CN207832884U - 一种过零检测电路和一种cph谐波抑制补偿控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种过零检测电路和一种CPH谐波抑制补偿控制***，过零检测电路包括第一运算放大器和第二运算放大器。该过零检测电路的主要器件包括两个运算放大器和两个电容模块，涉及到的元器件的个数很少，也没有涉及很精密的检测器件，所以，该过零检测电路的结构简单，成本较低。而且，每个方波跳变沿都是该交流电压的过零点，过零检测方式稳定可靠且极易实现，故障点少。另外，每个运算放大器的供电端均设置有电容模块，在供电电源出现波动时，电容模块能够稳定供电电源的输出供电电压，只有供电电压稳定才能够保证运算放大器稳定运行，因此，通过设置电容模块能够保证运算放大器的稳定运行，进而保证过零检测的检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种过零检测电路和一种CPH谐波抑制补偿控制***。
背景技术
智能电容器集成了现代测控，电力电子，网络通讯，自动化控制，电力电容器等先进技术，改变了传统无功补偿装置落后的控制技术和落后的机械式投切或机电一体化开关作为投切点电容器而引起装置体积庞大笨重，从而使最新的无功补偿设备具备补偿效果更好，体积更小，重量更轻，功耗更低，价格更廉，更节约，使用更加灵活，器件更少，适应了现代电网对无功功率补偿更高要求，所以在工业生产应用非常广泛。
目前市场上拥有的智能电容器都是在电压过零点时进行投切。常见的过零点检测方式大都用晶闸管或者二极管搭配光耦来检测过零点，比如申请公布号为CN104914294A的中国专利申请文件公开的过零检测电路，这些电路通常比较复杂，在对电路维护时，比较困难和繁琐，增加了维护难度。而且，目前还有通过纯粹地然间计算来计算得到零点时刻，利用软件计算时，软件设计比较复杂，可靠性较差，而且，即便使用软件方式，仍旧需要相关的硬件设备，成本较高。还有利用光电转换特性并用微处理器检测整形后梯形波形信号的前后沿对应时间来计算得出过零点的时刻，该方法在零点附近做正弦波整形，容易出现误动作，对单片机信号处理带来较大误差，另外，单片机必须检测到梯形波的下降沿，才能得到过零点时刻，此时过零点时刻已经是过去时，不能满足某些电路的过零点准确触发的要求。
为了解决上述问题，本领域技术人员大都采用更加精密的检测器件以增加过零点检测精度，但是，结构复杂，成本较高。电路结构简单且通用性高的零点检测电路成为业界人士的一大追求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种过零检测电路，用以解决传统的过零检测电路结构复杂的问题。本实用新型同时提供一种CPH谐波抑制补偿控制***。
为实现上述目的，本实用新型包括以下技术方案。
电路方案一：本方案提供一种过零检测电路，包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接待检测交流电压，所述第一运算放大器的同相输入端还连接一基准源，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端通过电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述基准源，第一供电电源的电能输出端供电连接所述第一运算放大器，所述第一供电电源的电能输出端连接第一电容模块，第二供电电源的电能输出端供电连接所述第二运算放大器，所述第二供电电源的电能输出端连接第二电容模块，所述第二运算放大器的输出端为所述过零检测电路的输出端。
该过零检测电路的主要器件包括两个运算放大器和两个电容模块，涉及到的元器件的个数很少，也没有涉及很精密的检测器件，所以，该过零检测电路的结构简单，成本较低。而且，待检测交流电压输入到两个运算放大器后得到一组幅度一致的方波型号，每个方波跳变沿都是该交流电压的过零点，过零检测方式稳定可靠且极易实现，故障点少。另外，每个运算放大器的供电端均设置有电容模块，在供电电源出现波动时，电容模块能够稳定供电电源的输出供电电压，只有供电电压稳定才能够保证运算放大器稳定运行，因此，通过设置电容模块能够保证运算放大器的稳定运行，进而保证过零检测的检测精度。
电路方案二：在电路方案一的基础上，所述第一电容模块为第一电容，所述第一电容的正极连接所述第一供电电源的电能输出端，所述第一电容的负极接地，所述第二电容模块为第二电容，所述第二电容的正极连接所述第二供电电源的电能输出端，所述第二电容的负极接地。
电路方案三：在电路方案一或二的基础上，所述第二运算放大器的输出端连接一控制芯片的信号输入端。
电路方案四：在电路方案一或二的基础上，所述第一运算放大器的同相输入端设置有降压电阻，所述待检测交流电压通过所述降压电阻连接所述第一运算放大器的同相输入端。
电路方案五：在电路方案一或二的基础上，所述第一运算放大器和第二运算放大器均为型号为MCP6004的低功耗运算放大器。
***方案一：本方案提供一种CPH谐波抑制补偿控制***，包括一种过零检测电路，所述过零检测电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接待检测交流电压，所述第一运算放大器的同相输入端还连接一基准源，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端通过电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述基准源，第一供电电源的电能输出端供电连接所述第一运算放大器，所述第一供电电源的电能输出端连接第一电容模块，第二供电电源的电能输出端供电连接所述第二运算放大器，所述第二供电电源的电能输出端连接第二电容模块，所述第二运算放大器的输出端为所述过零检测电路的输出端。
***方案二：在***方案一的基础上，所述第一电容模块为第一电容，所述第一电容的正极连接所述第一供电电源的电能输出端，所述第一电容的负极接地，所述第二电容模块为第二电容，所述第二电容的正极连接所述第二供电电源的电能输出端，所述第二电容的负极接地。
***方案三：在***方案一或二的基础上，所述第二运算放大器的输出端连接一控制芯片的信号输入端。
***方案四：在***方案一或二的基础上，所述第一运算放大器的同相输入端设置有降压电阻，所述待检测交流电压通过所述降压电阻连接所述第一运算放大器的同相输入端。
***方案五：在***方案一或二的基础上，所述第一运算放大器和第二运算放大器均为型号为MCP6004的低功耗运算放大器。
附图说明
图1是过零检测电路的电路图；
图2是过零检测的波形图。
具体实施方式
CPH谐波抑制补偿控制***实施例
本实施例提供一种CPH谐波抑制补偿控制***，包括过零检测电路以及其他的组成部分，由于其他的组成部分不是本实用新型的保护点，因此，本实施例仅对过零检测电路进行具体说明。
如图1所示，过零检测电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，第一运算放大器对应图1中的U1A，第二运算放大器对应图1中的U2A，作为一个具体的实施方式，运算放大器U1A和运算放大器U2A均为型号为MCP6004的低功耗运算放大器。运算放大器U1A的同相输入端连接待检测交流电压，即网侧电压，具体连接交流电压的Un端，运算放大器U1A的反相输入端连接L端，即电压的N端输入到运算放大器U1A的同相输入端，L端输入到运算放大器U1A的反相输入端。并且，运算放大器U1A的同相输入端还连接一基准源，该基准源具体是CPH谐波抑制补偿控制***供电电源中引出的一路1.25V基准源，基准源的电压由CPH谐波抑制补偿控制***供电电源的电压决定。进一步地，1.25V基准源通过电阻R1连接运算放大器U1A的同相输入端，电压的N端通过电阻R3输入到运算放大器U1A的同相输入端，电阻R3为降压电阻，L端通过电阻R4输入到运算放大器U1A的反相输入端。
运算放大器U1A的输出端连接运算放大器U2A的同相输入端，运算放大器U2A的同相输入端，即运算放大器U1A的输出端通过电阻R2连接运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U2A的反相输入端连接1.25V基准源，运算放大器U2A的输出端为该过零检测电路的输出端。
电阻R1和R2能够将交流电压反向放大，图1中的R1和R2阻值相同。
运算放大器U1A和运算放大器U2A由供电电源进行供电，供电电源具体为+5VA，如图1所示，供电电源+5VA供电连接运算放大器U1A，供电电源+5VA供电连接运算放大器U2A，并且，运算放大器U1A的供电端还连接第一电容模块，运算放大器U2A的供电端还连接第二电容模块，本实施例中，电容模块为单独的电容器，当然，还可以是由多个电容器构成的电容组。如图1所示，第一电容模块为电容C1，第二电容模块为电容C2。电容C1的正极端连接运算放大器U1A的供电端，负极端接地；电容C2的正极端连接运算放大器U2A的供电端，负极端接地。
运算放大器U2A的输出端，即过零检测电路的输出端连接控制芯片的信号输入端，由控制芯片来对输出信号进行处理，得到过零点，并对各过零点以及各过零点时刻进行记录和存储。该控制芯片具体为ARM系列STM32芯片，该控制芯片为CPH谐波抑制补偿控制***中的主控制器。
该过零检测电路以网侧电压作为输入，构建一个非线性的***来进行过零点的检测，将网测电压经电阻降压后输入到两个运放后得到一组幅度一致的方波型号，每个方波跳变沿都是网测的过零点。
如图2所示，其中涉及两个波形，一个波形是标准的正弦波，为网侧电压的波形，也是运算放大器U1A的输出波形，即波形1；另一个是方波，为运算放大器U2A的输出波形，即波形2。
如图1所示，网侧电压经过降压电阻R3降压后得到幅值降低而频率不变的电压信号，根据运算放大器的运行特性，得到了如图2中的方波信号，而图2中方波的跳变沿就是网侧交流电压的过零点。
得到过零点之后，就可以得到补偿电容器的投切时刻。
以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
过零检测电路实施例
本实施例提供一种过零检测电路，由于该过零检测电路在上述***实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。
Claims (10)
1.一种过零检测电路，其特征在于，包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接待检测交流电压，所述第一运算放大器的同相输入端还连接一基准源，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端通过电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述基准源，第一供电电源的电能输出端供电连接所述第一运算放大器，所述第一供电电源的电能输出端连接第一电容模块，第二供电电源的电能输出端供电连接所述第二运算放大器，所述第二供电电源的电能输出端连接第二电容模块，所述第二运算放大器的输出端为所述过零检测电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，所述第一电容模块为第一电容，所述第一电容的正极连接所述第一供电电源的电能输出端，所述第一电容的负极接地，所述第二电容模块为第二电容，所述第二电容的正极连接所述第二供电电源的电能输出端，所述第二电容的负极接地。
3.根据权利要求1或2所述的过零检测电路，其特征在于，所述第二运算放大器的输出端连接一控制芯片的信号输入端。
4.根据权利要求1或2所述的过零检测电路，其特征在于，所述第一运算放大器的同相输入端设置有降压电阻，所述待检测交流电压通过所述降压电阻连接所述第一运算放大器的同相输入端。
5.根据权利要求1或2所述的过零检测电路，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器均为型号为MCP6004的低功耗运算放大器。
6.一种CPH谐波抑制补偿控制***，包括一种过零检测电路，其特征在于，所述过零检测电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接待检测交流电压，所述第一运算放大器的同相输入端还连接一基准源，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端通过电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述基准源，第一供电电源的电能输出端供电连接所述第一运算放大器，所述第一供电电源的电能输出端连接第一电容模块，第二供电电源的电能输出端供电连接所述第二运算放大器，所述第二供电电源的电能输出端连接第二电容模块，所述第二运算放大器的输出端为所述过零检测电路的输出端。
7.根据权利要求6所述的CPH谐波抑制补偿控制***，其特征在于，所述第一电容模块为第一电容，所述第一电容的正极连接所述第一供电电源的电能输出端，所述第一电容的负极接地，所述第二电容模块为第二电容，所述第二电容的正极连接所述第二供电电源的电能输出端，所述第二电容的负极接地。
8.根据权利要求6或7所述的CPH谐波抑制补偿控制***，其特征在于，所述第二运算放大器的输出端连接一控制芯片的信号输入端。
9.根据权利要求6或7所述的CPH谐波抑制补偿控制***，其特征在于，所述第一运算放大器的同相输入端设置有降压电阻，所述待检测交流电压通过所述降压电阻连接所述第一运算放大器的同相输入端。
10.根据权利要求6或7所述的CPH谐波抑制补偿控制***，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器均为型号为MCP6004的低功耗运算放大器。
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