CN204374297U - 三相三线制电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种三相三线制电压检测电路，包括：顺序连接的信号检测电路、信号隔离放大电路和信号处理电路；所述信号检测电路与三相电源连接；所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的输出端；所述信号检测电路包括：顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点j1接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点j2接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点j3接电源C相；所述第二电阻的两端与所述信号隔离放大电路的输入端连接。本实用新型的技术方案在进行三相三线制电压检测时具有较好的稳定性以及电气隔离性。

Description

三相三线制电压检测电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相三线制电压检测电路。

背景技术

目前，现有的三相三线制电压检测电路中常采用电压霍尔、变压器降压或者分压电阻星型连接进行线电压采样。但存在如下问题：电压霍尔检测虽然精度高，但是其成本高；变压器降压检测相对电压霍尔检测成本有所降低，但是其精度低，不稳定；分压电阻星型连接进行电压采样成本虽低，但在实际电路环境中，星型连接的中性点不稳定，并且这种采样电路是非隔离的，不能满足电气隔离的要求。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种三相三线制电压检测电路，以克服现有技术在进行三相三线制电压检测时存在的检测精度与成本不能兼顾，以及不能实现电气隔离的要求的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种三相三线制电压检测电路，包括：顺序连接的信号检测电路、信号隔离放大电路和信号处理电路，所述信号检测电路与三相电源连接，所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的输出端；

所述信号检测电路包括：

顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点j1接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点j2接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点j3接电源C相；

所述第二电阻的两端与所述信号隔离放大电路的输入端连接。

如上所述的三相三线制电压检测电路，所述信号隔离放大电路包括：隔离放大器和由两个反向并联的二极管支路构成的钳位保护单元；

所述隔离放大器的输入端与所述钳位保护单元并联后，其负向输入端与所述第二电阻一端的所述连接点j2连接，其正向输入端与所述第二电阻的另一端的连接点j4连接；

每个所述二极管支路包括两个同向串联的二极管。

如上所述的三相三线制电压检测电路，还包括：第七电阻、第八电阻和滤波电容；

所述滤波电容并联在所述隔离放大器输入端的两侧，且与所述隔离放大器的正向输入端交为连接点c1，与所述隔离放大器的负向输入端交为连接点c2；

所述第七电阻的一端连接于所述连接点j4，另一端连接于所述连接点c1；

所述第八电阻的一端连接于所述连接点j2，另一端连接于所述连接点c2。

如上所述的三相三线制电压检测电路，所述信号处理电路包括：差分运算放大器、双向二极管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；

所述差分运算放大器的输入端与所述双向二极管并联，且其同相输入端串联所述第九电阻后与基准电压连接，其反相输入端串联所述第十电阻后与所述差分运算放大器的输出端连接；所述差分运算放大器的同相输入端串联所述第十一电阻后与所述隔离放大器的正向输出端连接，反相输入端串联所述第十二电阻后与所述隔离放大器的负向输出端连接，输出端为所述信号处理电路的输出端。

如上所述的三相三线制电压检测电路，所述信号处理电路还包括电压跟随器；

所述电压跟随器的同相输入端与所述差分运算放大器的输出端连接，所述电压跟随器的输出端作为最终的所述信号处理电路的输出端与所述电压跟随器的反向输入端连接。

如上所述的三相三线制电压检测电路，所述第一电阻为大功率降压电阻，所述第二电阻为取样电阻。

本实用新型的实施例还提供了另一种三相三线制电压检测电路，包括：信号检测电路以及两组由信号隔离放大电路和信号处理电路顺序连接所形成的电路单元；

所述信号检测电路与三相电源连接；

每组所述电路单元中所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的一个输出端；

所述信号检测电路包括：

顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点j1接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点j2接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点j3接电源C相；

所述第二电阻的两端和所述第四电阻的两端分别与一组所述电路单元中所述信号隔离放大电路的输入端连接。

本实用新型的实施例还提供了又一种三相三线制电压检测电路，包括：信号检测电路以及三组由信号隔离放大电路和信号处理电路顺序连接所形成的电路单元；

所述信号检测电路与三相电源连接；

每组所述电路单元中所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的一个输出端；

所述信号检测电路包括：

顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点j1接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点j2接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点j3接电源C相；

所述第二电阻、所述第四电阻和所述第六电阻的两端分别与一组所述电路单元中所述信号隔离放大电路的输入端连接。

本实用新型实施例提供的三相三线制电压检测电路，包括顺序连接的信号检测电路、信号隔离放大电路和信号处理电路；所述信号检测电路与三相电源连接；所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的输出端；其中，信号检测电路中的分压电阻采用三角型连接方式：即通过顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点j1接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点j2接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点j3接电源C相；从而实现线电压信号的检测，避免了采用传统的星型接法存在的中性点不稳定的缺陷；同时，在信号检测电路与信号处理电路之间引入信号隔离放大电路，从而使信号检测电路进行电压采样时其电气性上与后端处理电路是隔离的，保证了采样信号的准确和稳定。

附图说明

图1为本实用新型提供的三相三线制电压检测电路一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的三相三线制电压检测电路另一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型提供的三相三线制电压检测电路又一个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型提供的三相三线制电压检测电路又一个实施例的结构示意图；

图5为本实用新型提供的三相三线制电压检测电路又一个实施例的结构示意图。

附图标号说明

1-信号检测电路、2-信号隔离放大电路、21-钳位保护单元、22-隔离放大器、3-信号处理电路、31-差分运算放大器、32-双向二极管、33-电压跟随器、R1～R12-第一电阻～第十二电阻，C-滤波电容。

具体实施方式

本实用新型的实施例采用三角型连接的分压电阻构成的信号检测检测电路完成三相三线制电压的线电压采样；同时，在信号检测检测电路之后连接信号隔离放大电路来对采样的线电压进行电气性隔离。

实施例一

图1为本实用新型提供的三相三线制电压检测电路的结构示意图，该电路可实现对三相三线制电源的线电压进行采集检测。如图1所示，该三相三线制电压检测电路包括：顺序连接的信号检测电路1、信号隔离放大电路2和信号处理电路3；其中：信号检测电路1与三相电源连接，信号处理电路3的输出端为三相三线制电压检测电路的输出端，该输出端可与外接的A/D采样口连接。

所述信号检测电路1具体包括：

顺序闭环连接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，且第一电阻R1与第六电阻R6的连接点j1接电源A相、第二电阻R2与第三电阻R3的连接点j2接电源B相、第四电阻R4与第五电阻R5的连接点j3接电源C相；电源A相、电源B相和电源C相分别为欲检测的三相电源的相电压端。

所述第二电阻R2的两端与信号隔离放大电路2的输入端连接。

如图1所示实施例中，以三相电源中，电源A相和电源B相之间的线电压采集检测为例，对本实施例的三相三线制电压检测电路的工作原理进行说明：

通过第一电阻R1和第二电阻R2分压，并对第二电阻R2两端的电压进行采样，从而将电源A相和电源B相间的高压信号转换成低压信号；然后通过信号隔离放大电路2把电网侧与后端的A/D采样侧隔离；最后，通过信号处理电路3将信号隔离放大电路2输出的隔离信号进行放大处理，以转换成供后续A/D采样的线电压信号U_AB，从而计算出电网侧的三相线电压值。

同理，当需要对三相电源中的其他相线电压进行采样检测时，可将欲检测的相线电压两端如图1所示接法连接到相应点如j1和j2位置；或者，若需要同时检测三相电源的两个或三个不同的相线电压时，还可以在第四电阻R4和第六电阻R6的两端分别再顺序连接信号隔离放大电路2和信号处理电路3完成相应线电压信号的采样检测。

如图2所示，在图1所示实施例的基础上，本实施例给出了隔离放大电路2和信号处理电路3的具体电路结构的实现方式。

具体地，上述信号隔离放大电路2可具体包括：隔离放大器22和由两个反向并联的二极管支路构成的钳位保护单元21；其中：

隔离放大器22的输入端与钳位保护单元21并联后，其负向输入端与第二电阻R2一端的连接点j2连接，其正向输入端与第二电阻R2的另一端的连接点j4连接；钳位保护单元21的作用是将从第二电阻R2上采样的电压钳位在固定范围内。在实际应用中，可根据采样电压的范围确定用于电压钳位的二极管的串联数目。本实施例中，每个二极管支路包括两个同向串联的二极管。

具体地，上述信号处理电路3可具体包括：差分运算放大器31、双向二极管32、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12；其中：

差分运算放大器31的输入端与双向二极管32并联，且其同相输入端串联第九电阻R9后与基准电压V_REF连接，其反相输入端串联第十电阻R10后与差分运算放大器31的输出端连接；差分运算放大器31的同相输入端串联第十一电阻R11后与隔离放大器22的正向输出端连接，反相输入端串联第十二电阻R12后与隔离放大器22的负向输出端连接，输出端为信号处理电路3的输出端。

通过改变第十一电阻R11和第十二电阻R12的阻值可对差分运算放大器31的放大倍数进行调整。优选的，第十一电阻R11和第十二电阻R12的阻值相同。

进一步的，为了保证差分运算放大器31的输出端电压在外接电路后依然稳定，本实施例在信号处理电路3中还添加了电压跟随器33；

所述电压跟随器33的同相输入端与差分运算放大器31的输出端连接，电压跟随器33的输出端作为最终的信号处理电路3的输出端与电压跟随器33的反向输入端连接。该电压跟随器33可以为具有电压跟随作用的运算放大器。

进一步的，如图2所示，在本实施例提供的三相三线制电压检测电路中，还可包括第七电阻R7、第八电阻R8和滤波电容C；其中：

滤波电容C并联在隔离放大器22输入端的两侧，且与隔离放大器22的正向输入端交为连接点c1，与隔离放大器22的负向输入端交为连接点c2；

所述第七电阻R7的一端连接于连接点j4，另一端连接于连接点c1；

所述第八电阻R8的一端连接于连接点j2，另一端连接于连接点c2。

由第七电阻R7、第八电阻R8和滤波电容C构成的滤波回路可用于对从R2上获取的采样电压进行限流滤波。优选的，第七电阻R7和第八电阻R8的阻值相同。

进一步的，上述第一电阻R1为大功率降压电阻，阻值较大，第二电阻R2为取样电阻，阻值较小。通过第一电阻R1和第二电阻R2串联，可获得三相电源A相和B相间的采样电压(即第二电阻R2两端的电压)。

本实用新型实施例提供的三相三线制电压检测电路包括：顺序连接的信号检测电路、信号隔离放大电路和信号处理电路；其中：信号检测电路与三相电源连接；信号处理电路的输出端为三相三线制电压检测电路的输出端；所述信号检测电路包括：顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点j1接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点j2接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点j3接电源C相；第二电阻的两端与信号隔离放大电路的输入端连接。本实施例技术方案采用分压电阻呈三角型连接的方式实现对三相线电压的信号采样，避免了采用传统的星型接法存在的中性点不稳定的缺陷；同时，在信号检测电路与信号处理电路之间引入信号隔离放大电路，从而使信号检测电路进行电压采样时其电气性上与后端处理电路是隔离的，保证了采样信号的准确和稳定。

实施例二

图3为本发明提供的三相三线制电压检测电路另一个实施例的结构示意图，如图3所示，该电路结构为图1所示三相三线制电压检测电路的改进结构。如图3所示，该三相三线制电压检测电路具体包括：信号检测电路1以及两组由信号隔离放大电路2和信号处理电路3顺序连接所形成的电路单元；

信号检测电路1与三相电源连接；

每组电路单元中的信号处理电路3的输出端为三相三线制电压检测电路的一个输出端；

信号检测电路1包括：

顺序闭环连接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，且第一电阻R1与第六电阻R6的连接点j1接电源A相、第二电阻R2与第三电阻R3的连接点j2接电源B相、第四电阻R4与第五电阻R5的连接点j3接电源C相；电源A相、电源B相和电源C相分别为欲检测的三相电源的相电压端；

第二电阻R2的两端和第四电阻R4的两端分别与一组上述电路单元中的信号隔离放大电路2的输入端连接。

与图1所示实施例比较，图3所示实施例可视为在图1原有电路结构的基础上，在第四电阻R4的两端再次并联连接一组由信号隔离放大电路2和信号处理电路3顺序连接所形成的电路单元，以完成电源B相与电源C相间电压信号U_BC的采样检测。

实施例三

如图4所示，为本发明提供的三相三线制电压检测电路又一个实施例的结构示意图，该电路结构为图3所示三相三线制电压检测电路的改进结构。如图4所示，该三相三线制电压检测电路具体包括：信号检测电路1以及三组由信号隔离放大电路2和信号处理电路3顺序连接所形成的电路单元；

信号检测电路1与三相电源连接；

每组电路单元中的信号处理电路3的输出端为三相三线制电压检测电路的一个输出端；

信号检测电路1包括：

顺序闭环连接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，且第一电阻R1与第六电阻R6的连接点j1接电源A相、第二电阻R2与第三电阻R3的连接点j2接电源B相、第四电阻R4与第五电阻R5的连接点j3接电源C相；电源A相、电源B相和电源C相分别为欲检测的三相电源的相电压端；

第二电阻R2、第四电阻R4和第六电阻R6的两端分别与一组电路单元中的信号隔离放大电路2的输入端连接。

与图3所示实施例比较，图4所示实施例可视为在图3原有电路结构的基础上，在第六电阻R6的两端再次并联连接一组由信号隔离放大电路2和信号处理电路3顺序连接所形成的电路单元，以完成电源A相与电源C相间电压信号U_CA的采样检测。

上述图3和图4所示实施例中，第三电阻R3和第五电阻R5均为大功率降压电阻，其作用类似于第一电阻R1，第四电阻R4和第六电阻R6均为采样电阻，其作用类似于第二电阻R2。

综上，图3和图4所示实施例分别针对图1所示实施例中的三相三线制电压检测电路进行了改进，即在原有第二电阻R2两端并联信号隔离放大电路2和信号处理电路3的基础上，在第四电阻R4和第六电阻R6的两端分别再次并联相同的隔离放大电路2和信号处理电路3，以使得改进后的三相三线制电压检测电路能够同时测量三相电源中两组或三组线电压，提高了采样检测的效率。当然，图3和图4所示实施例中新增的隔离放大电路2和信号处理电路3均可为如图2中所示实施例的相应的电路结构。例如，图5则为在结合图2中隔离放大电路2和信号处理电路3的具体结构后，给出的图3的一种具体电路结构示意图，其具体结构描述可参见图2所示内容，在此对其具体结构不作赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种三相三线制电压检测电路，其特征在于，包括：顺序连接的信号检测电路、信号隔离放大电路和信号处理电路，所述信号检测电路与三相电源连接，所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的输出端；

所述信号检测电路包括：

顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点(j1)接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点(j2)接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点(j3)接电源C相；

所述第二电阻的两端与所述信号隔离放大电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的三相三线制电压检测电路，其特征在于，所述信号隔离放大电路包括：隔离放大器和由两个反向并联的二极管支路构成的钳位保护单元；

所述隔离放大器的输入端与所述钳位保护单元并联后，其负向输入端与所述第二电阻一端的所述连接点(j2)连接，其正向输入端与所述第二电阻的另一端的连接点(j4)连接；

每个所述二极管支路包括两个同向串联的二极管。

3.根据权利要求2所述的三相三线制电压检测电路，其特征在于，还包括，第七电阻、第八电阻和滤波电容；

所述滤波电容并联在所述隔离放大器输入端的两侧，且与所述隔离放大器的正向输入端交为连接点(c1)，与所述隔离放大器的负向输入端交为连接点(c2)；

所述第七电阻的一端连接于所述连接点(j4)，另一端连接于所述连接点(c1)；

所述第八电阻的一端连接于所述连接点(j2)，另一端连接于所述连接点(c2)。

4.根据权利要求2所述的三相三线制电压检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括：差分运算放大器、双向二极管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；

所述差分运算放大器的输入端与所述双向二极管并联，且其同相输入端串联所述第九电阻后与基准电压连接，其反相输入端串联所述第十电阻后与所述差分运算放大器的输出端连接；所述差分运算放大器的同相输入端串联所述第十一电阻后与所述隔离放大器的正向输出端连接，反相输入端串联所述第十二电阻后与所述隔离放大器的负向输出端连接，输出端为所述信号处理电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的三相三线制电压检测电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括电压跟随器；

所述电压跟随器的同相输入端与所述差分运算放大器的输出端连接，所述电压跟随器的输出端作为最终的所述信号处理电路的输出端与所述电压跟随器的反向输入端连接。

6.根据权利要求1所述的三相三线制电压检测电路，其特征在于，所述第一电阻为大功率降压电阻，所述第二电阻为取样电阻。

7.一种三相三线制电压检测电路，其特征在于，包括：信号检测电路以及两组由信号隔离放大电路和信号处理电路顺序连接所形成的电路单元；

所述信号检测电路与三相电源连接；

每组所述电路单元中所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的一个输出端；

所述信号检测电路包括：

顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点(j1)接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点(j2)接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点(j3)接电源C相；

所述第二电阻的两端和所述第四电阻的两端分别与一组所述电路单元中所述信号隔离放大电路的输入端连接。

8.一种三相三线制电压检测电路，其特征在于，包括：信号检测电路以及三组由信号隔离放大电路和信号处理电路顺序连接所形成的电路单元；

所述信号检测电路与三相电源连接；

每组所述电路单元中所述信号处理电路的输出端为所述三相三线制电压检测电路的一个输出端；

所述信号检测电路包括：

顺序闭环连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，且第一电阻与第六电阻的连接点(j1)接电源A相、第二电阻与第三电阻的连接点(j2)接电源B相、第四电阻与第五电阻的连接点(j3)接电源C相；

所述第二电阻、所述第四电阻和所述第六电阻的两端分别与一组所述电路单元中所述信号隔离放大电路的输入端连接。