[發(fā)明專利]雙極性直流高壓隔離采樣電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210148974.9
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114487584B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李波;肖金水;張信;丁明軍;趙娟;馬勛;李洪濤;馮元偉;黃宇鵬;康傳會
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/06;G01R15/24
• 代理公司: 成都四合天行知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51274
• 代理人: 郭受剛

本發(fā)明公開了雙極性直流高壓隔離采樣電路，包括正負(fù)高壓采樣單元、正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元、變壓器耦合隔離供電單元、光纖隔離傳輸單元及電壓還原單元，其中，正負(fù)高壓采樣單元用于對正高壓和/或負(fù)高壓采樣；正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元用于將采樣信號轉(zhuǎn)換為高頻數(shù)字信號；光纖隔離傳輸單元用于實現(xiàn)高頻數(shù)字信號隔離傳輸；電壓還原單元用于將高頻數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為直流電壓；變壓器耦合隔離供電單元用于生成正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元和光纖隔離傳輸單元的供電電壓。本發(fā)明能提升耐壓性能，并能同時實現(xiàn)正負(fù)雙極性直流高壓的隔離采樣需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流高壓電源管控技術(shù)，具體是雙極性直流高壓隔離采樣電路。

背景技術(shù)

直流高壓電源通常配備有電源控制系統(tǒng)對其是否輸出直流高壓進(jìn)行管控，為了確保輸出直流電壓的穩(wěn)定性，直流高壓電源通常還配備有控制回路和輸出采樣電路，其控制回路采用閉環(huán)控制實時對直流高壓電源輸出直流高壓進(jìn)行檢測、調(diào)整。現(xiàn)有控制回路常利用到高壓采樣技術(shù)、信號傳輸和控制技術(shù)，高壓采樣技術(shù)基于高壓采樣系統(tǒng)實現(xiàn)，其根據(jù)高壓采樣系統(tǒng)地線與電源控制系統(tǒng)地線是否共地，分為隔離采樣和非隔離采樣。輸出采樣電路用于對直流高壓電源輸出直流高壓進(jìn)行采樣并發(fā)送至電源控制系統(tǒng)，進(jìn)而由電源控制系統(tǒng)根據(jù)采樣信號對直流高壓電源進(jìn)行管控。

在直流高壓電源中為了實現(xiàn)電源控制系統(tǒng)安全工作，避免將輸出高壓噪聲引入控制回路對電源控制系統(tǒng)造成干擾，輸出采樣電路與控制回路進(jìn)行電氣隔離是必須的。現(xiàn)有直流高壓電源的電壓控制回路普遍是通過對其中一個單極性(正高壓或負(fù)高壓)電壓進(jìn)行采樣和反饋控制，線性光電耦合器是較常用的隔離器件，該器件具有良好的性能和抗干擾能力，被廣泛應(yīng)用于輸入和輸出信號需要電氣隔離的場合，但由于線性光電耦合器隔離電壓較低，一般為5kV左右，很難滿足更高電壓的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有直流高壓電源隔離采樣器件耐壓較低的問題，提供了一種雙極性直流高壓隔離采樣電路，其能提升耐壓性能，并能同時實現(xiàn)正負(fù)雙極性直流高壓的隔離采樣需求。

本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

雙極性直流高壓隔離采樣電路，包括正負(fù)高壓采樣單元、正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元、變壓器耦合隔離供電單元、光纖隔離傳輸單元及電壓還原單元，所述正負(fù)高壓采樣單元、正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元、光纖隔離傳輸單元及電壓還原單元依次連接，變壓器耦合隔離供電單元與正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元和光纖隔離傳輸單元連接；

正負(fù)高壓采樣單元，用于對正高壓和/或負(fù)高壓進(jìn)行采樣，并將采樣信號發(fā)送至正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元；

正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元，用于將采樣信號轉(zhuǎn)換為高頻數(shù)字信號并發(fā)送至光纖隔離傳輸單元；

光纖隔離傳輸單元，用于實現(xiàn)高頻數(shù)字信號隔離傳輸；

電壓還原單元，用于將輸入的高頻數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為直流電壓；

變壓器耦合隔離供電單元，用于實現(xiàn)輸入地與高壓地之間的電氣隔離，并將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元的直流供電電壓和光纖隔離傳輸單元的直流供電電壓。

進(jìn)一步的，所述正負(fù)高壓采樣單元設(shè)有兩路采樣通道分別對正高壓和負(fù)高壓采樣，所述正負(fù)雙極性電壓轉(zhuǎn)換單元設(shè)有兩路轉(zhuǎn)換通道分別對正高壓采樣信號和負(fù)高壓采樣信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所述光纖隔離傳輸單元設(shè)有兩路傳輸通道分別對正高壓采樣信號轉(zhuǎn)換的高頻數(shù)字信號和負(fù)高壓采樣信號轉(zhuǎn)換的高頻數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，所述電壓還原單元設(shè)有兩路還原通道分別對正高壓采樣信號轉(zhuǎn)換的高頻數(shù)字信號和負(fù)高壓采樣信號轉(zhuǎn)換的高頻數(shù)字信號進(jìn)行還原。