[发明专利]母线电压采样装置

说明书

技术领域

提供一种母线电压采样装置。

背景技术

为了对与电网相连的变频器进行保护，要对电网进行母线电压采样，根据采样结果来控制变频器。由于在电网输入电压波动或者电机制动时间设置太短的时候，输入变频器的直流母线电压会产生电压尖峰脉冲或者欠压，这些情况都会损坏变频器的器件从而影响变频器的可靠性。因此，我们需要检测直流母线电压来控制变频器的开关。对于变频器来说，与母线欠电压相比，过电压的危害更大。所以，当发生过电压的时候，响应时间必须迅速，通过将采样装置的输出电压（采样电压）输入至控制设备（例如CPU）来停止变频器的工作。

目前母线电压的隔离测量，主要有两种方法：一种是直接对母线电压用光耦进行隔离测量，这种方法增加了一个价格昂贵的线性光耦；另一种则利用变压器的变压特性（isolation characteristic）和电压比等于匝数比的特点，间接的测量母线电压。这里仅讨论利用变压器隔离采样母线电压的方法。

图4是现有技术中的母线电压采样原理图，其中，DCP为直流母线电压的正极，DCN为直流母线电压的负极。

母线电压经变压器按比例缩小后，通过电阻分压及电容稳压滤波，得到一个输出电压VDC’。传统方法的优点就是原理简单，成本低廉，但是控制效果差，存在变频器不能对过电压快速响应的缺点。直流母线电压是一个连续变化的波形，经过变压器变压后，得到的一个脉冲电压VDC_T’。该电压的幅值与变压器的匝数成正比，占空比等于变频器的占空比。该电压通过对电容的充放电得到类似母线电压形状的输出电压VDC’，最后将该输出电压VDC’输入至控制单元（CPU，未图示），从而来控制变频器。由此，响应速度主要是由电容（图中的电容C）的充电时间决定的。但是当我们选择一个较小容量的电容C时，充电时间减小的同时，放电时间也随之减小。而VDC_T’是一个脉冲输入电压，在放电时间过短时，会使得在下一个脉冲到来前，电容C就放电到一个低电压值，导致控制单元误判欠电压保护。反之，在增大电容C的容量时，可以延长电容放电时间，但是充电时间也随之增大，不能满足快速响应的要求。不同电容值下仿真波形如图5A、5B所示。在如图5A所示，在电容C的容量较小时，虽然充电时间短，但放电时间也很短，脉冲之间（一个脉冲和下一个脉冲之间）的低电压时间长，导致控制单元误判欠电压。另一方面，如图5B所示，在电容C的容量较大时，充放电时间都长，不能满足快速响应的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种母线电压采样装置，能够控制充放电时间来实现快速充电和缓慢放电，从而实现快速响应。

为了实现上述目的，本发明的一种母线电压采样装置，包括输入端（DC_T）、接地端（G）、输出端（DC0）、二极管（D1）、第一～第七电阻（R1～R7）、第一～第二三极管（Q1～Q2）、充放电电容（C2）、第一～第二充电线（CH1、CH2）、第一～第二放电线（DL1、DL2），所述输入端（DC_T）用于接收通过隔离测定方式测定直流母线电压（DCP、DCN）而得到的直流脉冲电压，所述输出端（DC0）用于输出采样直流脉冲电压，其特征在于，所述二极管（D1）的正极与所述输入端（DC_T）连接，在其负极上连接所述第一三极管的射极及所述第三电阻（R3）的一端；所述第一三极管（Q1）为pnp型三极管，在其基极上连接所述第三电阻（R3）的另一端及所述第四电阻（R4）的一端，在其集极上连接所述第五电阻（R5）的一端；所述第二三极管（Q2）为npn型三极管，其基极经由第一电阻（R1）而连接至所述输入端（DC_T），在其基极与射极之间连接所述第二电阻（R2），在其集极上连接第四电阻（R4）的另一端及第五电阻（R5）的另一端；所述第一充电线（CH1），其一端连接所述第一三极管（Q1）的集极，另一端连接所述充放电电容（C2）的正极；所述第二充电线（CH2），其一端连接所述第二三极管（Q2）的射极并且连接所述接地端（G），另一端连接所述充放电电容（C2）的负极；所述第一放电线（DL1），其一端连接所述充放电电容（C2）的正极，另一端经由所述第六电阻（R6）而连接所述输出端（DC0）；所述第二放电线（DL2），其一端连接所述充放电电容（C2）的负极，另一端经由所述第七电阻（R7）而连接所述输出端（DC0）。

在上述母线电压采样装置中，还可以包括跟随器（F），所述跟随器（F）具有最终输出端（DC）；所述跟随器（F）与所述输出端（DC0）相连接，对来自所述输出端（DC0）的电压进行调整后从所述最终输出端（DC）输出。