CN107543956B - 励磁系统同步信号调理电路及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步信号处理技术，本发明公开了一种励磁系统同步信号调理电路，其具体包括分压电路和调理电路，所述分压电路、调理电路依序连接，所述分压电路包括分压电阻，所述分压电阻一端接同步测量对象的交流主回路，一端接地；所述调理电路包括放大回路、滤波电路、整形电路，所述放大回路、滤波电路和整形电路依序连接。交流高电压经分压和接地处理，结合调理电路，就可以输出可供后续的其他控制器直接使用的AD板采样用的同步电压和移相控制需要的同步方波。对分压电路进行配置，即可用于不同额定交流电压。

Description

励磁系统同步信号调理电路及其实现方法

技术领域

本发明涉及同步信号调理电路技术领域，尤其涉及励磁系统同步信号调理电路及其实现方法。

背景技术

高压大功率整流器和逆变器等电力半导体变换器中，通常使用移相控制技术来达到交流/直流或直流/交流变换目的。移相控制时必须采集变换器的交流电压作为同步信号。一般采用变压器降压和隔离的方式来采集同步信号。

随着电力半导体变换器主回路电压的升高，同步变压器的方式带来一定问题：每个工程需单独订购不同规格的变压器，小批量生产的同步变压器难以保证质量；因变换的电压比值较高，一级变压器不能满足要求，通常需要使用两级变压器才能得到需要的弱电等级；同步变压器还需要搭配另外的滤波、调理电路才能得到合格的信号供控制系统使用；变压器安装体积大，导致系统设计不灵活。

发明内容

针对现有技术中的同步信号调理电路存在变压器质量难以保证，变压器体积大、设计不灵活的技术问题，本发明公开了一种励磁系统同步信号调理电路及其实现方法。

本发明的具体实现方式如下：

一种励磁系统同步信号调理电路，其具体包括分压电路和调理电路，所述分压电路、调理电路依序连接，所述分压电路包括分压电阻，所述分压电阻一端接同步测量对象的交流主回路，一端接地；所述调理电路包括放大回路、滤波电路、整形电路，所述放大回路、滤波电路和整形电路依序连接。主回路的交流高电压经分压和接地处理，结合调理电路，就可以输出可供后续的其他控制器直接使用的AD板采样用的同步电压和移相控制需要的同步方波。对分压电路进行配置，即可用于不同额定交流电压；对于不同的测量对象电压等级，输出到AD板的测量电压幅值范围不变。

更进一步地，上述调理电路包括同步信号输出电路和电压测量信号输出电路，所述滤波电路、整形电路形成同步信号输出电路。

更进一步地，上述电压测量信号输出电路包括滤波器和运算放大器，所述滤波器和运算放大器依序连接。

更进一步地，上述分压电路和调理电路都设置在同一块电路板上。设置在同一块电路板上，生产成本低，不需要变压器，就能实现分压，降低了成本，同时体积也大幅度地减小。

更进一步地，上述励磁系统同步信号调理电路输出的电压测量信号与大地之间无电气隔离。

本发明还公开了一种同步信号调理电路的实现方法，其具体包括以下的步骤：步骤一、分压电路和接地回路一起构成前端处理环节，将需要测量的高电压处理为安全的低电压；步骤二、分压后得到的低电压送给放大回路；步骤三、放大回路的输出送给滤波回路和整形电路（比如方波整形电路），输出同步信号；步骤四、放大回路的输出还送给滤波和运放电路，输出电压测量信号。最后输出可供后续的其他控制器直接使用的AD板采样用的同步电压和移相控制需要的同步方波。对分压电路进行配置，即可用于不同额定交流电压；对于不同的电压等级，输出到AD板的测量电压幅值范围不变。

更进一步地，上述的整形电路为方波整形电路。

通过采用以上的技术方案，本发明具有以下的有益效果：由于没有采用同步变压器，避免了变压器带来的同步相位误差，同时避免了同步变压器绝缘不合格或绝缘老化的风险，也降低了设备体积。本发明的同步信号调理电路可用于高压大功率整流器和逆变器。

在结构上，通过在线路板上简单的配置，就可适用于不同的额定交流电压，从几十伏到高达几千伏的范围，涵盖常见的工业用电流变换器。配置后，对于不同的电压等级，输出到AD板的测量电压幅值范围不变，可最大程度利用AD芯片的采样精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的同步信号调理电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，很显然，下文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，比如本发明中的分压电阻可以为任意多个。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体的其中一个实施例

一种励磁系统同步信号调理电路，其具体包括分压电路和调理电路，所述分压电路、调理电路依序连接，所述分压电路包括分压电阻，所述分压电阻一端接同步测量对象的交流主回路，一端接地；所述调理电路包括运算放大器、滤波器、整形电路，所述运算放大器、滤波器和整形电路依序连接。主回路的交流高电压经分压和接地处理，结合调理电路，就可以输出可供后续的其他控制器直接使用的AD板采样用的同步电压和移相控制需要的同步方波。在分压电路进行配置，即可用于不同额定交流电压；对于不同的电压等级，输出到AD板的测量电压幅值范围不变。

本发明中的回路无电气隔离并接地，降低了成本和体积，同时还保证了电路的安全性。

图1为本发明的同步信号调理电路的电路结构示意图。高压交流电经过分压电路分压，分压电阻的一端接同步测量对象的交流主回路，一端接地，从而得到低电压。如图1所示，其中101为三相交流高压电，102为低压直流工作电源，103端口输出同步信号，104端口输出电压测量信号。105为分压电阻，一端直接接同步测量对象的交流主回路，一端接地。106为第一运算放大电路、107为滤波电路、108为方波整形电路、109为第二运算放大电路。

另外的一个实施例

在上述实施例的基础上，分压电路和调理电路都设置在同一块电路板上。设置在同一块电路板上，生产成本低，不需要变压器，就能实现分压，降低了成本，同时体积也大幅度地减小。根据不同的需要能够实现不同的分压效果，从而控制调理电路上的电压值。

由于取消了同步变压器，避免了同步变压器绝缘不合格或绝缘老化的风险；对控制设备制造厂来说，制造线路板的质量控制比变压器容易。集成化的设计，使设备体积减小很多。同步变压器的精度低，并造成信号移相。本电路的精度比同步变压器方案高，并且信号移相可控。可以批量生产，通过电路板的设置来适应不同工程。

本发明还公开了一种同步信号调理电路的实现方法，其具体包括以下的步骤：步骤一、分压电路和接地回路一起构成前端处理环节，将需要测量的高电压处理为安全的低电压；步骤二、分压后得到的低电压送给放大回路；步骤三、放大回路的输出送给滤波回路和方波整形电路，输出同步信号；步骤四、放大回路的输出还送给滤波和运放电路，输出电压测量信号。最后输出可供后续的其他控制器直接使用的AD板采样用的同步电压和移相控制需要的同步方波。分压电路进行配置，即可用于不同额定交流电压；对于不同的电压等级，输出到AD板的测量电压幅值范围不变。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种励磁系统同步信号调理电路，其特征在于具体包括分压电路和调理电路，所述分压电路、调理电路依序连接，所述分压电路包括分压电阻，所述分压电阻一端接同步测量对象的交流主回路，一端接地；所述调理电路包括放大回路、滤波电路、整形电路，所述放大回路、滤波电路和整形电路依序连接；交流主回路的交流高电压经分压和接地处理，结合调理电路，输出可供后续的其他控制器直接使用的AD板采样用的同步电压和移相控制需要的同步方波；同时在分压电路进行配置用于不同额定交流电压；对于不同的电压等级，输出到AD板的测量电压幅值范围不变，所述励磁系统同步信号调理电路输出的电压测量信号与大地之间无电气隔离；

所述调理电路包括同步信号输出电路和电压测量信号输出电路，所述滤波电路、整形电路形成同步信号输出电路；所述电压测量信号输出电路包括滤波器和运算放大器，所述滤波器和运算放大器依序连接。

2.如权利要求1所述的励磁系统同步信号调理电路，其特征在于所述分压电路和调理电路都设置在同一块电路板上。

3.如权利要求1所述的励磁系统同步信号调理电路，其特征在于所述整形电路为方波整形电路。

4.一种励磁系统同步信号调理电路的实现方法，其特征在于，所述实现方法是基于权利要求1-3中任一励磁系统同步信号调理电路实现的，其具体包括以下的步骤：步骤一、分压电路和接地回路一起构成前端处理环节，将需要测量的高电压处理为安全的低电压；步骤二、分压后得到的低电压送给放大回路；步骤三、放大回路的输出送给滤波回路和整形电路，输出同步信号；

所述放大回路的输出还送给滤波和运放电路，输出电压测量信号；所述输出的电压测量信号与大地之间无电气隔离。

5.如权利要求4所述的励磁系统同步信号调理电路的实现方法，其特征在于所述整形电路为方波整形电路。

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