[發明專利]一種交流電中直流分量的隔離檢測電路

在審

• 申請號: 201710474725.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107328978A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 季金虎;蔡華;胡永峰
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)11386
• 代理人: 龐許倩,馬東偉

技術領域

本發明涉及電路檢測技術領域，尤其涉及一種交流電中直流分量的隔離檢測電路。

背景技術

工頻交流電(220V/50Hz)俗稱市電，是生活用電和小功率設備用電最廣泛的供電制式。工頻交流電除電網輸送產生外，設備供電在大部分領域使用逆變電路產生。逆變電路是將直流電能轉換為交流電能的電路，在轉換過程中，由于電路參數的不一致性和控制精度的誤差，除產生交流電能外，還能產生微弱的直流分量，如圖1中的U₀。過大的直流分量會令變壓器原邊飽和繼而短路，會損壞設備，且在并聯系統中直流分量會產生較大的環流，降低了并聯系統的可靠性。直流分量的大小為逆變電路的一個通用指標，不能超過一定值(一般為100mV)。

目前常用的直流分量檢測電路如圖2所示，其工作原理是：逆變器輸出電壓經R1和C1濾波后得到含交流成分的脈動直流電，此直流電經R2、R4和C2組成的積分電路積分后得到與逆變器輸出電壓直流分量成正比的電壓量。由于直流分量值可能為負值，故由R5，R6和+3.0V_ref電源組成加法電路以便將直流分量送到模數轉換器輸入端。

傳統的直流分量檢測電路可以滿足大部分場合的直流分量檢測需求。但其缺點為：電路中的輸入須為電壓霍爾傳感器的輸出，限制了電壓采樣電路的形式；檢測電路共地，不隔離，不能用在需要隔離采樣的場合；R2、C2和R4的參數匹配比較復雜，且積分結果可能受噪聲的影響。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種交流電中直流分量的隔離檢測電路，用以解決傳統檢測方案中電路不隔離、采樣電路受限和參數匹配等技術問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

在基于本發明電路的一個實施例中，提供了一種交流電中直流分量的隔離檢測電路，包括：檢測分量濾波及變送電路、隔離電路和差分放大電路；檢測信號從檢測分量濾波及變送電路的輸入端接入，檢測分量濾波及變送電路的輸出端與隔離電路的輸入端相連，隔離電路的輸出端與差分放大電路的輸入端相連，差分放大電路的輸出端為檢測信號的輸出端；其中檢測分量濾波及變送電路用于過濾交流分量，保留直流分量；隔離電路用于將直流分量的輸出經分壓、差分傳輸后進行隔離；差分放大電路用于對待測信號進行放大。

在基于本發明電路的另一個實施例中，檢測分量濾波及變送電路包括電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，電容C1、C2、C4，運算放大器N2；其中R1、R2、R3、R4依次相連，R1的另一端為檢測分量濾波及變送電路的輸入端，R4的另一端分別與R5的一端和C1的一端相連，C1的另一端接高壓側地，R5的另一端分別與C2的一端以及N2的正向輸入端相連，C2的另一端與R7和R9的一端相連并接高壓側地，R7的另一端分別與R6和R8的一端相連，R6的另一端分別與N2的反向輸入端和輸出端相連，R8的另一端與C4的一端相連，R9的另一端與C4的另一端相連，N2為高壓側+5V和-5V雙電源供電，C4的兩端為檢測分量濾波及變送電路的第一輸出端和第二輸出端。

在基于本發明電路的另一個實施例中，隔離電路包括電容C3、C5，線性光耦芯片N1；N1的VINP端為隔離電路的第一輸入端，與檢測分量濾波及變送電路的第一輸出端相連，N1的VINN端為隔離電路的第二輸入端，與檢測分量濾波及變送電路的第二輸出端相連，接高壓側經濾波和差分傳輸后的采集信號；N1的GND1端與C3的一端相連并接高壓側地，C3的另一端與N1的VDD1端相連并接高壓側+5V電源，N1的VDD2端與C5的一端相連并接信號側+5V電源，C5的另一端與N1的GND2端相連并接信號側地，N1的VOUTP端和VOUTN端分別為隔離電路的第一輸出端和第二輸出端。

在基于本發明電路的另一個實施例中，差分放大電路包括電阻R10、R11、R12、R13、R14，電容C6、C7，運算放大器N3；N3為+5V單電源供電，滿量程輸出運算放大器；R10的一端為差分放大電路的第一輸入端與隔離電路的第一輸出端相連，R11的一端為差分放大電路的第二輸入端與隔離電路的第二輸出端相連，R10的另一端分別與R12的一端、R13的一端、C6的一端和N3的正向輸入端相連，C6的另一端與R13的另一端相連并接信號側地，R12的另一端與信號側的+5V電源相連；R11的另一端分別與N3的反向輸入端相連，并與R14和C7的一端相連，C7的另一端與R14的另一端相連，并與N3的輸出端相連，N3的正電源端與信號側+5V電源相連，N3的負電源端接信號側地；N3的輸出端為差分放大電路的輸出端。