CN111239460A - 采样电路和电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采样电路和电气设备，其中，采样电路包括：分压器件，用于接入电气设备的供电信号并进行分压，分压处理后的信号确定为采样信号，采样信号输入至控制器的采样信号输入端；反向保护组件快速放电组件，用于供电信号采样端在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号，快速放电组件连接于电气设备的供电信号采样端与地线之间。通过本发明的技术方案，能够在供电信号掉电时，快速释放掉分压器件上负载的电能，且进一步地降低了检测掉电的响应时间，有利于进一步地降低电气设备的故障率。

Description

采样电路和电气设备

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种采样电路和一种包含该采样电路的电气设备。

背景技术

在逆变电路中，如图1所示，常规的高压采样电路一般采用电阻分压方式对电气设备进行采样，考虑到功耗和散热等因素，一般选用阻值大于100KΩ的多个电阻(图1所示的电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5……和电阻Rn，n为大于或等于5的正整数)串联进行分压，但是，多个串联电阻的累加电阻阻值偏大，导致结果是滤波时间长，动态响应延迟大。

相关技术中，上电时，由于电气设备的电机没有启动，没有严重的电气隐患，但是在电气设备掉电时，特别是电机还在运行时，电机由于惯性继续旋转，会反向发电，反向发电的电压可能超过采样电路和控制器中的功率器件的耐受值，而现有的高压采样电路，由于采样电路的分压电阻的阻值过大，且动态响应延迟大，不能及时检测到掉电，因此，控制器不能做相应的保护措施，可能导致功率器件因浪涌电压过大而烧毁或失效。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种采样电路。

本发明的另一个目的在于提供一种包含该采样电路的电气设备。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的技术方案，提供了一种采样电路，采样电路连接于电气设备的供电信号采样端与控制器的采样信号输入端之间，包括：分压器件，用于接入电气设备的供电信号并进行分压，分压处理后的信号确定为采样信号，采样信号输入至控制器的采样信号输入端；反向保护组件快速放电组件，用于供电信号采样端在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号，快速放电组件连接于电气设备的供电信号采样端与地线之间。

在该技术方案中，通过在采样电路中设置快速放电组件，一方面，快速放电组件，可以在电压降低时，快速将供电信号采样端的电能释放掉，另一方面，控制器可以及时监测到供电信号的中断(即电气设备掉电)，并进行相应处理，如零矢量停机，从而降低了电气设备、控制器和采样电路的故障率。优选地，快速放电组件采用低阻抗的电子元件组成。

其中，上述控制器可以是MCU、CPU、DSP、单片机和嵌入式设备等具备逻辑计算功能的器件，采样信号经过若干个串联的分压器件(阻抗通常大于或等于100KΩ)分压后，输入至控制器进行反馈控制。

在上述技术方案中，快速放电组件具体包括：单向导通器件，用于在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号采样端，分压器件所在的线路中设有一个采样端，采样端连接至控制器的采样信号输入端，其中，采样信号经采样端输出至控制器的采样信号输入端，单向导通器件连接于采样端与电气设备的供电信号采样端之间。

在该技术方案中，通过在快速放电组件中设置单向导通器件，单向导通器件通常为一些具备PN结结构的电子器件，具备导通压降低、功耗低和导通阻抗低等特点，因此，在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号。

在上述技术方案中，优选地，单向导通器件的阴极连接至电气设备的供电信号采样端，单向导通器件的阳极连接至采样端。

在该技术方案中，通过设置单向导通器件的阴极连接至电气设备的供电信号采样端，单向导通器件的阳极连接至采样端，形成由地线与电气设备的供电信号采样端之间的放电回路，以快速释放分压器件上负载的供电信号。

在上述技术方案中，优选地，快速放电组件还包括：第一限流器件，第一限流器件串联于采样端与电气设备的供电信号采样端之间，并且第一限流器件与单向导通器件串联连接。

在该技术方案中，通过在快速放电组件中设置第一限流器件，能够有效地降低尖峰信号对单向导通器件造成的冲击，进一步地提高快速放电组件的可靠性和使用寿命。

在上述技术方案中，优选地，第一限流器件串联于单向导通器件的阴极与电气设备的供电信号采样端之间，和/或第一限流器件串联于单向导通器件的阳极与采样端之间。

在该技术方案中，通过设置第一限流器件串联于单向导通器件的阴极与电气设备的供电信号采样端之间，和/或第一限流器件串联于单向导通器件的阳极与采样端之间，能够有效地降低来自控制器或电气设备的尖峰信号对单向导通器件的干扰，从而进一步地提高快速放电组件的可靠性和使用寿命。

在上述任一技术方案中，优选地，采样电路还包括：采样保持组件，用于对采样端输出的采样信号进行保持，还用于对采样端输出的采样信号进行滤波，其中，采样保持组件串联与采样端与地线之间。

在该技术方案中，通过设置采样保持组件对采样端输出的采样信号进行保持，以及对采样端输出的采样信号进行滤波，对于采样分析过程而言，设置采样保持组件来滤波能够有效地降低交流噪声，进而提高控制器对采样信号进行比较判断的准确性，且采样保持电路能够实现稳压，进而进一步地提高了控制器的抗干扰特性和可靠性。

在上述技术方案中，优选地，所述分压器件中的一个分压电阻串联于所述采样端与地线之间，所述采样保持组件与所述分压电阻并联。

在上述技术方案中，优选地，采样电路还包括：钳位组件，用于对采样端输出的采样信号进行限位，其中，钳位组件包括依次串联的直流源、第一二极管、第二二极管和地线，第一二极管与第二二极管之间的公共端连接至控制器的采样信号输入端，第一二极管的阴极连接至直流源，第一二极管的阳极连接至第二二极管的阴极，第二二极管的阳极接地。

在该技术方案中，通过设置钳位组件对采样端输出的采样信号进行限位，能够有效地避免采样信号过高时，对控制器的采样信号输入端和内部功率元件的冲击和干扰，进一步地降低了控制器的故障率。

其中，控制器的采样信号输入端的最大电压信号为直流源与第一二极管的导通电压之和。

在上述任一技术方案中，优选地，采样电路还包括：第二限流器件，用于对采样端输出的采样信号进行限流，其中，第二限流器件串联于采样端与控制器的采样信号输入端之间。

在该技术方案中，通过设置采样电路还包括第二限流器件，用于对采样端输出的采样信号进行限流，能够有效地降低采样信号中包含的尖峰信号，进而降低尖峰信号对控制器的采样信号输入端的干扰和冲击。

根据本发明的第二方面的技术方案，提供了一种电气设备，包括：如第一方面的技术方案中任一项的采样电路；驱动控制电路，驱动控制电路的指定端作为供电信号采样端，且连接至采样电路的采样信号输入端。

在该技术方案中，通过在电气设备内设置上述采样电路和驱动控制电路，驱动控制电路的指定端作为供电信号采样端，且连接至采样电路的采样信号输入端，能够提高采样电路的可靠性和安全性，进而使得电气设备的闭环反馈更加可靠和准确。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了现有技术中的采样电路的拓扑示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的采样电路的拓扑示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图2示出了根据本发明的一个实施例的采样电路的拓扑示意图。

如图2所示，根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种采样电路100，包括：分压器件，用于接入电气设备的供电信号并进行分压，分压处理后的信号确定为采样信号，采样信号输入至控制器MCU的采样信号输入端UAD；反向保护组件快速放电组件，用于供电信号采样端HVDC在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号，快速放电组件连接于电气设备的供电信号采样端HVDC与地线GND之间。

通过在采样电路100中设置快速放电组件，一方面，快速放电组件，地线GND可以在电压降低时，快速将供电信号采样端HVDC的电能释放掉，另一方面，控制器MCU可以及时监测到供电信号的中断(即电气设备掉电)，并进行相应处理，如零矢量停机，从而降低了电气设备、控制器MCU和采样电路100的故障率。优选地，快速放电组件采用低阻抗的电子元件组成。

其中，上述控制器MCU可以是MCU、CPU、DSP、单片机和嵌入式设备等具备逻辑计算功能的器件，采样信号经过若干个串联的分压器件(阻抗通常大于或等于100KΩ)分压后，输入至控制器MCU进行反馈控制。

另外，分压器件作为一个统称，具体包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5……和电阻Rn等，n为大于或等于5的正整数。

在上述技术方案中，快速放电组件具体包括：单向导通器件D0，用于在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号地线GND供电信号采样端HVDC，分压器件所在的线路中设有一个采样端SAM，采样端SAM连接至控制器MCU的采样信号输入端UAD，其中，采样信号经采样端SAM输出至控制器MCU的采样信号输入端UAD，单向导通器件D0连接于采样端SAM与电气设备的供电信号采样端HVDC之间。

在该技术方案中，通过在快速放电组件中设置单向导通器件D0，单向导通器件D0通常为一些具备PN结结构的电子器件，具备导通压降低、功耗低和导通阻抗低等特点，因此，在电气设备掉电时，释放分压器件上负载的供电信号。

在上述技术方案中，优选地，单向导通器件D0的阴极连接至电气设备的供电信号采样端HVDC，单向导通器件D0的阳极连接至采样端SAM。

在该技术方案中，通过设置单向导通器件D0的阴极连接至电气设备的供电信号采样端HVDC，单向导通器件D0的阳极连接至采样端SAM，形成由地线GND与电气设备的供电信号采样端HVDC之间的放电回路，以快速释放分压器件上负载的供电信号。

在上述技术方案中，优选地，快速放电组件还包括：第一限流器件RX，第一限流器件RX串联于采样端SAM与电气设备的供电信号采样端HVDC之间，并且第一限流器件RX与单向导通器件D0串联连接。

在该技术方案中，通过在快速放电组件中设置第一限流器件RX，能够有效地降低尖峰信号对单向导通器件D0造成的冲击，进一步地提高快速放电组件的可靠性和使用寿命。

在上述技术方案中，优选地，第一限流器件RX串联于单向导通器件D0的阴极与电气设备的供电信号采样端HVDC之间，和/或第一限流器件RX串联于单向导通器件D0的阳极与采样端SAM之间。

在该技术方案中，通过设置第一限流器件RX串联于单向导通器件D0的阴极与电气设备的供电信号采样端HVDC之间，和/或第一限流器件RX串联于单向导通器件D0的阳极与采样端SAM之间，能够有效地降低来自控制器MCU或电气设备的尖峰信号对单向导通器件D0的干扰，从而进一步地提高快速放电组件的可靠性和使用寿命。

在上述任一技术方案中，优选地，采样电路100还包括：采样保持组件C，用于对采样端SAM输出的采样信号进行保持，还用于对采样端SAM输出的采样信号进行滤波，其中，采样保持组件C串联与采样端SAM与地线GND之间。

在该技术方案中，通过设置采样保持组件C对采样端SAM输出的采样信号进行保持，以及对采样端SAM输出的采样信号进行滤波，对于采样分析过程而言，设置采样保持组件C来滤波能够有效地降低交流噪声，进而提高控制器MCU对采样信号进行比较判断的准确性，且采样保持电路能够实现稳压，进而进一步地提高了控制器MCU的抗干扰特性和可靠性。

在上述技术方案中，优选地，所述分压器件中的一个分压电阻R2串联于所述采样端SAM与地线GND之间，所述采样保持组件C与所述分压电阻并联。

在上述技术方案中，优选地，采样电路100还包括：钳位组件，用于对采样端SAM输出的采样信号进行限位，其中，钳位组件包括依次串联的直流源VCC、第一二极管D1、第二二极管D2和地线GND，第一二极管D1与第二二极管D2之间的公共端连接至控制器MCU的采样信号输入端UAD，第一二极管D1的阴极连接至直流源VCC，第一二极管D1的阳极连接至第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接地。

在该技术方案中，通过设置钳位组件对采样端SAM输出的采样信号进行限位，能够有效地避免采样信号过高时，对控制器MCU的采样信号输入端UAD和内部功率元件的冲击和干扰，进一步地降低了控制器MCU的故障率。

其中，控制器MCU的采样信号输入端UAD的最大电压信号为直流源VCC与第一二极管D1的导通电压之和。

在上述任一技术方案中，优选地，采样电路100还包括：第二限流器件R1，用于对采样端SAM输出的采样信号进行限流，其中，第二限流器件R1串联于采样端SAM与控制器MCU的采样信号输入端UAD之间。

在该技术方案中，通过设置采样电路100还包括第二限流器件R1，用于对采样端SAM输出的采样信号进行限流，能够有效地降低采样信号中包含的尖峰信号，进而降低尖峰信号对控制器MCU的采样信号输入端UAD的干扰和冲击。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提供了一种采样电路和电气设备，通过在采样电路中设置快速放电组件，一方面，快速放电组件，可以在电压降低时，快速将供电信号采样端的电能释放掉，另一方面，控制器可以及时监测到供电信号的中断(即电气设备掉电)，并进行相应处理，如零矢量停机，从而降低了电气设备、控制器和采样电路的故障率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种采样电路，所述采样电路连接于电气设备的供电信号采样端与控制器的采样信号输入端之间，其特征在于，所述采样电路还包括：

分压器件，用于接入所述电气设备的供电信号并进行分压，分压处理后的信号确定为采样信号，所述采样信号输入至所述控制器的采样信号输入端；

快速放电组件，用于供电信号采样端在所述电气设备掉电时，释放所述分压器件上负载的供电信号，所述快速放电组件连接于所述电气设备的供电信号采样端与地线之间。

2.根据权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述快速放电组件具体包括：

单向导通器件，用于在所述电气设备掉电时，释放所述分压器件上负载的供电信号采样端，所述分压器件所在的线路中设有一个采样端，所述采样端连接至所述控制器的采样信号输入端，

其中，所述采样信号经所述采样端输出至所述控制器的采样信号输入端，所述单向导通器件连接于所述采样端与所述电气设备的供电信号采样端之间。

3.根据权利要求2所述的采样电路，其特征在于，

所述单向导通器件的阴极连接至所述电气设备的供电信号采样端，所述单向导通器件的阳极连接至所述采样端。

4.根据权利要求3所述的采样电路，其特征在于，所述快速放电组件还包括：

第一限流器件，所述第一限流器件串联于所述采样端与所述电气设备的供电信号采样端之间，并且所述第一限流器件与所述单向导通器件串联连接。

5.根据权利要求4所述的采样电路，其特征在于，

所述第一限流器件串联于所述单向导通器件的阴极与所述电气设备的供电信号采样端之间，和/或所述第一限流器件串联于所述单向导通器件的阳极与所述采样端之间。

6.根据权利要求2所述的采样电路，其特征在于，

采样保持组件，用于对所述采样端输出的采样信号进行保持，还用于对所述采样端输出的采样信号进行滤波，

其中，所述采样保持组件串联与所述采样端与所述地线之间。

7.根据权利要求6所述的采样电路，其特征在于，

所述分压器件中的一个分压电阻串联于所述采样端与地线之间，所述采样保持组件与所述分压电阻并联。

8.根据权利要求7所述的采样电路，其特征在于，还包括：

钳位组件，用于对所述采样端输出的采样信号进行限位，

其中，所述钳位组件包括依次串联的直流源、第一二极管、第二二极管和地线，所述第一二极管与所述第二二极管之间的公共端连接至所述控制器的采样信号输入端，所述第一二极管的阴极连接至所述直流源，所述第一二极管的阳极连接至所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极接地。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的采样电路，其特征在于，还包括：

第二限流器件，用于对所述采样端输出的采样信号进行限流，

其中，所述第二限流器件串联于所述采样端与所述控制器的采样信号输入端之间。

10.一种电气设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的采样电路；

驱动控制电路，所述驱动控制电路的指定端作为供电信号采样端，且连接至所述采样电路的采样信号输入端。

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