CN111682762B - 一种采样电路、采样控制方法及电源设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种采样电路、采样控制方法及电源设备，该采样电路用于采样电源设备中任一采样目标的电压；并且，该采样电路的漏电流路径中设置有至少一个第一开关；对于其第一开关，只有该采样电路在对其采样目标进行电压采样时，才处于导通状态，而该采样电路不对其采样目标进行电压采样时，其第一开关处于关断状态；又由于采样电路的采样时长不足以使漏电流路径中的漏电流在采样目标上形成悬浮电压，所以该采样电路可以避免由采样判断带来的漏电流引发的电力故障或电力事故的问题。

Description

一种采样电路、采样控制方法及电源设备

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种采样电路、采样控制方法及电源设备。

背景技术

通常情况下，电源设备为了实现自身的电能控制和过欠压保护的目的，会分别在自身输入端口、输出端口以及关键内部电路(比如直流母线电容)处设置多个电压采样电路，而这些电压采样电路通常会连接在同一控制电路上，因此，在输入端口、输出端口和关键内部电路之间，形成了除其主电路以外的通电路径，当存在至少两个电压采样电路采样相应电压时，在该通电路径中便会形成漏电流。

当主电路处于正常工作状态时，漏电流可以忽略不计；但是，当主电路处于待机状态时，即当电源设备上的某一电能接收端口处于悬空等特殊情况时，该漏电流会在该电能接收端口或者内部关键电路上形成悬浮电压，从而导致电源设备会发生电力故障或电力事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种采样电路、采样控制方法及电源设备，以避免由采样判断带来的漏电流会引发电力故障或电力事故的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种采样电路，用于采样电源设备中任一采样目标的电压；所述采样电路包括：第一采样支路和第二采样支路；其中：

所述第一采样支路的输入端耦合于所述采样目标的第一端；

所述第二采样支路的输入端耦合于所述采样目标的第二端；

所述第一采样支路的输出端和所述第二采样支路的输出端，分别作为所述采样电路的输出端两极；

所述采样电路的漏电流路径中设置有至少一个第一开关；并且，所述采样电路在对所述采样目标进行电压采样时，所述第一开关处于导通状态；所述采样电路不对所述采样目标进行电压采样时，所述第一开关处于关断状态。

可选的，所述采样电路在对所述采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，所述第一开关的导通时长在通断总时长中的占比小于预设比例，以使所述漏电流路径中的漏电流不会在所述采样目标上形成悬浮电压。

可选的，所述预设比例小于等于1/11。

可选的，所述第一开关设置于所述第一采样支路或所述第二采样支路中，或者，所述第一采样支路和所述第二采样支路中分别设置有至少一个所述第一开关。

可选的，若所述电源设备的主电路为Boost电路，且所述采样目标为所述Boost电路的输入端，则所述第一开关设置于所述第一采样支路和所述第二采样支路中用于获取所述Boost电路的输入端正极电位的采样支路中。

可选的，若所述电源设备的主电路为镜像Boost电路，且所述采样目标为所述镜像Boost电路的输入端，则所述第一开关设置于所述第一采样支路和所述第二采样支路中用于获取所述镜像Boost电路的输入端负极电位的采样支路中。

可选的，所述第一开关包括：继电器，或者，至少一个电子开关，又或者，两个互顶串联的电子开关；

所述电子开关为MOS晶体管、IGBT以及三极管任一种。

可选的，当所述第一开关包括带体二极管或反并联二极管的所述电子开关时，所述电子开关中的体二极管或并联二极管的方向与所述漏电流方向相反。

可选的，还包括：分别设置于所述第一采样支路和所述第二采样支路中的至少两个电阻。

本申请第二方面提供一种电源设备，包括：主电路、控制电路和至少两个采样电路；

所述采样电路的输出端两极分别与所述控制电路的对应输入端口相连；

至少一个所述采样电路为如本申请第一方面任一所述的采样电路；或者，

在至少一个所述采样电路对其采样目标进行电压采样时，其采样目标与所述电源设备对应端口之间的分断开关处于导通状态；在所述采样电路不对其采样目标进行电压采样时，其采样目标与所述电源设备对应端口之间的分断开关处于关断状态。

可选的，若采用所述分断开关来实现采样控制，则在至少一个所述采样电路对其采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，其采样目标与所述电源设备对应端口之间的分断开关的导通时长，在通断总时长中的占比小于预设比例，以使所述采样电路的漏电流路径中的漏电流不会在对应采样目标上形成悬浮电压。

可选的，所述预设比例小于等于1/11。

可选的，若采用所述分断开关来实现采样控制，则所述采样目标之间包括至少两个并联的电容，且所述分断开关位于两个所述电容之间。

可选的，若采用所述分断开关来实现采样控制，则所述采样目标与所述主电路对应端口之间还包括至少一个第二开关。

可选的，所述主电路包括N个功率支路，N为正整数；

各个所述功率支路的一端并联，并联端口处设置有一个所述采样电路；

各个所述功率支路的另一端，分别设置有一个所述采样电路。

可选的，所述控制电路包括至少一个运算电路，所述运算电路用于对相应所述采样电路的输出信号执行求差、比较、缩放、电压偏置、微积分运算、最大值保持、平均值滤波和压频转换中的至少一种运算。

本申请第三方面提供一种采样控制方法，应用于本申请第二方面任一所述的电源设备中的控制电路；所述采样控制方法，包括：

检测所述电源设备上是否存在至少一个采样目标处于非正常运行状态；

若检测到至少一个所述采样目标处于非正常运行状态，则控制所述电源设备中实现相应采样控制的开关导通，对相应所述采样目标进行电压采样；

判断实现相应采样控制的开关的导通时长是否达到预设时长；

若实现相应采样控制的开关的导通时长达到预设时长，则控制实现相应采样控制的开关关断，以停止采样；

间隔预设时间，并返回执行所述控制所述电源设备中实现相应采样控制的开关导通的步骤。

可选的，当所述电源设备包括第二开关时，若检测到至少一个所述采样目标的两侧均处于非正常运行状态，则所述控制所述电源设备中实现相应采样控制的开关导通，对相应所述采样目标进行电压采样，包括：

控制相应分断开关和所述第二开关在不同时间导通，对相应所述采样目标的两侧分别进行电压采样。

可选的，若未检测到任意一个所述采样目标处于非正常运行状态，则控制所述电源设备中全部实现采样控制的各个开关均常通。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种采样电路，用于采样电源设备中任一采样目标的电压；该采样电路的漏电流路径中设置有至少一个第一开关；对于其第一开关，只有该采样电路在对其采样目标进行电压采样时，才处于导通状态，而该采样电路不对其采样目标进行电压采样时，其第一开关处于关断状态；由于采样电路的采样时长不足以使漏电流路径中的漏电流在采样目标上形成悬浮电压，所以该采样电路可以避免由采样判断带来的漏电流引发的电力故障或电力事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种电源设备的结构示意图；

图2-图8为本申请实施例提供的七种电源设备的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种采样控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

假设电源设备的具体结构如图1所示，包括第一电容C1、第二电容C2、第一电路01、第二电路02、控制电路03、母线电容Co、第一采样电路04、第二采样电路05和第三采样电路06。

其中，第一电路01的一侧通过正极母线和负极母线与第二电路02的一侧相连，第一电路01的另一侧与该电源设备的第一端口相连，第二电路02的另一侧与该电源设备的第二端口相连。

第一电容C1并联在该电源设备的第一端口的两极之间，第二电容C2并联在该电源设备的第二端口的两极之间，母线电容Co并联在母线的两极之间。

第一采样电路04设置于该电源设备的第一端口与控制电路03之间，第二采样电路05设置于该电源设备的第二端口与控制电路03之间，第三采样电路06设置于母线与控制电路03之间。

当该电源设备的第一端口处于悬空状态时，由于第一采样电路04、第二采样电路05和第三采样电路06分别采样相应电压，所以通过第二采样电路05、控制电路03和第一采样电路04，将该电源设备的第一端口和该电源设备的第二端口连通，从而可以将该电源设备的第二端口的电能施加在该电源设备的第一端口，形成漏电流，即可以为该电源设备的第一端口的第一电容C1充电，进而在该电源设备的第一端口产生悬浮电压，因此可能会引发电力故障或电力事故。

为了避免由采样判断带来的漏电流会引发电力故障或电力事故的问题，本申请第一实施例提供一种采样电路，应用于电源设备，包括：第一采样支路和第二采样支路。

其中，第一采样支路的输入端和第二采样支路的输入端分别耦合于电源设备中任一采样目标的第一端和第二端，而第一采样支路和第二采样支路的输出端分别作为采样电路的输出端两极，与电源设备中控制电路的相应输入端口的两极相连。

需要说明的是，在该电源设备中，采样目标可以是电源设备内任一端口，比如其主电路的任一输入端口，或者其主电路的任一输出端口，甚至还可以是其主电路的内部关键电路，比如，母线电容支路，此处不对其进行具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

参见图2，以采样目标为电源设备的输入端口为例进行说明，在该采样电路中，第一母线电容Cbus1的正极、正极母线、第二采样电路13的正极支路、第一控制电路14、第一采样电路12中的正极支路、第一电容C1、负极母线、第一母线电容Cbus1的负极构成了漏电流路径。在该采样电路中的漏电流路径中，设置有至少一个第一开关，各个第一开关的控制端与控制电路的相应输出端口相连。并且，该采样电路在对其采样目标进行电压采样时，其第一开关处于导通状态；而该采样电路不对其采样目标进行电压采样时，其第一开关处于关断状态。

因此，对于该采样电路的第一开关而言，只有该采样电路在对其采样目标进行电压采样时，才处于导通状态，而该采样电路不对其采样目标进行电压采样时，其第一开关处于关断状态；由于采样电路的采样时长一般较短，即便是在采样目标悬空时，也并不足以使漏电流路径中的漏电流在采样目标上形成悬浮电压，所以该采样电路可以避免由采样判断带来的漏电流而引发的电源设备误动作，例如，电源设备本应该处于待机状态，但错误的认为自身输入端口带电而进入运行状态；也可以避免由漏电流引发的接入设备因错误进入保护模式而导致整个电源设备无法正常运行；还可以避免工作人员因无接触采样目标而引发电力事故。

实际应用中，其采样目标一般处于正常运行状态，也存在一些时刻是处于非正常运行状态的；其中，非正常运行状态是指采样目标所对应的电路部分不处于电能变化、功率输出的状态，比如端口悬空或者电路待机等状态。

当该采样电路在对其采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，具体可以设定其第一开关的导通时长在自身通断总时长中的占比小于预设比例。该预设比例是指，在该采样目标处于非正常运行状态时的采样过程中，若第一开关的导通时长在自身整个通断总时长中的占比等于预设比例，则漏电流便会在该采样目标上形成悬浮电压；所以，设定在对采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，第一开关的导通时长在自身通断总时长中的占比小于预设比例，能够避免漏电流路径中的漏电流在采样目标上形成悬浮电压。优选的，该预设比例小于等于1/11，第一开关的导通时长在自身通断总时长中的占比小于1/11，即第一开关的导通时长不超过自身关断时长的1/10。

由上述说明可推出，若第一开关的导通时长在自身通断总时长中的比例小于预设比例，则在对采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，在第一开关导通的过程中，漏电流不足以在采样目标处形成悬浮电压，所以该采样电路可以避免由采样判断带来的漏电流引发的电力故障或电力事故的问题。

实际应用中，由于漏电流的流经路径不同，该采样电路中的第一开关设置位置也不同：

若电源设备的主电路为Boost电路，且采样目标为Boost电路的输入端，则参见图2，第一开关S1设置于第一采样支路和第二采样支路中用于获取Boost电路的输入端正极电位的采样支路中。

而若电源设备的主电路为镜像Boost电路，且采样目标为镜像Boost电路的输入端，则参见图3，第一开关S1设置于第一采样支路和第二采样支路中用于获取镜像Boost电路的输入端负极电位的采样支路中。

当然，实际应用中，也可以在第一采样支路和第二采样支路中分别设置至少一个第一开关，以使其可以适用于对不同拓扑的采样方案中，不再进行图示，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，当漏电流路径中设置有多个第一开关时，各个第一开关之间的连接关系可以只包括并联连接，也可以只包括串联连接，还可以既包括并联连接也包括串联连接，甚至可以包括其他的连接方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

其中，第一开关的具体实现方式可以为继电器，也可以为至少一个电子开关，比如多个依次串联的电子开关，还可以为两个互顶串联的电子开关，只要可以实现与之相同功能的电器件，甚至电路，均在本申请的保护范围内，此处不做具体限定，可视实际情况进行选择。

可选的，电子开关可以为MOS晶体管，也可以为IGBT，还可以为三极管，只要可实现可控通断功能的电子元件均在本申请的保护范围内，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内，可视实际情况而定，此处不做具体限定。

需要说明的是，当第一开关包括带体二极管或反并联二极管的电子开关时，比如，带体二极管的MOS晶体管，又或者，带反并联二极管的MOS晶体管，电子开关中的体二极管或并联二极管的方向与漏电流方向相反。

例如，在图2所示的电源设备中，在与Boost电路的输入端口相连的第一采样电路的正极支路上，漏电流的流向为：由右到左，若第一开关为带体二极管的MOS晶体管，则MOS晶体管中体二极管电流方向为：由左到右，如图4所示。

需要说明的是，在实际应用中，采样电路中的第一采样支路和第二采样支路中还分别设置有至少一个电阻，如图2-图8所示，各个电阻的连接形式为串联和/或并联，此处不做具体限定，可视具体情况而定，此处不做具体限定。

本申请第二实施例提供一种电源设备，包括：主电路、控制电路和至少两个采样电路。其中，各个采样电路的输出端两极分别与控制电路的对应输入端口相连；各个采样电路的输入端分别对主电路中的相应位置进行电压采样；至少一个采样电路为本申请第一实施例提供的采样电路，并且，在这些采样电路中，第一开关设置于其第一采样支路和第二采样支路中的正极支路上。

例如，在图2所示的主电路为Boost电路11的电源设备中，第一采样电路12为本申请第一实施例提供的采样电路，其采样目标为Boost电路11的输入端口，第一开关S1设置于第一采样电路12的正极支路上。

参见图2，该电源设备包括：Boost电路11、第一采样电路12、第二采样电路13和第一控制电路14。其中，第一采样电路12设置于Boost电路11的输入端口和第一控制电路14的相应输入端口之间，第二采样电路13设置于Boost电路11的输出端口与第一控制电路14的相应输入端口之间。

具体而言，第一采样电路12包括第一采样支路和第二采样支路，其中，第一采样支路为其正极支路，第二采样支路为其负极支路。其正极支路的输入端和其负极支路的输入端分别连接于Boost电路11输入端口的对应极，其正极支路的输出端和其负极支路的输出端分别与第一控制电路14的相应输入端口的对应极相连；并且，在其正极支路上设置有第一开关S1，第一开关S1的控制端与第一控制电路14的相应控制端相连。

而Boost电路11的具体结构如图2所示，包括：第一电容C1、第一电感L1、第一开关管Q1、第一母线电容Cbus1和第一二极管Z1。

在Boost电路11中，Boost电路11输入端口的正极通过第一电感L1与第一二极管Z1的阳极相连，第一二极管Z1的阴极通过正极母线与Boost电路11输出端口的正极相连；Boost电路11输入端口的负极通过负极母线与Boost电路11输出端口的负极相连；第一电容C1并联于Boost电路11输入端口的正负极之间；第一母线电容Cbus1连接于正极母线和负极母线之间；第一开关管Q1的输入端连接于第一二极管Z1的阳极，第一开关管Q1的输出端连接于负极母线上。

该Boost电路11可以应用于光伏逆变器的MPPT电路中，当Boost电路11的输入端口未与光伏组串相连，Boost电路11输入端口处于悬浮状态，此时，理论上第一电容C1不会带电，而第一母线电容Cbus1可能会带电。

需要说明的是，第一母线电容Cbus1带电的原因为：其他电源为其充电获得，例如，耦合在正极母线和负极母线上的蓄电池为其充电，或者，从自身输出端口整流而来的电能为其充电。

若第一控制电路14通过控制第一采样电路12中的第一开关S1始终导通，来实现对Boost电路11输入端口的采样，则在对Boost电路11输入端口进行采样的同时，第一母线电容Cbus1会通过漏电流路径为第一电容C1充电，从而在Boost电路11的输入端口形成悬浮电压，导致第一控制电路14误认为自身输入端口有光伏组件接入，进而使得该电源设备误启动，导致电源设备的损耗增加。

因此，第一控制电路14仅在需要对Boost电路11的输入端口进行电压采样时才控制第一开关S1导通，而在不需要对Boost电路11的输入端口进行电压采样时控制第一开关S1关断。具体的，第一控制电路14可以以预设总时长(比如1s)为周期，周期性的对Boost电路11的输入端口进行电压采样，在每个周期内，第一控制电路14通过控制第一采样电路12中的第一开关S1导通，以对Boost电路11的输入端口进行电压采样，并在第一采样电路12中第一开关S1的导通时长达到预设时长(比如1ms)后，第一控制电路14控制第一采样电路12中的第一开关S1关断，停止对Boost电路11输入端口的电压采样。

在此过程中，第一采样电路12中第一开关S1的导通时长在占自身通断总时长的比例小于预设比例，即预设时长与预设总时长的比例小于预设比例，确保漏电流在Boost电路11的输入端口不会形成悬浮电压。

需要说明的是，该电源设备的漏电流路径如图2中的虚线所示，具体为：第一母线电容Cbus1的正极、正极母线、第二采样电路13的正极支路、第一控制电路14、第一采样电路12中的正极支路、第一电容C1、负极母线、第一母线电容Cbus1的负极。

上一实施例提供的电源设备，只适用于漏电流流经相应采样电路的正极支路的情况，因此本申请第三实施例提供一种电源设备，适用于自身的漏电流流经相应采样电路的负极支路的情况，其结构与本申请第二实施例提供的电源设备相同，此处不再赘述；不过，与本申请第二实施例提供的电源设备的区别在于：本实施例提供的电源设备中，至少一个采样电路为本申请第一实施例提供的采样电路，并且，在这些采样电路中，第一开关设置于其第一采样支路和第二采样支路中的负极支路上。

例如，在图3所示的主电路为镜像Boost电路21的电源设备中，第三采样电路23为本申请第一实施例提供的采样电路，其采样目标为镜像Boost电路21的输入端口，第一开关S1设置于第三采样电路23中的负极支路。

参见图3，该电源设备包括：镜像Boost电路21、第三采样电路22、第四采样电路23和第二控制电路24。其中，该电源设备的结构与图2所示的电源设备的结构类似，可参照图2所示的电源设备得到，此处不再一一赘述。

具体而言，第三采样电路22的结构与第一采样电路12的类似相同，可参照第一采样电路12例推理得到，此处不再一一赘述；不过，在第三采样电路22中，其负极支路上设置有第一开关S1，且第一开关S1的控制端与第二控制电路24的相应控制端相连。

而镜像Boost电路21的具体结构如图3所示，包括：第二电容C2、第二电感L2、第二开关管Q2、第二母线电容C2和第二二极管Z2。

在镜像Boost电路21中，镜像Boost电路21的输入端口的正极通过正极母线与镜像Boost电路21的输出端口的正极相连；镜像Boost电路21的输入端口的负极通过第二电感L2与第二二极管Z2的阴极相连，第二二极管Z2的阳极通过负极母线与镜像Boost电路21的输出端口的负极相连；第二电容C2并联于镜像Boost电路21输入端口的正负极之间；第二母线电容C2连接于正极母线和负极母线之间；第二开关管Q2的输入端连接于正极母线上，第二开关管Q2的输出端连接于第二二极管Z2的阴极。

需要说明的是，该镜像Boost电路21的应用场景、悬浮状态、自身内部何处带电以及带电的原因均与Boost电路11相同，可参照Boost电路11，此处不再一一赘述；另外，第二控制电路24的控制方式与第一控制电路14类似，可由第一控制电路14推理得到，此处不再赘述。

不过，该电源设备的漏电流路径与图2所示电源设备的漏电流路径不同，该电源设备的漏电流路径如图3中的虚线所示，具体为：第二母线电容C2的正极、正极母线、第二电容C2、第三采样电路22中的负极支路、第二控制电路24、第四采样电路23中的负极支路、负极母线、第二母线电容C2的负极。

上述两个实施例提供的电源设备，只适用于漏电流流经相应采样电路的正极支路或者负极支路的情况，因此本申请第四实施例提供一种电源设备，适用于自身的漏电流既流经相应采样电路的正极支路，又流经负极支路的情况，其结构与上述两个实施例提供的电源设备相同，此处不再赘述；与上两个实施例提供的电源设备的区别在于：本实施例提供的电源设备中，至少一个采样电路为本申请第一实施例提供的采样电路，并且，在这些采样电路中，其正极支路和负极支路，均设置有至少一个第一开关。

上述三个实施例示出第一开关的三种设置方式，可视实际情况进行选择，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

在上述三个实施例提供的电源设备中，存在至少一个采样电路为本申请第一实施例提供的采样电路，在这些采样电路中，均需要额外设置第一开关，因此，本申请第五实施例提供一种电源设备，其结构与上述实施例相同，此处不再一一赘述。区别在于：存在至少一个采样电路，其采样目标与电源设备的对应端口之间设置有至少一个分断开关，来实现上述第一开关的采样控制功能以及自身原本的分断功能的复用，并且各个分断开关的控制端与控制电路的对应输出端相连。

也即，本实施例是复用了电源设备的主电路中自带的分断开关，无需增加硬件成本，只需要在软件上更改该分断开关的控制方式，即可消除电源设备相应端口的悬浮电压。

例如，在图5所示的主电路为双向半桥DC/DC电路31的电源设备中，第五采样电路32的采样目标为双向半桥DC/DC电路31的输入端口，在双向半桥DC/DC电路31的输入端口与电源设备的输入端口之间设置有一个分断开关Sd。

参见图5，该电源设备包括：双向半桥DC/DC电路31、分断开关Sd、第五采样电路32、第六采样电路33和第三控制电路34。其中，第五采样电路32设置于双向半桥DC/DC电路31的输入端口和第三控制电路34的相应输入端口之间，第六采样电路33设置于双向半桥DC/DC电路31的输出端口与第三控制电路34的相应输入端口之间；分断开关Sd设置于双向半桥DC/DC电路31输入端口的正极与该电源设备输入端口的正极之间。

而双向半桥DC/DC电路31的具体结构如图5所示，包括：第三电容C3、第三电感L3、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第三母线电容Cbus3。

在双向半桥DC/DC电路31中，双向半桥DC/DC电路31输入端口的正极通过第三电感L3分别与第三开关管Q3的输入端和第四开关管Q4的输入端相连，第三开关管Q3的输出端通过正极母线与双向半桥DC/DC电路31输出端口的正极相连，第四开关管Q4的输出端与负极母线相连；双向半桥DC/DC电路31输入端口的负极通过负极母线与双向半桥DC/DC电路31输出端口的负极相连；第三电容C3并联于双向半桥DC/DC电路31输入端口的正负极之间；第三母线电容Cbus3并联于正极母线和负极母线之间。

该电源设备可以用于给外部蓄电池充放电，当该电源设备的输入端口未与外部蓄电池相连时，该电源设备的输入端口处于悬空状态，即该电源设备处于待机状态。

若第三控制电路34通过控制分断开关Sd始终导通，来实现对该电源设备输入端口的电压采样，则在对该电源设备输入端口进行电压采样的同时，第三母线电容Cbus3会通过漏电流路径为第三电容C3充电，从而在该电源设备的输入端口形成悬浮电压，即使得该电源设备的输入端口带电，导致第三控制电路34误认为自身该电源设备的输入端口已接入外部蓄电池，进而使得该电源设备中的双向半桥DC/DC电路31进入错误的工作模式；另外还可能导致外部蓄电池因进入保护模式而无法启动。

因此，第三控制电路34仅在需要对双向半桥DC/DC电路31的输入端口进行电压采样时才控制分断开关Sd导通，而在不需要对双向半桥DC/DC电路31的输入端口进行电压采样时控制分断开关Sd关断。具体的，第三控制电路34可以以预设总时长为周期，周期性的对该电源设备的输入端口进行电压采样，在每个周期内，第三控制电路34通过控制分断开关Sd导通，以对该电源设备的输入端口进行电压采样，并在分断开关Sd的导通时长达到预设时长后，第三控制电路34控制分断开关Sd关断，停止对该电源设备的电压采样。

在此过程中，需要保证分断开关Sd的导通时长在占自身通断总时长的比例小于预设比例，即预设时长与预设总时长的比例小于预设比例，以避免漏电流路径中的漏电流在采样目标上形成悬浮电压。该预设比例优选小于等于1/11。

需要说明的是，该电源设备的漏电流路径如图5中的虚线所示，具体为：第三母线电容Cbus3的正极、正极母线、第六采样电路33的正极支路、第三控制电路34、第五采样电路32中的正极支路、第三电容C3、负极母线、第三母线电容Cbus3的负极。

在上一实施例中，以图5为例，可能存在如下问题：当第三控制电路34控制分断开关Sd关断时，虽然图5所示的电源设备的输入端口不会形成悬浮电压，但是由于漏电流路径没有切断，所以第三母线电容Cbus3仍会为第三电容C3充电，形成悬浮电压；若图5所示电源设备的输入端口的阻抗(比如电容或者电阻)不够大，则当第三控制电路34控制分断开关Sd导通时，第三电容C3会为图5所示电源设备的输入端口充电，形成悬浮电压，即图5所示电源设备的输入端口带电。

因此本申请第六实施例一方面提供一种电源设备，其结构与上述实施例相同，此处不再一一赘述。区别在于：在采样目标的正负极之间还包括至少两个并联的电容，并且，分断开关位于两个电容之间。

例如，如图6所示的电源设备，在图5所示的电源设备的基础上，第三电容C3被拆分为第四电容C4和第五电容C5，其中，第四电容C4保留在原本第三电容C3的位置，第五电容C5被移动到分断开关Sd的左侧，以增加该电源设备输入端口的阻抗。

这样一来，在第三控制电路34控制分断开关Sd导通前，第五电容C5上的电压近似为0，当需要对该电源设备输入端口进行电压采样时，第三控制电路34控制分断开关Sd导通，以对该电源设备输入端口进行电压采样，此时第五电容C5的电压开始逐步上升，但是在分断开关Sd导通过程中，第五电容C5的电压上升有限，比如上升到5v；而在分断开关Sd的导通时长达到预设时长(比如10ms)后，第三控制电路34控制分断开关Sd关断，停止电压采样，即第五电容C5与第四电容C4之间的通路断开，在分断开关Sd关断的过程中，比如分断开关Sd关断5s，第五电容C5会因为该电源设备输入端口的阻抗(比如输入端口原有的电阻、第五电容C5的漏电流)而放电，从而不会在该电源设备的输入端口形成悬浮电压。

基于上述问题，本实施例另一方面提供另一种电源设备，其结构与上述实施例相同，此处不再一一赘述。区别在于：在采样目标与主电路对应端口之间还设置有至少一个第二开关。

需要说明的是，当设置有多个第二开关时，各个第二开关的连接方式为串联和/或并联，此处不做具体限定，可视实际情况而定，均在本申请的保护范围内。

例如，如图7所示的电源设备，在图5所述的电源设备的基础上，在第三电容C3与第三电感L3的连接点，与双向半桥DC/DC电路31输入端口的正极之间设置有一个第二开关S2。

这样一来，当第三控制电路34控制分断开关Sd和第二开关S2均断开时，该电源设备的输入端口和第三电容C3没有悬浮电压；当第三控制电路34控制分断开关Sd导通时，可以对该电源设备的输入端口进行电压采样，由于此时第二开关S2关断，所以第三母线电容Cbus3不会对该电源设备的输入端口进行充电，从而不会在该电源设备的输入端口形成悬浮电压；另外，当第三控制电路34控制第二开关S2导通时，还可以对第三电容C3进行电压采样。

实际应用中，该电源设备用于给外部蓄电池充放电时，其主电路是指储能变流器的主电路，比如上述双向半桥DC/DC电路31；该主电路中电池侧的分断开关，如图5中的分断开关Sd，或者，图7中分断开关Sd和第二开关S2的串联支路，还可以并联有一个由二极管和电阻构成的串联支路，进而构成一个电池预充电电路。该二极管的阳极用于连接外部蓄电池，与现有技术相同，不再进行图示。

在上述实施例提供的电源设备中，主电路只包括一个功率支路，比如，主电路只包括Boost电路11，因此本申请另一实施例提供一种电源设备，其结构与上述实施例相同，此处不再一一赘述。区别在于：主电路包括至少两个功率支路；各个功率支路的一端并联，并联端口处设置有一个采样电路；各个功率支路的另一端，分别设置有一个采样电路；各个采样电路的输出端两极分别与控制电路的对应输入端口相连；另外，该电源设备中的各个采样电路的实施方式可以与上述任一实施例提供的电源设备采用相同的实施方式。

例如，图8所示的电源设备，其具体包括：两个图2所示的电源设备中的Boost电路11、两个第七采样电路41、一个第八采样电路42和一个第四控制电路43。

其中，两个Boost电路11的输出端口相连，第八采样电路42的输入端连接于两个Boost电路11输出端口的连接点，两个第七采样电路41的输入端分别连接于每个Boost电路11的输入端口，两个第七采样电路41和一个第八采样电路42的输出端分别连接于第四控制器的相应输入端口。

第八采样电路42的结构与图2中的第二采样电路13相同；第七采样电路41的结构与图2中的第一采样电路12相同，并且第四控制电路43对每个第七采样电路41的控制与图2中第一控制电路14对第一采样电路12的控制相同，此处不再一一赘述；不过，这样一来便可确保每个Boost电路11在输入悬空采样时，均不会在自身的输入端口形成悬浮电压。

在上述各个实施例提供的电源设备中，控制电路包括至少一个运算电路，各个运算电路的接收端分别与相应采样电路的输出端相连；运算电路用于对相应采样电路的输出信号执行求差、比较、缩放、电压偏置、微积分、最大值保持、平均值滤波和压频转换中的至少一种运算。

具体而言，各个运算电路分别获取电源设备中相应的采样电路的输出信号，并对此输出信号进行相应运算，以获取相应采样目标的电压相对值；并且，还要对这些电压相对值进行进一步处理，从而实现过欠压保护、启停机、主电路控制的功能。

其中，运算电路对相应采样电路的输出信号执行求差运算的实际过程为：将输出信号中包含的正极支路和负极支路的电位做差，以获取相应采样目标的电压；需要说明的是，该电压差可以用来对主电路进行相应的控制。

运算电路对相应采样电路的输出信号执行比较运算的实际过程为：将获得的相应采样目标的电压通过基准电压进行比较，以实现过欠压保护、启动电压判断等功能。

通常控制电路的电源系统和主电路的电压不在一个等级上，因此需要对相应采样电路的输出信号执行缩放运算，以将获取的相应采样目标的电压转换到控制电路可以识别的范围。例如，主电路电压为数百伏，利用运算电路可将电压缩小到5V。

在一些场景下，需要对相应采样电路的输出信号执行电压偏置运算，以得到更准确的电压。例如，当采集的电压是交流电压时，由于交流电压通常为正负交替，而控制电路的电压范围为0-5v，无法识别负电压，因此需要对交流电压进行抬升，从而使交流电压落在控制电路可识别的范围。

当运算电路可以执行微积分运算时，运算电路可以参与控制电路中的PID运算，从而根据得到的结果可以对主电路进行闭环控制。

运算电路的最大值保持运算是采样一个时间段内的最大值，通常用于峰值检测；运算算电路的平均值滤波运算是采集一个时间段内的平均值，通常用于平均值检验；运算电路的压频转换运算是将采集的电压转换为频率信息，通过频率的大小反应电压值的大小。

本申请提供一种采样控制方法，应用于上述实施例提供的电源设备的控制电路中，其具体流程如图9所示，包括以下步骤：

S110、控制电路检测电源设备上是否存在至少一个采样目标处于非正常运行状态。

若控制电路未检测到任意一个采样目标处于非正常运行状态，则执行步骤120；若控制电路检测到至少一个采样目标处于非正常运行状态，则执行步骤S130。

需要说明的是，当电源设备包括第二开关时，步骤110具体为：控制电路检测到至少一个所述采样目标的两侧均处于非正常运行状态。

S120、控制电路控制电源设备中全部实现采样控制的各个开关均常通。

需要说明的是，当电源设备包括第二开关时，步骤S120具体为：控制相应分断开关和第二开关在不同时间导通，对相应采样目标的两侧分别进行电压采样。

S130、控制电路控制电源设备中实现相应采样控制的开关导通，对相应所述采样目标进行电压采样。

S140、若实现相应采样控制的开关的导通时长达到预设时长，则控制电路控制实现相应采样控制的开关关断，以停止采样。

优选的，相应开关的导通时长在自身通断总时长中的占比小于1/11。

S150、控制电路在间隔预设时间后，返回执行步骤S120。

需要说明的是，步骤S110是按照自身的执行周期进行执行，而其他步骤均是触发执行，当步骤S110的执行周期是预设时间的几倍时，步骤S110执行一次，步骤S120-S150会执行多次，而当步骤S110的执行周期等于预设时间时，步骤S110执行一次，步骤S120-S150也会执行一次；此处不对步骤S110的执行周期进行具体限定，可视情况进行设定，均在本申请的保护范围内。

上述为采样控制方法的具体步骤，由于电源设备的具体采样过程在上述实施例中已具体说明，此处不再赘述，可参见上述实施例。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (20)

1.一种采样电路，其特征在于，用于采样电源设备中任一采样目标的电压；所述采样电路包括：第一采样支路和第二采样支路；其中：

所述第一采样支路的输入端耦合于所述采样目标的第一端；

所述第二采样支路的输入端耦合于所述采样目标的第二端；

所述第一采样支路的输出端和所述第二采样支路的输出端，分别作为所述采样电路的输出端两极；

所述采样电路的漏电流路径中设置有至少一个第一开关；并且，所述采样电路在对所述采样目标进行电压采样时，所述第一开关处于导通状态；所述采样电路不对所述采样目标进行电压采样时，所述第一开关处于关断状态；

所述采样电路在对所述采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，所述第一开关的导通时长在通断总时长中的占比小于预设比例，以使所述漏电流路径中的漏电流不会在所述采样目标上形成悬浮电压。

2.根据权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述预设比例小于等于1/11。

3.根据权利要求1或2所述的采样电路，其特征在于，所述第一开关设置于所述第一采样支路或所述第二采样支路中，或者，所述第一采样支路和所述第二采样支路中分别设置有至少一个所述第一开关。

4.根据权利要求3所述的采样电路，其特征在于，若所述电源设备的主电路为Boost电路，且所述采样目标为所述Boost电路的输入端，则所述第一开关设置于所述第一采样支路和所述第二采样支路中用于获取所述Boost电路的输入端正极电位的采样支路中。

5.根据权利要求3所述的采样电路，其特征在于，若所述电源设备的主电路为镜像Boost电路，且所述采样目标为所述镜像Boost电路的输入端，则所述第一开关设置于所述第一采样支路和所述第二采样支路中用于获取所述镜像Boost电路的输入端负极电位的采样支路中。

6.根据权利要求1或2所述的采样电路，其特征在于，所述第一开关包括：继电器，或者，至少一个电子开关，又或者，两个互顶串联的电子开关；

所述电子开关为MOS晶体管、IGBT以及三极管任一种。

7.根据权利要求6所述的采样电路，其特征在于，所述第一开关包括带体二极管或反并联二极管的所述电子开关。

8.根据权利要求1或2所述的采样电路，其特征在于，还包括：分别设置于所述第一采样支路和所述第二采样支路中的至少两个电阻。

9.一种电源设备，其特征在于，包括：主电路、控制电路和至少两个采样电路；

所述采样电路的输出端两极分别与所述控制电路的对应输入端口相连；

至少一个所述采样电路为如权利要求1-8任一所述的采样电路。

10.根据权利要求9所述的电源设备，其特征在于，所述主电路包括N个功率支路，N为正整数；

各个所述功率支路的一端并联，并联端口处设置有一个所述采样电路；

各个所述功率支路的另一端，分别设置有一个所述采样电路。

11.根据权利要求9所述的电源设备，其特征在于，所述控制电路包括至少一个运算电路，所述运算电路用于对相应所述采样电路的输出信号执行求差、比较、缩放、电压偏置、微积分运算、最大值保持、平均值滤波和压频转换中的至少一种运算。

12.一种电源设备，其特征在于，包括：主电路、控制电路和至少两个采样电路；

所述采样电路的输出端两极分别与所述控制电路的对应输入端口相连；

在至少一个所述采样电路对其采样目标进行电压采样时，其采样目标与所述电源设备对应端口之间的分断开关处于导通状态；在所述采样电路不对其采样目标进行电压采样时，其采样目标与所述电源设备对应端口之间的分断开关处于关断状态；

所述电源设备对应端口的阻抗大于预设值时，仅采用所述分断开关来实现采样控制，且在至少一个所述采样电路对其采样目标进行非正常运行状态下的电压采样时，其采样目标与所述电源设备对应端口之间的分断开关的导通时长，在通断总时长中的占比小于预设比例，以使所述采样电路的漏电流路径中的漏电流不会在对应采样目标上形成悬浮电压。

13.根据权利要求12所述的电源设备，其特征在于，所述预设比例小于等于1/11。

14.根据权利要求12所述的电源设备，其特征在于，所述电源设备对应端口的阻抗小于等于所述预设值时，所述采样目标之间包括至少两个并联的电容，且所述分断开关位于两个所述电容之间。

15.根据权利要求12所述的电源设备，其特征在于，所述电源设备对应端口的阻抗小于等于所述预设值时，所述采样目标与所述主电路对应端口之间还包括至少一个第二开关。

16.根据权利要求12-15任一项所述的电源设备，其特征在于，所述主电路包括N个功率支路，N为正整数；

各个所述功率支路的一端并联，并联端口处设置有一个所述采样电路；

各个所述功率支路的另一端，分别设置有一个所述采样电路。

17.根据权利要求12-15任一所述的电源设备，其特征在于，所述控制电路包括至少一个运算电路，所述运算电路用于对相应所述采样电路的输出信号执行求差、比较、缩放、电压偏置、微积分运算、最大值保持、平均值滤波和压频转换中的至少一种运算。

18.一种采样控制方法，其特征在于，应用于权利要求9-17任一项所述的电源设备中的控制电路；所述采样控制方法，包括：

检测所述电源设备上是否存在至少一个采样目标处于非正常运行状态；

若检测到至少一个所述采样目标处于非正常运行状态，则控制所述电源设备中实现相应采样控制的开关导通，对相应所述采样目标进行电压采样；

判断实现相应采样控制的开关的导通时长是否达到预设时长；

若实现相应采样控制的开关的导通时长达到预设时长，则控制实现相应采样控制的开关关断，以停止采样；

间隔预设时间，并返回执行所述控制所述电源设备中实现相应采样控制的开关导通的步骤。

19.根据权利要求18所述的采样控制方法，其特征在于，当所述电源设备包括第二开关时，若检测到至少一个所述采样目标的两侧均处于非正常运行状态，则所述控制所述电源设备中实现相应采样控制的开关导通，对相应所述采样目标进行电压采样，包括：

控制相应分断开关和所述第二开关在不同时间导通，对相应所述采样目标的两侧分别进行电压采样。

20.根据权利要求18所述的采样控制方法，其特征在于，若未检测到任意一个所述采样目标处于非正常运行状态，则控制所述电源设备中全部实现采样控制的各个开关均常通。

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