和所述第八分压电阻(R42)的输出端之间；

所述第八滤波电容(C42)并接在所述第二比较放大器(U2)的负输入端和所述第二比较放大器(U2)的输出端之间；

所述第四滤波电容(C2)与所述第四分压电阻(R2)并联。

4.根据权利要求1所述的一种变频器输出电压检测电路，其特征在于，还包括第四滤波电容(C2)、第六滤波电容(C41)、第八滤波电容(C42)、第一～六保护二极管(D11，D12，D21，D22，D31，D32)以及第七～第八分压电阻(R41，R42)；

所述第一、第二保护二极管(D11，D12)一端均接电源，另一端均接所述第一分压电阻(R11)和所述第一滤波电容(C11)交接的节点上；

所述第三、四保护二极管(D21，D22)一端均接电源，另一端均接所述第二分压电阻(R12)和所述第二滤波电容(C12)交接的节点上；

所述第五、六保护二极管(D31，D32)一端均接电源，另一端均接所述第三分压电阻(R13)与所述第二滤波电容(C12)交接的节点上；

所述第七分压电阻(R41)与所述第一比较放大器(U1)的输出端连接；

所述第五分压电阻(R31)并接在所述第一比较放大器(U1)的负输入端和所述第七分压电阻(R41)的输出端之间；

所述第六滤波电容(C41)并接在所述第一比较放大器(U1)的负输入端和所述第一比较放大器(U1)的输出端之间；

所述第八分压电阻(R42)与所述第二比较放大器(U2)的输出端连接；

所述第六分压电阻(R32)并接在所述第二比较放大器(U2)的负输入端和所述第八分压电阻(R42)的输出端之间；

所述第八滤波电容(C42)并接在所述第二比较放大器(U2)的负输入端和所述第二比较放大器(U2)的输出端之间；

所述第四滤波电容(C2)与所述第四分压电阻(R2)并联。 

5.根据权利要求2，3或4所述的一种变频器输出电压检测电路，其特征在于，所述第一分压电阻(R11)、第二分压电阻(R12)、第三分压电阻(R13)第四分压电阻(R2)、第五分压电阻(R31)以及第六分压电阻(R32)均包括至少一个串联的电阻。

6.根据权利要求5所述的一种变频器输出电压检测电路，其特征在于，在电路中的电阻的参数满足以下关系：

R2＝R32＝R31；

R11＝R12＝R13。 

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