CN216485232U - 一种高压交流电压与过零点相位采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压交流电压与过零点相位采集系统，包括高压电网信号采集电路、信号调理电路与输出信号电路，高压电网信号采集电路包括三路并联的分压电容，每路分压电容连接一相高压电，每路分压电容包括串联的无感电容C和采样电容CS；分压电容通过运放电路连接于信号调理电路，分压电容将采集的单相电网信号通过信号调理电路调理后得到三路过零点相位信号以及三路电压信号，输出信号电路连接于信号调理电路，采用串联的无感电容C和采样电容CS分压采集交流电信号，将获取的电信号进行放大处理的方法，得到三相电压基础电压信号，具有高稳定性，不易产生谐振，成本低，并且采用分压电容，降低了发热量以及谐振的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于高压软起动器技术领域，具体涉及一种高压交流电压与过零点相位采集系统。
背景技术
在电力电子设备中采集高压交流电压信号通常选用高压互感器，也叫PT,其利用变压器原理，一次绕组与二次绕组有着较高的变比，从而得到比例缩小的隔离电压信号。由于高压互感器内部的阻抗很小，在断路器合闸瞬间会出现暂态过电压，致使PT绝缘失效或内部绕组层间绝缘破损，造成匝间短路发热，严重的可能造成事故。并且电磁式电压互感器容易受到电网影响而产生谐振，危害了电网的安全运行。目前高压互感器PT技术中存在绝缘易破坏、发热量高、易谐振、成本高的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高压交流电压与过零点相位采集系统，以克服现有技术的不足。
一种高压交流电压与过零点相位采集系统，包括高压电网信号采集电路、信号调理电路与输出信号电路，高压电网信号采集电路包括三路并联的分压电容，每路分压电容连接一相高压电，每路分压电容包括串联的无感电容C和采样电容CS；分压电容通过运放电路连接于信号调理电路，分压电容将采集的单相电网信号通过信号调理电路调理后得到三路过零点相位信号以及三路电压信号，输出信号电路连接于信号调理电路。
进一步的，三路分压电容与运放电路连接的线路等长。
进一步的，运放电路采用JFET运算放大器，JFET运算放大器的同相输入端通过电阻R3连接三路分压电容，JFET运算放大器的反向输入端连接电阻R1一端和电阻R2的一端，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端接JFET运算放大器的输出端。
进一步的，无感电容C采用高压无感薄膜电容器。
进一步的，采样电容CS采用COG电容器或COH电容器。
进一步的，输出信号电路包括相位信号采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路，采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路均连接于信号调理电路。
进一步的，采集电路包括迟滞比较器，对基础电压信号进行迟滞比较得到较为稳定的过零点相位方波信号。
进一步的，三相精密整流加法器电路包括三路并联的整流电路，整流电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2和运算放大器OP，电阻R1的一端与电阻R2的一端连接输入端，电阻R1的另一端与电阻R4的一端连接后为输出端，电阻R4的另一端与二极管D2的负极、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的另一端、电阻R5的一端、二极管D1的正极、运算放大器OP的反向输入端连接，二极管D2的正极与二极管D1的负极、电阻R5的另一端、运算放大器OP的输出端连接，运算放大器OP的正向输入端与电阻R6一端连接，电阻R6另一端接地；三路整流电路的输出端连接同一运算放大器OP4的同向输入端，运算放大器OP4的反向输入端与输出端连接电阻R，实现整流加法输出。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型一种高压交流电压与过零点相位采集系统，包括高压电网信号采集电路、信号调理电路与输出信号电路，高压电网信号采集电路包括三路并联的分压电容，每路分压电容连接一相高压电，每路分压电容包括串联的无感电容C和采样电容CS；分压电容通过运放电路连接于信号调理电路，分压电容将采集的单相电网信号通过信号调理电路调理后得到三路过零点相位信号以及三路电压信号，输出信号电路连接于信号调理电路，采用串联的无感电容C和采样电容CS分压采集交流电信号，将获取的电信号进行放大处理的方法，得到三相电压基础电压信号，具有高稳定性，不易产生谐振，成本低，并且采用分压电容，降低了发热量以及谐振的影响。
进一步的，三路分压电容与运放电路连接的线路等长，以满足阻抗匹配要求。
进一步的，经过精密整流加法电路得到三相电压之和，可视为直流母线电压，配合比较器驱动电路可实现过压欠压的保护动作；经迟滞比较器后输出过零点的相位信号，用以控制可控硅的导通移相角。
附图说明
图1为本实用新型实施例中采集系统电路图。
图2为本实用新型实施例中相位信号采集原理图。
图3为本实用新型实施例中三相精密整流加法器电路图。
图4为本实用新型实施例中采集系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1所示，一种高压交流电压与过零点相位采集系统，包括高压电网信号采集电路、信号调理电路与输出信号电路，高压电网信号采集电路包括三路并联的分压电容，每路分压电容连接一相高压电，每路分压电容包括串联的无感电容C和采样电容CS；分压电容通过运放电路连接于信号调理电路，分压电容将采集的单相电网信号通过信号调理电路调理后得到三路过零点相位信号以及三路电压信号，输出信号电路连接于信号调理电路，输出信号电路将三路电压信号转化成为电流信号输出。本申请采用串联的无感电容C和采样电容CS分压采集交流电信号，将获取的电信号进行放大处理的方法，得到三相电压基础电压信号，具有高稳定性，不易产生谐振，成本低等优点。
具体的，三路分压电容与运放电路连接的线路等长，如图1所示，分压所得的电压信号S1/S2/S3采用三根等长的同轴线缆传输，以满足阻抗匹配要求。
如图1所示，运放电路采用JFET运算放大器，JFET运算放大器的同相输入端通过电阻R3连接三路分压电容，JFET运算放大器的反向输入端连接电阻R1一端和电阻R2的一端，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端接JFET运算放大器的输出端。
无感电容C采用高压无感薄膜电容器。采样电容CS采用COG电容器或COH电容器。
如图1所示，L1/L2/L3分别为高压三相电；C1/C2/C3为高压无感薄膜电容器。CS1/CS2/CS3选用高稳定度的COG电容器或COH电容器，分压所得的电压信号S1/S2/S3采用三根等长的同轴线缆传输至JFET运算放大器，以满足阻抗匹配要求。经高输入阻抗的JFET运放对信号进行放大处理，得到输出Sa/Sb/Sc电压信号，Sa/Sb/Sc电压信号作为基础电压信号再进行下一步处理。
如图3、图4所示，输出信号电路包括相位信号采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路，采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路均连接于信号调理电路。
Sa/Sb/Sc电压信号作为基础电压信号分出三路(采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路)分别处理，得到相应的输出信号。
如图2所示，采集电路包括迟滞比较器，对基础电压信号Sa/Sb/Sc进行迟滞比较得到较为稳定的过零点相位方波信号Ta/Tb/Tc，可作为软启动器的触发信号，用以控制可控硅的导通移相角度或作为相位相关的保护信号。
如图3所示，三相精密整流加法器电路包括三路并联的整流电路，以连接Sa相采集为例，整流电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2和运算放大器OP，电阻R1的一端与电阻R2的一端连接输入端，电阻R1的另一端与电阻R4的一端连接后为输出端，电阻R4的另一端与二极管D2的负极、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的另一端、电阻R5的一端、二极管D1的正极、运算放大器OP的反向输入端连接，二极管D2的正极与二极管D1的负极、电阻R5的另一端、运算放大器OP的输出端连接，运算放大器OP的正向输入端与电阻R6一端连接，电阻R6另一端接地；三路整流电路的输出端连接同一运算放大器OP4的同向输入端进行加法运算，运算放大器OP4的反向输入端与输出端连接电阻R构成电压跟随器，调理输出阻抗。同理，连接Sb相和Sc相结构与Sa相结构相同；经三相精密整流加法器得到三相电压信号Vp，该信号为三相相电压相加之和，配合比较器可以做过压、欠压的判断。其中电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6的阻值相同，电阻R1的阻值是电阻R2阻值的两倍。
如图4所示分别将三相电的基础相电压Sa/Sb/Sc与三相电压和Vp经过V-I转换电路转换，输出为稳定的直流电流信号，可传输至专用仪表显示，实时比例显示各相电压数值。
Claims (8)
1.一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，包括高压电网信号采集电路、信号调理电路与输出信号电路，高压电网信号采集电路包括三路并联的分压电容，每路分压电容连接一相高压电，每路分压电容包括串联的无感电容C和采样电容CS；分压电容通过运放电路连接于信号调理电路，分压电容将采集的单相电网信号通过信号调理电路调理后得到三路过零点相位信号以及三路电压信号，输出信号电路连接于信号调理电路。
2.根据权利要求1所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，三路分压电容与运放电路连接的线路等长。
3.根据权利要求1所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，运放电路采用JFET运算放大器，JFET运算放大器的同相输入端通过电阻R3连接三路分压电容，JFET运算放大器的反向输入端连接电阻R1一端和电阻R2的一端，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端接JFET运算放大器的输出端。
4.根据权利要求1所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，无感电容C采用高压无感薄膜电容器。
5.根据权利要求1所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，采样电容CS采用COG电容器或COH电容器。
6.根据权利要求1所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，输出信号电路包括相位信号采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路，采集电路、三相精密整流加法器电路和V-I转换电路均连接于信号调理电路。
7.根据权利要求6所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，采集电路包括迟滞比较器，对基础电压信号进行迟滞比较得到较为稳定的过零点相位方波信号。
8.根据权利要求6所述的一种高压交流电压与过零点相位采集系统，其特征在于，三相精密整流加法器电路包括三路并联的整流电路，整流电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2和运算放大器OP，电阻R1的一端与电阻R2的一端连接输入端，电阻R1的另一端与电阻R4的一端连接后为输出端，电阻R4的另一端与二极管D2的负极、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的另一端、电阻R5的一端、二极管D1的正极、运算放大器OP的反向输入端连接，二极管D2的正极与二极管D1的负极、电阻R5的另一端、运算放大器OP的输出端连接，运算放大器OP的正向输入端与电阻R6一端连接，电阻R6另一端接地；三路整流电路的输出端连接同一运算放大器OP4的同向输入端，运算放大器OP4的反向输入端与输出端连接电阻R。
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2021
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