CN111579860A - 对变频器输出电压进行采集的电路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对变频器输出电压进行采集的电路装置。该装置包括分压模块、直流转换模块、A/D转换模块、光电转换模块和控制模块。其中所述分压模块配置用于接收所述变频器输出的交流电并对所述交流电进行分压和降压处理。所述直流转换模块配置用于将经所述分压模块处理之后的交流电转换为直流电。所述A/D转换模块配置用于将所述直流转换模块输出的模拟电信号转换为数字电信号。所述光电转换模块配置用于进行光电转换。以及所述控制模块配置用于与所述A/D转换模块和所述变频器进行信息交互。本发明的电路装置可以精确地采集变频器的输出电压和输出频率等信息，从而提高了变频器的变频系统的控制精度。
Description
技术领域
本发明一般地涉及变频器控制领域。更具体地，本发明涉及一种对变频器输出电压进行采集的电路装置。
背景技术
变频器作为电动机的驱动设备，为了保证电动机长期可靠运行，变频器的输出电压需要保持稳定。同时为了适应不同电动机转速的需求，需要调整变频器输出到电动机的电压和频率。
基于以上原因，需要精确地对变频器输出的电压和频率等信息进行采集和监控，并且将采集到的信息传送到变频器的变频控制系统，以便进行分析、比较和判断，进而控制变频器输出的电压和频率。目前，对变频器输出的电压和频率等信息的采集通常利用电压传感器或者电压互感器所构成的设备来进行。但是这些采集设备或方法中有的采样监测的实时性比较差；有的设备成本较高且体积较大；还有一些设备应用范围较小，不适合大范围输出频率的变频器的应用。
另外现有技术中，也有采用非传感器或者非互感器的设备进行采集的方案，但是利用这些方案所采集的数据精度不够，并且在采集的过程中不能实现电气隔离，从而容易把高压信号引入到变频器的变频控制系统。而且现有技术中的采集板在满足装配需求的情况下，不能满足高压采样的电气间隙和爬电距离。
发明内容
为解决上述背景技术中的一个或多个问题，本发明提供了一种对变频器输出电压进行采集的电路装置。该电路装置采用降压、交直流转换等方法将变频器输出的强电转换为弱电，并且利用光电转换技术将变频器的变频控制系统与该电路装置进行电气隔离，从而避免了高压信号进入变频控制系统，进而提高了该电路装置的采集精度并且保护了变频控制系统。
具体地，本发明公开了一种对变频器输出电压进行采集的电路装置。该装置包括分压模块、直流转换模块、A/D转换模块、光电转换模块和控制模块。其中所述分压模块配置用于接收所述变频器输出的交流电并对所述交流电进行分压和降压处理。所述直流转换模块配置用于将经所述分压模块处理之后的交流电转换为直流电。所述A/D转换模块配置用于将所述直流转换模块输出的模拟电信号转换为数字电信号。
所述光电转换模块包括第一光电转换电路，其配置用于:1)将所述A/D转换模块输出的数字电信号转换为光信号并向所述控制模块输出；2)将所述控制模块输出的光信号转换为数字电信号并向所述A/D转换模块输出。所述控制模块配置用于：1)接收并处理所述光电转换模块发送来的光信号，并且将处理结果向所述变频器输出；2)向所述A/D转换模块输出控制信号，以便对其进行控制。
在一个实施例中，所述分压模块包括由多个高压无感晶圆电阻组成的电阻分压电路，以便对所述变频器输出的交流电进行分压和取样。
在另一个实施例中，组成所述电阻分压电路的多个高压无感晶圆电阻采取串联的方式进行连接，并且所述变频器的三相输出端的每一端对应连接一个所述电阻分压电路。
在又一个实施例中，所述直流转换模块包括差分运算电路、电压基准电路和跟随滤波电路。其中所述差分运算电路配置用于接收经所述分压模块处理之后的交流电，以便对所述交流电的共模干扰进行抑制。所述电压基准电路配置用于进行直流电压转换并且向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压；以及所述跟随滤波电路配置用于将所述差分运算电路输出并叠加所述基准电压的直流电进行电压跟随和滤波，以便对所述直流电进行缓冲和去除噪声。
在另一个实施例中，所述电压基准电路包括稳压电路、运算放大电路和滤波电路。其中所述稳压电路配置用于对输入电压进行限压和稳定电压的操作。所述运算放大电路配置用于对直流电压进行转换，以便向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压。以及所述滤波电路配置用于对所述运算放大电路输出的电压信号执行去除噪声的操作。
在一个实施例中，本发明的所述电路装置还包括电压限幅模块。其位于所述分压模块和所述差分运算电路之间，并且配置用于限制输入到所述差分运算电路输入端的电压值，以便对所述差分运算电路进行保护。
在另一个实施例中，所述电压限幅模块是将二极管接入到正负电源所构成的桥式电压限幅电路，以便执行限幅操作。在一个实施例中，所述A/D转换模块采用SPI接口与所述控制模块进行通信。
在另一个实施例中，所述控制模块包括第二光电转换电路和控制器。其中所述第二光电转换电路配置用于:1)将所述第一光电转换电路发送来的光信号转换为电信号，并且将转换后的电信号向所述控制器输出；2)将所述控制器发送来的控制电信号转换为光信号，并且将转换后的光信号向所述第一光电转换电路输出。所述控制器配置用于：1)接收并处理所述第二光电转换电路发送来的电信号，并且将处理结果向所述变频器输出；2)根据处理结果向所述第二光电转换电路发送控制电信号，以便对所述A/D转换模块进行控制。
在一个实施例中，本发明的所述电路装置还包括电源管理模块。其配置用于进行电源管理以及直流电压转换，以便对所述电路装置中的各模块进行供电。
本发明的电路装置较好的解决了目前对变频器输出电压和频率等信息进行采集的诸多问题，其具有体积小、成本低、采集信号稳定可靠和抗干扰能力强等优点。同时，本发明的电路装置还具有电源防插反、过流保护和短路保护等功能。另外，本发明的电路装置的形状独特，既能满足高压采样时的电气间隙和爬电距离，又能满足装配需求。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，可以更好地理解本发明的上述特征，并且其众多目的、特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可根据这些附图获得其他的附图，其中:
图1是示出根据本发明实施例的电路装置的组成框图；
图2是示出根据本发明实施例的电路装置的具体组成框图；
图3是示出根据本发明实施例的电路装置的电路原理图；
图4是示出根据本发明实施例的电路装置的电压基准电路的电路原理图；以及
图5是示出根据本发明实施例的电源管理模块的部分电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
图1是示出根据本发明实施例的电路装置100的组成框图。为了便于理解本发明的电路装置与变频器之间的连接关系，图1中还绘出了变频器，其分别与分压模块101和控制模块105相连接。
如图1所示，本发明的电路装置100包括分压模块101、直流转换模块102、A/D转换模块103、光电转换模块104和控制模块105。所述分压模块配置用于接收所述变频器输出的交流电并对所述交流电进行分压和降压处理。所述直流转换模块配置用于将经所述分压模块处理之后的交流电转换为直流电。所述A/D转换模块配置用于将所述直流转换模块输出的模拟电信号转换为数字电信号。
进一步地，本发明的电路装置的光电转换模块配置用于两方面的作用。一方面，将所述A/D转换模块输出的数字电信号转换为光信号并向所述控制模块输出；另一方面，将所述控制模块输出的光信号转换为数字电信号并向所述A/D转换模块输出。所述控制模块配置用于两方面的作用。一方面，配置用于接收并处理所述光电转换模块发送来的光信号，并且将处理结果向所述变频器输出；另一方面，向所述A/D转换模块输出控制信号，以便对其进行控制。下面简要说明本发明的电路装置的工作原理。
首先，由分压模块采集变频器输出给电动机的三相高压交流电，经过分压模块的分压和降压处理之后转换成低压三相交流电，并且输出给直流转换模块。然后，直流转换模块对该低压三相交流电进行进一步的电压转换和处理，进而向A/D转换模块输出直流模拟信号。接着，由A/D转换模块对其接收到的直流模拟信号进行抽样、量化和编码等处理，以便将直流模拟电信号转换成数字电信号并且向光电转换模块输出。
进一步地，光电转换模块接收到A/D转换模块发送来的数字电信号后，将该信号转换成光信号，以便进行电气隔离，并且将转换后的光信号向控制模块发送。所述控制模块在收到光电转换模块发送来的光信号之后，对其进行处理。首先，将该光信号转换为电信号，然后对该电信号进行分析、比较和判决等处理，并且将处理之后得到的结果发送给变频器的变频控制系统。最后，由变频控制系统控制改变变频器输出的频率和电压值。同时，控制模块还可以根据对所述电信号的处理结果向A/D转换模块发送控制命令，进而控制所述A/D转换模块。
图2是示出根据本发明实施例的电路装置200的具体组成框图。这里需要指出的是，图2中的电路装置200可以理解为图1中的电路装置100的一种示例性的实现方式。因此，结合图1所描述的电路装置100的细节也同样适用于图2中的电路装置200的描述。下面将结合图2来描述本发明的电路装置的组成和工作原理。
如图2所示，在一个实施例中，所述分压模块201可以进一步具体化为由多个高压无感晶圆电阻组成的电阻分压电路，以便对所述变频器输出的交流电进行分压和取样。其中组成所述电阻分压电路的多个高压无感晶圆电阻采取串联的方式进行连接，并且所述变频器的三相输出端的每一端对应连接一个所述电阻分压电路。
本发明的电路装置采用了高压无感晶圆电阻对变频器输出的三相交流电进行取样。与一般电阻相比，高压无感晶圆电阻具有以下优点：首先电阻本身的电感值很小，因此其频率响应特性优异，除可广泛用于交、直流电路外，还适用于中、高频电路中。其次高压无感晶圆电阻的伏安特性为线性，其电气性能稳定，耐高压并且过载能力强，特别适用于间歇式供电和脉冲大电流的电路。另外晶圆电阻在功能上、机械结构上、电气特性上和安全性上，都明显优于贴片电阻和晶片电阻。
在一个实施例中，本发明的电路装置还可以包括电压限幅模块202，其位于所述分压模块和所述差分运算电路之间，并且配置用于限制输入到所述差分运算电路输入端的电压值，以便对所述差分运算电路进行保护。作为一个具体的实施方式，所述电压限幅模块可以是将二极管接入到正负电源所构成的桥式电压限幅电路。如图2所示，本发明的所述电压限幅模块可以包括三个所述电压限幅电路，其分别与三个电阻分压电路相连接，以便将所述电阻分压电路输出到差分运算电路的输入端的电压值控制在安全范围内，进而对差分运算电路进行保护。
在一个实施例中，所述直流转换模块203可以包括差分运算电路、电压基准电路和跟随滤波电路。其中所述差分运算电路配置用于接收经所述分压模块处理并且经过电压限幅电路限压之后的交流电，以便对所述交流电的电压进行精确的转换，进而将强电转换成弱电。同时，其还可以对共模干扰进行抑制。
所述电压基准电路配置用于进行直流电压转换并且向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压。如图2所示，所述电压基准电路可以产生两个基准电压，其中的一个基准电压加载到差分运算电路的输出端，另外一个基准电压加载到A/D转换模块。当基准电压加载到所述差分运算电路的输出端时，该基准电压与差分运算电路输出的弱交流电相叠加，使得叠加之后的电压值为正，从而将弱交流电转换成直流电。该直流电是幅值连续变化的模拟信号。进一步，所述直流电经过跟随滤波电路进行电压跟随和滤波，以便对所述直流电进行缓冲和去除噪声。
在另一个实施例中，所述电压基准电路包括稳压电路、运算放大电路和滤波电路。其中所述稳压电路配置用于对输入电压进行限压和稳定电压的操作。所述运算放大电路配置用于对直流电压进行转换，以便向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压。所述滤波电路配置用于对所述运算放大电路输出的电压信号执行去除噪声的操作。
在一个实施例中，本发明的电路装置还可以包括A/D转换电路204，其配置用于将跟随滤波电路输出的直流模拟电信号转换为数字电信号。A/D转换的作用是将时间和幅值连续的模拟信号转换为时间和幅值均离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程中有的是合并进行的，例如，取样和保持，而量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。
在另一个实施例中，所述A/D转换电路采用SPI接口与所述控制模块进行通信。SPI表示串行外设接口(“Serial Peripheral Interface”)，其是一种高速、同步并且支持全双工通信的4线通信总线。因其硬件功能很强，所以与SPI有关的软件比较简单，这样使得中央处理器(“CPU”)有更多的时间去处理其他事务，从而提高了系统效率。而且，由于SPI通信只使用四根线，节约了芯片的管脚，从而可以方便的进行印刷电路板(“PCB”)的布局，由此节省了PCB的空间。在通信时，SPI总线以主从方式进行工作，通常由一个主模块和一个或多个从模块组成，由主模块选择一个从模块进行同步通信，从而完成数据的交换。
在另一个实施例中，所述光电转换模块可以包括第一光电转换电路205。所述第一光电转换电路配置用于两方面的作用。一方面，将所述A/D转换电路发送来的数字电信号转换为光信号，并且将转换后的光信号向所述控制模块输出；另外一方面，将控制模块发送来的光信号转换为电信号，并且将转换后的电信号向所述A/D转换电路输出。
在又一个实施例中，所述控制模块206可以包括第二光电转换电路和控制器。其中所述第二光电转换电路配置用于两方面的作用。一方面，将所述第一光电转换电路发送来的光信号转换为电信号，并且将转换后的电信号向所述控制器输出；另一方面，将所述控制器发送来的控制电信号转换为光信号，并且将转换后的光信号向所述第一光电转换电路输出。所述控制器配置用于两方面的作用，一方面，接收并处理所述第二光电转换电路发送来的电信号，并且将处理结果向所述变频器输出；另一方面，根据处理结果向所述第二光电转换电路发送控制电信号，以便对所述A/D转换电路进行控制。
在又一个实施例中，本发明的电路装置还可以包括电源管理模块207，其配置用于进行电源管理以及直流电压转换，以便对所述电路装置中的各模块进行供电。所述电源管理模块还具有电源防插反、过流保护和短路保护等功能。
图3是示出根据本发明实施例的电路装置的电路原理图。可以理解的是，图3所示电路装置是图2中所示电路装置200的一种示例性电路实现。并且，图3中虚框所示的电路模块名称与图2中相对应。因此，上述关于图2中所示电路装置的描述同样也适用于图3中所示电路装置的描述。下面结合图3，详细地描述本发明的电路装置的组成和工作原理。
为了便于本领域技术人员能够更好的理解本发明的功能和结构，下面将按照本发明的电路装置在工作过程中信号的流向依次对各电路模块进行描述。如图3所示，用于驱动电动机的变频器输出的高压三相交流电从端口X1、X2和X3输出，电阻分压电路分别连接高压三相交流电的三个端口X1、X2和X3，以便对三相交流电进行取样。具体地，例如从X1端口输出的高压交流电流经由高压无感晶圆电阻R5～R8串联组成的电阻分压电路，并按照一定比例对其进行分压和降压，最终将高压交流电转换成低压交流电，最终从电阻R8输出。
从电阻R8、R16和R23输出的三相低压交流电在输入到差分运算电路之前，先要经过电压限幅电路Q1、Q2和Q3进行电压幅度值的限制，以便对差分运算电路进行保护。在一个实施例中，所述电压限幅电路可以由两个二极管串联组成，优选地，所述二极管的型号可以为BAV199。所述串联二极管的1端接-12V电压，而其2端接+12V电压，这样从电阻分压电路输出的交流电的电压值范围就被钳制在正负12V之间，因此输入差分运算电路的输入端的电压值也被限制在正负12V之间，从而很好的保护了差分运算电路。进一步地，所述电压限幅电路还可以包括滤波电路，例如由R18和C7组成的滤波电路，其配置用于对经过电压限幅电路Q2限幅过的低压交流电进行去除噪声操作。
接着，经过降压限幅后的低压交流信号被送入差分运算电路。在一个实施例中，所述差分运算电路可以由集成运算放大器组成，例如图3中的A1B和A1C可以由4路低噪声JFET输入通用运算放大器TL074IDR组成。所述集成运算放大器A1B的反向输入端与由电阻R20～R23所组成的电阻分压电路相连接，并且通过电阻R17引入负反馈，电容C8起到滤波作用。电阻R13～R16所组成的电阻分压电路分别连接运算放大器A1B和A1C的同相输入端。所述集成运算放大器A1C的反向输入端与由电阻R5～R8所组成的电阻分压电路相连接，并且通过电阻R3引入负反馈，电容C2起到滤波作用。低压交流信号经过差分运算电路的计算与处理之后，输出低压交流弱电信号，并且抑制了共模干扰。
经过差分运算电路处理之后输出的交流弱电信号，在经过滤波电路进一步去除干扰之后，叠加上一个直流信号VDD。该VDD信号可以由电压基准电路产生，该电路的具体原理图将在下述图4中描述。所述电压基准电路配置用于进行精确地直流电压转换，并且向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压。如图3所示，所述电压基准电路可以产生两个基准电压，当其中一个基准电压加载到差分运算电路的输出端时，该基准电压值与差分运算电路输出的弱交流电相叠加，使得叠加之后的电压值为正，从而将弱交流电转换成直流电。
经过上述电压基准电路提供直流偏置之后所产生的直流电还可以经过滤波电路，例如图3中的R10和C4所组成的滤波电路，以便进一步去除噪声。随后，直流电信号流经跟随滤波电路，以便对所述直流电进行缓冲和去除噪声。在一个实施例中，所述跟随滤波电路可以由集成运算放大器组成。优选地，图3中的A1A和A1D可以由4路低噪声JFET输入通用运算放大器TL074IDR组成。与差分运算电路同样的道理，为了保护跟随滤波电路，在信号输入集成运算放大器之前，首先经过限幅电路V1和V2，以便对输入运算放大器的信号电压值进行限制。
所述跟随滤波电路可以包括由集成运算放大器组成的电压跟随器和RC滤波电路。所述电压跟随器配置用于对经过电压基准电路处理的直流电信号进行跟踪处理。例如，所述跟踪处理可以是提高输入阻抗和/或是降低输出阻抗，以便起到缓冲和增加带负载能力的作用。所述RC滤波电路，例如可以是R9和C3组成的电路，其配置用于对运算放大器A1D输出的直流电信号进行去除噪声的操作，从而保证电路的可靠工作。
接着，跟随滤波电路将直流电信号发送给A/D转换电路。该直流电信号为幅度和时间均连续变化的直流模拟电信号，经过A/D转换电路的取样、保持、量化及编码等处理之后，最终将直流模拟电信号转换为数字电信号。作为一种示例性实现，所述A/D转换电路例如可以是由ADS7951芯片组成的电路。该电路采用12位模拟/数字转换器(ADC)，其转换速度达到10MSPS。所述A/D转换电路通过ADS7951芯片上的引脚20(CH0)和19(CH1)接收跟随滤波电路输出的直流模拟电信号，并且通过引脚26(SDO)输出变换之后的数字电信号，同时通过引脚4(REFP)接收电压基准电路提供的用于模数变换的基准电压。
在一个实施例中，所述A/D转换电路集成有SPI协议，并且具有SPI接口。所述A/D转换电路与所述控制模块采用SPI通信。具体地，所述A/D转换电路可以利用ADS7951芯片的4个引脚
24(SCLK)、25(SDI)和26(SDO)与所述控制模块进行SPI通信。其中从A/D转换电路向控制模块发送信号是通过引脚26(SDO)进行的，其余三个引脚用于接收控制模块发送来的控制信号。
随后，A/D转换电路将其处理之后的数字电信号发送给第一光电转换电路。所述第一光电转换电路配置用于两方面的作用。一方面，将所述A/D转换电路发送来的数字电信号转换为光信号，并且将转换后的光信号向所述控制模块输出；另一方面，将控制模块发送来的光信号转换为电信号，并且将转换后的电信号向所述A/D转换电路输出。
作为一个具体的电路实现，所述第一光电转换电路可以是由光发射芯片T-1521和光接收芯片R-2521组成的电路。其中所述光接收芯片R-2521为三个，分别连接所述A/D转换电路上的ADS7951芯片的三个引脚
24(SCLK)和25(SDI)，其配置用于接收控制模块发送来的光控制信号。光发射芯片T-1521为一个，连接ADS7951芯片的引脚26(SDO)，其配置用于向控制模块发送经A/D转换电路处理之后的数字信号。所述第一光电转换电路还可以包括栅极驱动电路。优选地，可以是由栅极驱动芯片SN75452BP组成的电路，其配置用于对所述光发射芯片T-1521进行驱动。
最后，第一光电转换电路将经过其处理的光信号发送给控制模块。所述控制模块可以包括第二光电转换电路和控制器。其中所述第二光电转换电路配置用于两方面的作用，一方面，将所述第一光电转换电路发送来的光信号转换为电信号，并且将转换后的电信号向所述控制器输出；另一方面，将所述控制器发送来的控制电信号转换为光信号，并且将转换后的光信号向所述第一光电转换电路输出。所述控制器配置用于接收并处理所述第二光电转换电路发送来的电信号，并且根据处理结果向所述A/D转换电路发送控制信号，或者根据需要将处理结果向所述变频器的变频控制系统输出。
在一个实施例中，所述第二光电转换电路例如可以采用与第一光电转换电路相同的电路结构，其功能和结构参见上述对第一光电转换电路的描述，此处不再赘述。所述第一光电转换电路和第二光电转换电路通过光信号，将控制模块与本发明的电路装置的其他模块进行电气隔离，从而有效地进行强、弱电的分离，防止高压信号进入变频器的变频控制系统，进而提高了变频器的工作稳定性。所述控制器例如可以是由DSP或者是其他具有计算、分析和判断并且具有SPI通信等功能的芯片或电路组成。
图4是示出根据本发明实施例的电路装置的电压基准电路的电路原理图。所述电压基准电路可以包括稳压电路、运算放大电路和滤波电路，其中所述稳压电路配置用于对输入电压进行限压和稳定电压的操作。所述运算放大电路配置用于对直流电压进行转换，以便向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压。所述滤波电路配置用于对所述运算放大电路输出的电压信号执行去除噪声的操作。
如图4所示，所述电压基准电路可以产生两个基准电压，其中的一个基准电压VDD加载到差分运算电路的输出端，另外一个基准电压REFP加载到A/D转换电路上的芯片ADS7951的引脚4(REFP)。在一个实施例中，所述稳压电路可以是由电压基准芯片A4组成的电路。优选地，电压基准芯片可以采用LM4040AIM3X-2.5，该芯片将输出2.5V电压。所述运算放大电路可以是由运算放大器A3A和A3B组成的电路。优选地，所述运算放大器采用的型号可以是MC33077DR2G。所述滤波电路可以是由电阻和电容组成的电路。下面简要描述电压基准电路的工作原理。
具体地，一方面，VCC的5V电压经过芯片A4的限幅之后输出2.5V电压，该电压经过由运算放大器A3A组成的电压跟随器处理之后输出2.5V的电压值。在此过程中，为了增加输出2.5V电压的精确性和稳定性，还可以在电路中增加RC滤波电路。最终，输出的稳定精确的2.5V电压加载到A/D转换电路作为模数转换过程中的基准电压使用。另一方面，VCC的5V电压经过芯片A4的限幅之后输出2.5V电压。该电压经过由运算放大器A3B组成的电压放大电路进行放大。在此过程中，通过电阻R44～R46的调节将输出电压VDD精确地控制在3.3V，以便加载到差分运算电路的输出端。
图5是示出根据本发明实施例的电源管理模块的部分电路图。如图5所示，其包括两个电压转换电路，其中一个电压转换电路是由A2组成的电路。优选地，可以是由芯片UA78M05IDCY组成的电路，该电路的功能是将12V电压转换成5V电压，以供给本发明的电路装置的各模块使用。图5中的另外一个电压转换电路例如可以是由G1、G2、电容、电感和发光二极管LED等组成的电路。优选地，G1和G2可以分别是型号为URH2424P-6WR3和G2VRA2412YMD-6WR3的芯片。该电路可以实现将24V电压转换成±12V电压，以供给本发明的电路装置的各模块使用。另外该电路还可以实现电源防插反、过流保护、短路保护和-12V电源指示等功能。
应当理解，本发明的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
虽然本发明的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种对变频器输出电压进行采集的电路装置，包括分压模块、直流转换模块、A/D转换模块、光电转换模块和控制模块，其中
所述分压模块配置用于接收所述变频器输出的交流电并对所述交流电进行分压和降压处理；
所述直流转换模块配置用于将经所述分压模块处理之后的交流电转换为直流电；
所述A/D转换模块配置用于将所述直流转换模块输出的模拟电信号转换为数字电信号；
所述光电转换模块包括第一光电转换电路，其配置用于:1)将所述A/D转换模块输出的数字电信号转换为光信号并向所述控制模块输出；2)将所述控制模块输出的光信号转换为数字电信号并向所述A/D转换模块输出；以及
所述控制模块配置用于：1)接收并处理所述光电转换模块发送来的光信号，并且将处理结果向所述变频器输出；2)向所述A/D转换模块输出控制信号，以便对其进行控制。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述分压模块包括由多个高压无感晶圆电阻组成的电阻分压电路，以便对所述变频器输出的交流电进行分压和取样。
3.根据权利要求2所述的电路装置，其中组成所述电阻分压电路的多个高压无感晶圆电阻采取串联的方式进行连接，并且所述变频器的三相输出端的每一端对应连接一个所述电阻分压电路。
4.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述直流转换模块包括差分运算电路、电压基准电路和跟随滤波电路，其中
所述差分运算电路配置用于接收经所述分压模块处理之后的交流电，以便对所述交流电的共模干扰进行抑制；
所述电压基准电路配置用于进行直流电压转换并且向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压；以及
所述跟随滤波电路配置用于将所述差分运算电路输出并叠加所述基准电压的直流电进行电压跟随和滤波，以便对所述直流电进行缓冲和去除噪声。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其中所述电压基准电路包括稳压电路、运算放大电路和滤波电路，其中
所述稳压电路配置用于对输入电压进行限压和稳定电压的操作；
所述运算放大电路配置用于对直流电压进行转换，以便向所述差分运算电路的输出端和所述A/D转换模块提供基准电压；以及
所述滤波电路配置用于对所述运算放大电路输出的电压信号执行去除噪声的操作。
6.根据权利要求4所述的电路装置，还包括电压限幅模块，其位于所述分压模块和所述差分运算电路之间，并且配置用于限制输入到所述差分运算电路输入端的电压值，以便对所述差分运算电路进行保护。
7.根据权利要求6所述的电路装置，其中所述电压限幅模块是将二极管接入到正负电源所构成的桥式电压限幅电路，以便执行限幅操作。
8.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述A/D转换模块采用SPI接口与所述控制模块进行通信。
9.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述控制模块包括第二光电转换电路和控制器，其中
所述第二光电转换电路配置用于:1)将所述第一光电转换电路发送来的光信号转换为电信号，并且将转换后的电信号向所述控制器输出；2)将所述控制器发送来的控制电信号转换为光信号，并且将转换后的光信号向所述第一光电转换电路输出；以及
所述控制器配置用于：1)接收并处理所述第二光电转换电路发送来的电信号，并且将处理结果向所述变频器输出；2)根据处理结果向所述第二光电转换电路发送控制电信号，以便对所述A/D转换模块进行控制。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的电路装置，还包括电源管理模块，其配置用于进行电源管理以及直流电压转换，以便对所述电路装置中的各模块进行供电。
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