[发明专利]三相四线电路的电压、电流采样电路及电压、电流采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路及采样方法，更具体地说涉及一种三相四线电路的电压、电流采样 电路及电压、电流采样方法。

背景技术

随着电力电子技术的日趋成熟，同时价格竞争越来越激烈，在不减少产品性能的前提下， 如何最大程度的减少成本成了各大厂商关注的焦点。现在很多厂商之所以成本越来越高，首 先是目前材料成本价格年年上涨。比如：在中国市场上刚刚兴起的小功率有源电力滤波器 (APF)，主要是10A以下的小电流，电压电流采样要求响应时间很短，精度也很高，很多厂 家采用的都是霍尔元件，而霍尔元件成本很高(70元左右)，一般情况下要用6个以上，仅仅 在这一项上成本就高达400元人民币以上，在没有更好的技术方法去实现这些功能的前提下， 只能被迫采用这种材料。现有技术中一般的采样方式如图1所示，市电一般都是三相四线， 电压等级为400V，电流不大于10A，电压、电流均采用霍尔传感器。例如选用茶花电子的 VSM025A霍尔传感器，要求在额定电压下，保持输入电流为10mA，所以将电压传感器直接通过 40K/10W的电阻串联到输入侧，然后并联到三相电压上，同时还要给霍尔传感器提供±15V电 源，输出为电流信号，并接一个电阻60欧姆拉到地上，这样电流信号就变成采样电压信号 Va、Vb、Vc，采样电压信号的大小就随着市电电压的大小而线性变化，线性度能达到0.2％， 响应时间不大于1US。同样，电流传感器的接法更简单，选择茶花电子的CSM050LA，通常它 有一个环，把要测的三相电流线路穿过这个环，在电流有效值为10A的情况下，输出电流为 50mA，只要并联一个60欧的电阻拉到地上既可。三相采样信号Ia、Ib、Ic随着输入电流的 变化而线性变化，线性度为0.2％，响应时间不大于1uS。这种方法目前虽然采用较多，但是 成本昂贵，针对小功率APF是一种能源浪费，需要开发一种新型的电压电流采样电路及采样 方法，在不失性能的前提下，降低其成本，并能进一步提高其可靠性。

发明内容

本发明很好的解决了上述现有技术中存在的不足问题，提供了一种三相四线电路的电压 采样电路及电压采样方法，该电路和方法简单方便成本低。

另外本发明还提供三相四线电路的电流采样电路及电流采样方法，该电路和方法简单方 便成本低，同时可靠性高。

本发明的技术方案如下：

本发明的采样电路和方法中，电压信号的采样纯粹是用电压分压的方式来完成，由于采 用了多个电阻串联的方法，能把热量分散，这里的电阻都是正温度系数，所以采样的信号不 会随着电阻温度的变化而变化。电流采样信号，因为电流和串联在线路上的电阻电压成正比， 所以就以电流线路上电阻电压的变化为出发点，通过与电压采样一样的方法得到采样信号， 用这个采样信号与上面的电压信号进行减法计算，得到的电压信号就是我们所要的采样信号， 这个采样信号与输入电流的大小成正比例关系，用它来表示三相电流将是非常准确，可靠性 非常高。

本发明的三相四线电路的电压采样电路，是将n个同型号的电阻串联后一端并接到A相， 另一端接到N线上，用n个同型号的串联电阻分别并联到B相和C相上，另一端接到N线上， 其中n为整数且20≤n≤100；使用方便，成本低廉，同时可靠性也比较高，另外为了便于计 算，本发明电路中n优选为25。

本发明上述的三相四线电路的电压采样电路的电压采样方法，主要包括以下步骤：

以A相上的接点为参考点，在靠近N线的电阻上进行电压采样，得到电压信号Va；

以B相上的接点为参考点，在靠近N线的电阻上进行电压采样，得到电压信号Vb；

以C相上的接点为参考点，在靠近N线的电阻上进行电压采样，得到电压信号Vc；

根据串联同型号电阻的个数和电压，计算得出采样电压信号Va、Vb和Vc。

本发明的电压采样方法中，如果三相电压分别为A、B、C，电压采样电路中n个电阻的 阻值均为mK，所述的采样电压信号如下：

Va＝A*mK/(n*mK)＝A/n

Vb＝B*mK/(n*mK)＝B/n

Vc＝C*mK/(n*mK)＝C/n。

本发明的电压采样方法中，优选n＝25，m＝4K，其中所述的样电压信号如下：

Va＝A*4K/(25*4K)＝A*4/100＝0.025A

Vb＝B*4K/(25*4K)＝B*4/100＝0.025B