CN212379474U - 交流电压检测电路及电力电子设备 - Google Patents

交流电压检测电路及电力电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN212379474U
CN212379474U CN202020564833.1U CN202020564833U CN212379474U CN 212379474 U CN212379474 U CN 212379474U CN 202020564833 U CN202020564833 U CN 202020564833U CN 212379474 U CN212379474 U CN 212379474U
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
voltage detection
alternating
unit
detection circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202020564833.1U
Other languages
English (en)
Inventor
吴桢生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Inovance Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Priority to CN202020564833.1U priority Critical patent/CN212379474U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN212379474U publication Critical patent/CN212379474U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本实用新型实施例提供了一种交流电压检测电路及电力电子设备，所述交流电压检测电路用于实现N根交流输入信号线的电压检测，N为大于或等于2的整数，所述交流电压检测电路包括整流单元以及N个分压单元，所述整流单元的输入端连接交流输入信号线，且所述整流单元包括正直流输出端和负直流输出端；每一分压单元串联连接在一根交流输入信号线与整流单元的负直流输出端之间，且所述交流电压检测电路通过分压单元的输出端输出检测信号。本实用新型实施例通过整流单元获取不大于交流输入信号最低电位的电压信号，从而无需单独提供负压供电即可完成交流输入信号检测，极大地简化了交流电压检测电路，有利于减小印制电路板的面积，并节省成本。

Description

交流电压检测电路及电力电子设备
技术领域
本实用新型涉及电气设备的电压检测领域，更具体地说，涉及一种交流电压检测电路及电力电子设备。
背景技术
在变频器/驱动器/UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)/电源等电力电子设备中，通常都要对输入电压进行检测，以获取实时输入电压信息，从而实现系统控制、电能计算、电网状态监测与异常判断等。
如图1所示，为目前常用的三相输入电压检测电路的示意图。其中，R、S、T为三相交流电源输入信号。在该三相输入电压检测电路中，分压电阻R101- R106(其中各电阻的阻值具有以下关系：R101＝R102＝R103，R104＝R105＝R106) 将三相交流电R、S、T转换为低压交流信号，为了满足安规及温升降额要求，电阻R101、R102、R103通常可由多个阻值较大的电阻串联而成。由于模数转换器(Analog-to-digital converter，ADC)通常只能采样正电压信号，因此需要将低压交流信号转换为正电压信号。控制系统的供电电源VCC通过电阻R109- R112(其中各电阻的阻值具有以下关系：R9＝R10＝R11＝R12)将交流信号转换为交流+直流的正电压信号。电容C11、C12、C13、C14、C15为滤波电容，三相输入电压检测电路输出R相和S相之间的线电压检测信号URS以及R相和T相之间的线电压检测信号URT。
若R相和S相之间的实际电压为VRS，R相和T相之间的实际电压为VRT，则有
Figure BDA0002452050560000011
Figure BDA0002452050560000021
用于实现系统控制、电能计算、电网状态监测等功能所需的输入电压信号通常为VRS、VST、VTR，根据式(1)、(2)，微控制器通过模数转换器采样到URS、URT后，即可根据以下式(3)、(4)算出VRS、VTR，并根据基本的电路原理，通过式(5)算出VST：
Figure BDA0002452050560000022
Figure BDA0002452050560000023
VST＝-VRS-VTR (5)
然而，上述三相输入电压检测电路需先将高压交流信号转换为低压交流信号，再对低压交流信号进行偏置处理，因此电路中的运放U11、U12需要输出负电压信号，导致运放U11、U12必须有正负电源供电。而在一些控制系统中，可能仅有正电源，此时就需要再额外增加一个负电源，导致电源电路变得复杂。并且上述三相输入电压检测电路还存在电子元件较多的问题，并导致成本较高。
实用新型内容
本实用新型实施例针对上述三相输入电压检测电路需配置负电压、以及电子元件较多、成本较高的问题，提供一种交流电压检测电路及电力电子设备。
本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种交流电压检测电路，用于实现N根交流输入信号线的电压检测，所述N为大于或等于2的整数，所述交流电压检测电路包括整流单元以及N个分压单元，所述整流单元的输入端连接所述交流输入信号线，且所述整流单元包括正直流输出端和负直流输出端；每一所述分压单元串联连接在一根交流输入信号线与整流单元的负直流输出端之间，且所述交流电压检测电路通过所述分压单元的输出端输出检测信号。
优选地，所述交流电压检测电路包括模数转换单元，所述模数转换单元的输入端连接到所述分压单元的输出端，并将所述分压单元输出的检测信号转换为数字检测信号。
优选地，所述交流电压检测电路还包括微控制单元，所述微控制单元的输入端连接到所述模数转换单元的输出端，并将所述模数转换单元输出的数字检测信号转换为所述交流输入信号线的检测电压。
优选地，每一所述分压单元包括第一电阻组和第二电阻组，且所述第一电阻组和第二电阻组串联连接在交流输入信号线与整流单元的负直流输出端之间，所述第一电阻组和第二电阻组的连接点构成所述分压单元的输出端。
优选地，每一所述分压单元还包括滤波电容，且所述滤波电容与所述第二电阻组并联连接。
优选地，所述N为2，且所述整流单元包括单相整流桥。
优选地，所述N为3，且所述整流单元包括三相整流桥。
本实用新型实施还提供一种电力电子设备，包括整流模块、直流用电设备，且所述整流模块的输入端连接N根交流输入信号线，所述直流用电设备通过正直流母线和负直流母线与所述整流模块连接，所述电力电子设备还包括所述的交流电压检测电路。
优选地，所述交流电压检测电路的整流单元由所述整流模块构成，每一所述分压单元串联连接在一根交流输入信号线与所述负直流母线之间。
本实用新型实施例的交流电压检测电路及电力电子设备，通过整流单元获取不大于交流输入信号最低电位的电压信号，从而无需单独提供负压供电即可完成交流输入信号检测，极大地简化了交流电压检测电路，有利于减小印制电路板的面积，并节省成本。
附图说明
图1是现有交流电压检测电路的示意图；
图2是本实用新型第一实施例提供的交流电压检测电路的示意图；
图3是本实用新型第二实施例提供的交流电压检测电路的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，是本实用新型第一实施例提供的交流电压检测电路的示意图，该交流电源检测电路可应用于变频器、驱动器、UPS、变流器等需要对交流输入电压进行检测的设备，并实现N根交流输入信号线的电压检测，上述N为大于或等于2的整数。本实施例的交流电压检测电路包括整流单元21以及三个分压单元22，上述整流单元21的输入端连接三根交流输入信号线R、S、T(本实施例的交流电压检测电路用于检测三相交流输入信号线的电压，即N＝3)，且整流单元21包括正直流输出端和负直流输出端；每一分压单元22串联连接在一根交流输入信号线与整流单元21的负直流输出端之间，且本实施例的交流电压检测电路通过三个分压单元22的输出端分别输出三个检测信号URN1、USN1、 UTN1(上述检测信号具体可以为波动的直流信号)。
上述整流单元21可采用三相全桥不控整流或三相全桥可控整流电路，整流之后的直流母线，其负极，即整流单元21的负直流输出端N1的电位几乎与三根交流输入信号线R、S、T中最低电位相的电位相等，因为只要三根交流输入信号线R、S、T任意一相的电位低于负直流输出端N1的电位，该相的下桥会马上导通。若忽略整流单元中电子元件的压降，三根交流输入信号线R、S、T的电位必然大于或等于整流单元21的负直流输出端的电位。假设交流输入信号线 R与负直流输出端N1之间的电压为VRN1，交流输入信号线S与负直流输出端N1之间的电压为VSN1，交流输入信号线T与负直流输出端N1之间的电压为VTN1，则有：
VRN1，VSN1，VTN1≥0 (6)
分压单元22可将高压的VRN1、VSN1、VTN1信号转换为低压的URN1、USN1、 UTN1信号并输出，从而便于低压处理电路进一步处理，获得相应的电压检测值。
上述交流电压检测电路中，由于通过整流单元21获取不大于交流输入信号最低电位的电压信号，从而无需单独提供负压供电即可完成交流输入信号检测，并且省去了运算放大器等电子元件，极大地简化了交流电压检测电路，有利于减小印制电路板的面积，并节省成本。
在本实用新型的一个实施例中，上述交流电压检测电路还可包括模数转换单元，该模数转换单元的输入端连接到分压单元22的输出端，并将分压单元22 输出的检测信号转换为数字检测信号，从而便于检测值的获取。
此外，上述交流电压检测电路还可包括微控制单元，该微控制单元具体可采用MCU(Micro Controller Unit，微控制芯片)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等，且该微控制单元的输入端连接到模数转换单元的输出端，并将模数转换单元输出的数字检测信号转换为交流输入信号线的检测电压。
在本实用新型的另一实施例中，上述三个分压单元22分别包括第一电阻组和第二电阻组，且第一电阻组和第二电阻组串联连接在交流输入信号线与整流单元21的负直流输出端之间。例如连接到交流输入信号线R的分压单元22包括第一电阻组R21和第二电阻组R24，上述第一电阻组R21和第二电阻组R24串联连接在交流输入信号线R与整流单元21的负直流输出端N1之间，且第一电阻组 R21和第二电阻组R24的连接点构成分压单元22的输出端；连接到交流输入信号线S的分压单元22包括第一电阻组R22和第二电阻组R25，上述第一电阻组 R22和第二电阻组R25串联连接在交流输入信号线S与整流单元21的负直流输出端N1之间，且第一电阻组R22和第二电阻组R25的连接点构成分压单元22的输出端；连接到交流输入信号线T的分压单元22包括第一电阻组R23和第二电阻组R26，上述第一电阻组R23和第二电阻组R26串联连接在交流输入信号线T 与整流单元21的负直流输出端N1之间，且第一电阻组R23和第二电阻组R26的连接点构成分压单元22的输出端。
为了满足安规及温升降额要求，上述第一电阻组R21、R22、R23可由多个阻值较大的电阻串联而成。根据电路特性，高压的交流输入信号线电压VRN1、 VSN1、VTN1与低压的分压单元22的输出电压URN1、USN1、UTN1之间的关系如以下计算式(7)、(8)、(9)所示：
Figure BDA0002452050560000051
Figure BDA0002452050560000052
Figure BDA0002452050560000061
结合计算式(6)可知：
VRN1，USN1，UTN1≥0 (10)
为方便后续处理，可将控制系统的参考地接至整流单元21的负直流母线 N1，这样，低压的分压单元22的输出电压URN1、USN1、UTN1可直接输入到模数转换单元，微控制单元就可以通过模数转换单元采样得到低压的分压单元22 的输出电压URN1、USN1、UTN1，进而根据计算式(7)、(8)、(9)计算得到高压的交流输入信号线电压VRN1、VSN1、VTN1。
根据基本的电路原理，有
VRS＝VRN1-VSN1 (11)
VST＝VSN1-VTN1 (12)
VTR＝VTN1-VRN1 (13)
通过计算式(11)、(12)、(13)，可得三根交流输入信号线R、S、T 的输入电压信号VRS、VST、VTR，输入电压信号VRS、VST、VTR可直接应用系统控制、电能计算、电网状态监测等。
此外，为提高抗干扰性能，上述每一分压单元22还包括滤波电容，且该滤波电容与第二电阻组并联连接，例如第二电阻组R24与滤波电容C21并联连接，第二电阻组R25与滤波电容C22并联连接，第二电阻组R26与滤波电容C23并联连接。
与传统的输入电压检测方案相比，本实施例的交流电压检测电路需要1个整流单元。然而，在变频器、驱动器、UPS、变流器等电力电子设备中，主功率拓扑或辅助电源通常都有整流桥，本实施例的交流电压检测电路可直接借用系统中已有的整流桥，不会增加成本；并且由于减少了负电源供电，极大地简化了电路，降低了成本。
在一些电气设备中，可能不允许或不方便将控制系统的参考地直接接至整流单元的负直流母线N1，可将低压的分压单元22的输出电压URN1、USN1、UTN1信号通过隔离运放或线性光耦进行隔离及信号传输，再送至模数转换单元。这样，仍可保留无须负电源供电的优点，但由于隔离运放/线性光耦价格较为昂贵，成本会有所上升。
此外，如图3所示，在本实用新型第二实施例中，交流电压检测电路还可实现单相交流输入信号线的电压检测，即N＝2。相应地，整流单元31采用单相全桥不控整流电路或单相全桥可控整流电路，且本实施例的交流电压检测电路包括两个分压单元32。
具体地，本实施例的交流电压检测电路中，两根交流输入信号线L、N(即火线和零线)分别连接到整流单元31的输入端，且两根分压单元32分别连接在一根交流输入信号线与整流单元的负直流输出端N1之间，且满足：
Figure BDA0002452050560000071
Figure BDA0002452050560000072
VLN＝VLN1-VNN2 (16)
通过采样分压单元32的输出信号ULN2、UNN2，即可计算得输入电压VLN。
本实用新型实施例还提供一种电力电子设备，该电力电子设备可以为变频器、驱动器、UPS、变流器等，该电力电子设备包括整流模块、直流用电设备(例如逆变模块等)以及如上所述的交流电压检测电路，且整流模块的输入端连接N根交流输入信号线，直流用电设备通过正直流母线和负直流母线与整流模块连接。
特别地，上述交流电压检测电路的整流单元由整流模块构成，每一分压单元串联连接在一根交流输入信号线与所述负直流母线之间。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种交流电压检测电路，用于实现N根交流输入信号线的电压检测，所述N为大于或等于2的整数，其特征在于，所述交流电压检测电路包括整流单元以及N个分压单元，所述整流单元的输入端连接所述交流输入信号线，且所述整流单元包括正直流输出端和负直流输出端；每一所述分压单元串联连接在一根交流输入信号线与整流单元的负直流输出端之间，且所述交流电压检测电路通过所述分压单元的输出端输出检测信号。
2.根据权利要求1所述的交流电压检测电路，其特征在于，所述交流电压检测电路包括模数转换单元，所述模数转换单元的输入端连接到所述分压单元的输出端，并将所述分压单元输出的检测信号转换为数字检测信号。
3.根据权利要求2所述的交流电压检测电路，其特征在于，所述交流电压检测电路还包括微控制单元，所述微控制单元的输入端连接到所述模数转换单元的输出端，并将所述模数转换单元输出的数字检测信号转换为所述交流输入信号线的检测电压。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的交流电压检测电路，其特征在于，每一所述分压单元包括第一电阻组和第二电阻组，且所述第一电阻组和第二电阻组串联连接在交流输入信号线与整流单元的负直流输出端之间，所述第一电阻组和第二电阻组的连接点构成所述分压单元的输出端。
5.根据权利要求4所述的交流电压检测电路，其特征在于，每一所述分压单元还包括滤波电容，且所述滤波电容与所述第二电阻组并联连接。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的交流电压检测电路，其特征在于，所述N为2，且所述整流单元包括单相整流桥。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的交流电压检测电路，其特征在于，所述N为3，且所述整流单元包括三相整流桥。
8.一种电力电子设备，包括整流模块、直流用电设备，且所述整流模块的输入端连接N根交流输入信号线，所述直流用电设备通过正直流母线和负直流母线与所述整流模块连接，其特征在于，所述电力电子设备还包括如权利要求1-7中任一项所述的交流电压检测电路。
9.根据权利要求8所述的电力电子设备，其特征在于，所述交流电压检测电路的整流单元由所述整流模块构成，每一所述分压单元串联连接在一根交流输入信号线与所述负直流母线之间。
CN202020564833.1U 2020-04-15 2020-04-15 交流电压检测电路及电力电子设备 Active CN212379474U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202020564833.1U CN212379474U (zh) 2020-04-15 2020-04-15 交流电压检测电路及电力电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202020564833.1U CN212379474U (zh) 2020-04-15 2020-04-15 交流电压检测电路及电力电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN212379474U true CN212379474U (zh) 2021-01-19

Family

ID=74160473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202020564833.1U Active CN212379474U (zh) 2020-04-15 2020-04-15 交流电压检测电路及电力电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN212379474U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104330681A (zh) 一种直流电源系统中直流母线窜入交流的检测装置
US20180226919A1 (en) Arc detection apparatus
CN212379474U (zh) 交流电压检测电路及电力电子设备
CN111650435B (zh) 一种电能计量芯片系统
CN111579860A (zh) 对变频器输出电压进行采集的电路装置
CN111351981A (zh) 交流电压检测电路及电力电子设备
CN210608952U (zh) 逆变器、逆变器的交流电流检测电路及光伏逆变系统
US11368144B1 (en) Noise disturbance rejection for power supply
CN108322069A (zh) 一种三相电流源型电源与负载一体化控制系统
WO2018006517A1 (zh) 交直交电路中间直流环节瞬时电流检测方法及机车
CN211148774U (zh) 新型交流零点检测电路
CN111707864A (zh) 对三相电动机进行电流采集的电路装置
CN103856071A (zh) 高压变频器的功率单元控制电路
CN217607696U (zh) 一种多路隔离输出vpx总线电源
CN211123198U (zh) 一种高压直流电源运行状态检测电路
CN109406863B (zh) 一种低成本高精度的交流电参量检测方法及装置
CN216718531U (zh) 一种采样系统
CN219322065U (zh) 剩余电流断路器
CN211603306U (zh) 隔离变送器
CN113036728B (zh) 一种铁路电力输送装置
CN213876411U (zh) 一种基于plc的电动机控制电路
CN216356488U (zh) 一种基于交流传输的水下电源系统
CN103595288A (zh) 能量可双向流动的三相逆变器
CN220773708U (zh) 一种非独立测温式电气火灾监控探测器
CN216310556U (zh) 用于变流器的控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant