CN105356438B - 一种直流高电压过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流高电压过压保护电路，包括分压降压电阻组、电压比较芯片和光电耦合器；所述分压降压电阻组由两个以上电阻组成，且至少一个电阻串联在电压比较芯片的正极电压输入端上，和至少一个电阻并接在电压比较芯片上；所述电压比较芯片的输出端与光电耦合器初级引脚连接，所述光电耦合器次级引脚上连接有供电电源。这样，该过压保护电路的分压降压电阻组中并接在电压比较芯片上的电阻既是分压降压的负载电阻，也是光电耦合器初级发光二极管的限流电阻，无须再产生一个电源来给光电耦合器的初级供电，整个电路的工作电流下降一半，功耗也就下降一半，有功损耗大大降低，而且电路简化，成本降低，保护精度和可靠性高，具有很高的性价比。

Description

一种直流高电压过压保护电路

【技术领域】

本发明属于过压保护电路技术领域，尤其涉及一种直流高电压过压保护电路。

【背景技术】

电力有源滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿)，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。

电力有源滤波器的原理：通过外部互感器采集电流信号送至控制电路的谐波分离模块，该模块将基波成分分离，将谐波成分送至调节和监测模块。该模块会将采集到的系统谐波成分和电力有源滤波器本身已发出的补偿电流比较，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。

【发明内容】

但是，申请人发现根据电力有源滤波器的工作原理，不管是高压还是低压的，其内部都会产生一个或几个电压很高的直流电压(低压电力有源滤波器的直流电压约为800V，高压电力有源滤波器的功率单元直流电压约为1000V，)，而这些直流电压的稳定度是影响补偿效果的一个重要因素。因此，需要准确控制这些直流电压的稳定。目前这些直流电压的稳定由MCU来控制，如果MCU异常运行或程序跑飞，电压将会升得很高，极有可能损坏造成储能电容器爆炸。因此，这些电压必须有硬件保护电路，如果电压过高，则立即停止电力有源滤波器的工作；但是现在的电力有源滤波器的直流电压保护电路都是使用霍尔元件采样将高电压变换成低电压信号再进行保护，其缺点是直流功率损耗大，工作可靠性不高，而且硬件成本高。

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种无须产生一个电源来给光电耦合器的初级供电，有功损耗大大降低，而且电路得以简化，成本降低，保护精度高，可靠性高，具有很高的性价比的直流高电压过压保护电路。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：

一种直流高电压过压保护电路，包括分压降压电阻组、电压比较芯片和光电耦合器；其中，所述分压降压电阻组由两个以上电阻组成，且至少一个电阻串联在电压比较芯片的正极电压输入端上，和至少一个电阻并接在电压比较芯片上；所述电压比较芯片的输出端与光电耦合器初级引脚连接，所述光电耦合器次级引脚上连接有供电电源。

进一步地，所述分压降压电阻组由电阻R1～R5组成，其中电阻R1～R4串联连接在电压比较芯片的正极电压输入端上，所述电阻R5并接在电压比较芯片上。

进一步地，所述电压比较芯片的输入端还并接有稳压二极管D3。

进一步地，所述稳压二极管D3的稳压值为8V。

进一步地，所述电压比较芯片的输入端和输出端还分别并接有电容器C1和电容器C2。

进一步地，所述电压比较芯片是采用CMOS结构设计的型号为XC61CN5001的电压比较芯片，所述光电耦合器是型号为PS2502的光电耦合器。

本发明的有益效果如下：

本发明通过上述技术方案，其分压降压电阻组中并接在电压比较芯片上的电阻既是分压降压的负载电阻，也是光电耦合器初级发光二极管的限流电阻，因此无须再产生一个电源来给光电耦合器的初级供电，这种设计使得整个电路的工作电流下降一半，功耗也就下降一半，有功损耗比使用霍尔元件大大降低，而且电路得以简化，成本降低，保护精度高，可靠性高，具有很高的性价比。

【附图说明】

图1是本发明所述一种直流高电压过压保护电路实施例的电路结构示意图；

图2是本发明所述一种直流高电压过压保护电路实施例中电压比较芯片的电路结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图2所示：

本发明实施例提供了一种直流高电压过压保护电路，包括分压降压电阻组1、电压比较芯片2和光电耦合器3；其中，所述分压降压电阻组1由两个以上电阻组成，且至少一个电阻串联在电压比较芯片2的正极电压输入端上，和至少一个电阻并接在电压比较芯片2上；具体结构可以为：所述分压降压电阻组1由电阻R1～R5组成，其中电阻R1～R4串联连接在电压比较芯片2的正极电压输入端上，所述电阻R5并接在电压比较芯片2上。所述电压比较芯片2可以是采用CMOS结构设计的型号为XC61CN5001的电压比较芯片(工作电流极小，约为1μA,基本不消耗电流。)，所述光电耦合器3可以是型号为PS2502的光电耦合器，而且电压比较芯片2的输出端与光电耦合器3初级引脚连接，所述光电耦合器3次级引脚上连接有供电电源。

本发明所述直流高电压过压保护电路的工作时，首先输入的高电压被分压降压电阻组1进行分压降压处理，此时并接在电压比较芯片2上的电阻会分得降压后的部分电压(如电阻R5上分得的电压约为0.00998倍输入电压)；然后电压比较芯片2将该并接电阻分得的电压与检测电压VDF(电压比较芯片2将内部产生一个很低的参考电压Vref)进行比较，若并接电阻分得的电压低于检测电压VDF，电压比较芯片2的输出端输出电压为0，此时分压降压电阻组1产生的电流流经光电耦合器3的初级引脚，光电耦合器3的次级引脚之间的三极管导通，输出低电平保护(PROTECT)信号；相反，若并接电阻分得的电压高于检测电压VDF，输出高电平保护(PROTECT)信号；此时输出保护(PROTECT)信号既可以作为电力有源滤波器内部的跳闸信号，也可以作为内部的MCU输入的故障信号。

这样，本发明所述直流高电压过压保护电路的分压降压电阻组1中并接在电压比较芯片2上的电阻(电阻R5)既是分压降压的负载电阻，也是光电耦合器3初级发光二极管的限流电阻，因此无须再产生一个电源来给光电耦合器3的初级供电，这种设计使得整个电路的工作电流下降一半，功耗也就下降一半，有功损耗比使用霍尔元件大大降低，而且电路得以简化，成本降低，保护精度高(经过测试，输入电压的测量范围为0～1300V，过压保护值为1020V，保护精度优于正负1.5％)，可靠性高，具有很高的性价比。

作为本发明一优选方案，所述电压比较芯片2的输入端还并接有稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的稳压值可以为8V。这样，当分压降压电阻组1中并接在电压比较芯片2上的电阻(电阻R5)左端的电压超过8V时导通，保护电压比较芯片2不被损坏，而且若输入高电压接反时，稳压二极管D3也会正向导通，同样使得电压比较芯片2不至于输入过高的反向电压而损坏。这样，本发明所述直流高电压过压保护电路性能更稳定、更可靠，过压保护效果更佳。

作为本发明又一优选方案，所述电压比较芯片2的输入端和输出端还分别并接有电容器C1和电容器C2，所述电容器C1和电容器C2均为滤波电容；这样，即可在衰减输入电压中的瞬态脉冲干扰，大大提高保护精度，进一步提高过压保护性能的稳定性和可靠性。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种直流高电压过压保护电路，其特征在于：包括分压降压电阻组(1)、电压比较芯片(2)和光电耦合器(3)；其中，所述分压降压电阻组(1)由电阻R1～R5组成，其中电阻R1～R4串联连接在电压比较芯片(2)的正极电压输入端上，所述电阻R5并接在电压比较芯片(2)上；所述电压比较芯片(2)的输出端与光电耦合器(3)初级引脚连接，所述光电耦合器(3)次级引脚上连接有供电电源；所述电压比较芯片(2)的输入端并接有电容器C1和稳压二极管D3，输出端并接有电容器C2，所述稳压二极管D3的稳压值为8V，且电压比较芯片(2)用于对并接在其上的电阻分得的电压与内部产生一个参考电压Vref进行比较，使直流高电压过压保护电路输出低电平保护信号或高电平保护信号。

2.根据权利要求1所述的直流高电压过压保护电路，其特征在于：所述光电耦合器(3)是型号为PS2502的光电耦合器。