[發(fā)明專利]母線電壓采樣裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310075134.5
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN104038050A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成愛軍
• 申請（專利權(quán)）人: 樂星產(chǎn)電（無錫）有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 聶寧樂;浦柏明

技術(shù)領(lǐng)域

提供一種母線電壓采樣裝置。

背景技術(shù)

為了對與電網(wǎng)相連的變頻器進(jìn)行保護(hù)，要對電網(wǎng)進(jìn)行母線電壓采樣，根據(jù)采樣結(jié)果來控制變頻器。由于在電網(wǎng)輸入電壓波動(dòng)或者電機(jī)制動(dòng)時(shí)間設(shè)置太短的時(shí)候，輸入變頻器的直流母線電壓會產(chǎn)生電壓尖峰脈沖或者欠壓，這些情況都會損壞變頻器的器件從而影響變頻器的可靠性。因此，我們需要檢測直流母線電壓來控制變頻器的開關(guān)。對于變頻器來說，與母線欠電壓相比，過電壓的危害更大。所以，當(dāng)發(fā)生過電壓的時(shí)候，響應(yīng)時(shí)間必須迅速，通過將采樣裝置的輸出電壓（采樣電壓）輸入至控制設(shè)備（例如CPU）來停止變頻器的工作。

目前母線電壓的隔離測量，主要有兩種方法：一種是直接對母線電壓用光耦進(jìn)行隔離測量，這種方法增加了一個(gè)價(jià)格昂貴的線性光耦；另一種則利用變壓器的變壓特性（isolation?characteristic）和電壓比等于匝數(shù)比的特點(diǎn)，間接的測量母線電壓。這里僅討論利用變壓器隔離采樣母線電壓的方法。

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的母線電壓采樣原理圖，其中，DCP為直流母線電壓的正極，DCN為直流母線電壓的負(fù)極。

母線電壓經(jīng)變壓器按比例縮小后，通過電阻分壓及電容穩(wěn)壓濾波，得到一個(gè)輸出電壓VDC’。傳統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn)就是原理簡單，成本低廉，但是控制效果差，存在變頻器不能對過電壓快速響應(yīng)的缺點(diǎn)。直流母線電壓是一個(gè)連續(xù)變化的波形，經(jīng)過變壓器變壓后，得到的一個(gè)脈沖電壓VDC_T’。該電壓的幅值與變壓器的匝數(shù)成正比，占空比等于變頻器的占空比。該電壓通過對電容的充放電得到類似母線電壓形狀的輸出電壓VDC’，最后將該輸出電壓VDC’輸入至控制單元（CPU，未圖示），從而來控制變頻器。由此，響應(yīng)速度主要是由電容（圖中的電容C）的充電時(shí)間決定的。但是當(dāng)我們選擇一個(gè)較小容量的電容C時(shí)，充電時(shí)間減小的同時(shí)，放電時(shí)間也隨之減小。而VDC_T’是一個(gè)脈沖輸入電壓，在放電時(shí)間過短時(shí)，會使得在下一個(gè)脈沖到來前，電容C就放電到一個(gè)低電壓值，導(dǎo)致控制單元誤判欠電壓保護(hù)。反之，在增大電容C的容量時(shí)，可以延長電容放電時(shí)間，但是充電時(shí)間也隨之增大，不能滿足快速響應(yīng)的要求。不同電容值下仿真波形如圖5A、5B所示。在如圖5A所示，在電容C的容量較小時(shí)，雖然充電時(shí)間短，但放電時(shí)間也很短，脈沖之間（一個(gè)脈沖和下一個(gè)脈沖之間）的低電壓時(shí)間長，導(dǎo)致控制單元誤判欠電壓。另一方面，如圖5B所示，在電容C的容量較大時(shí)，充放電時(shí)間都長，不能滿足快速響應(yīng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種母線電壓采樣裝置，能夠控制充放電時(shí)間來實(shí)現(xiàn)快速充電和緩慢放電，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種母線電壓采樣裝置，包括輸入端（DC_T）、接地端（G）、輸出端（DC0）、二極管（D1）、第一～第七電阻（R1～R7）、第一～第二三極管（Q1～Q2）、充放電電容（C2）、第一～第二充電線（CH1、CH2）、第一～第二放電線（DL1、DL2），所述輸入端（DC_T）用于接收通過隔離測定方式測定直流母線電壓（DCP、DCN）而得到的直流脈沖電壓，所述輸出端（DC0）用于輸出采樣直流脈沖電壓，其特征在于，所述二極管（D1）的正極與所述輸入端（DC_T）連接，在其負(fù)極上連接所述第一三極管的射極及所述第三電阻（R3）的一端；所述第一三極管（Q1）為pnp型三極管，在其基極上連接所述第三電阻（R3）的另一端及所述第四電阻（R4）的一端，在其集極上連接所述第五電阻（R5）的一端；所述第二三極管（Q2）為npn型三極管，其基極經(jīng)由第一電阻（R1）而連接至所述輸入端（DC_T），在其基極與射極之間連接所述第二電阻（R2），在其集極上連接第四電阻（R4）的另一端及第五電阻（R5）的另一端；所述第一充電線（CH1），其一端連接所述第一三極管（Q1）的集極，另一端連接所述充放電電容（C2）的正極；所述第二充電線（CH2），其一端連接所述第二三極管（Q2）的射極并且連接所述接地端（G），另一端連接所述充放電電容（C2）的負(fù)極；所述第一放電線（DL1），其一端連接所述充放電電容（C2）的正極，另一端經(jīng)由所述第六電阻（R6）而連接所述輸出端（DC0）；所述第二放電線（DL2），其一端連接所述充放電電容（C2）的負(fù)極，另一端經(jīng)由所述第七電阻（R7）而連接所述輸出端（DC0）。

在上述母線電壓采樣裝置中，還可以包括跟隨器（F），所述跟隨器（F）具有最終輸出端（DC）；所述跟隨器（F）與所述輸出端（DC0）相連接，對來自所述輸出端（DC0）的電壓進(jìn)行調(diào)整后從所述最終輸出端（DC）輸出。