[发明专利]一种过零点检测电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种过零点检测电路。

背景技术

随着社会的发展，电能已在各个行业普遍采用。但随之而来的是，一些非线性电力设备如电弧炉、电力机车、电焊机等的应用对电网造成了无功冲击和谐波污染。为此，通常需要通过电能质量治理设备如有源电力滤波器(APF)、静止无功发生器(SVG)、静止无功补偿器(SVC)对其进行有效的治理，但这些设备都需要准确的过零点检测才能够工作。另外，利用过零点时刻控制电力设备中的开关、继电器、可控硅等工作，可大大减少功耗、发热、开关电弧等现象，延长设备的使用寿命。

为此，相关专业技术人员研究并发明了各种不同的电网电压过零点检测电路，但这些电路大多存在以下缺陷：

1、滤除谐波能力差。在谐波含量高的电网，无法有效滤除谐波，造成电压在一个周期内多次过零，导致电能质量治理设备无法正常工作；

2、抗干扰能力差。外部电路带来的过压、静电、高频干扰等现象，不仅使整形出的过零点方波电路发生畸变，还会导致后续电路器件性能下降、寿命降低甚至永久损坏；

3、电路复杂，成本高。

发明内容

本发明针对现有技术中过零点检测电路的不足，提供了一种新的过零点检测电路。为实现此目的，本发明的技术方案如下：

一种过零点检测电路，所述过零点检测电路包括：电量变换单元、保护单元、滤波单元、方波生成单元及波形整形单元，其中：

所述电量变换单元用于将外部电压信号U_in变换为低电压信号；

所述保护单元与所述电量变换单元连接，用于滤除所述低电压信号中的电磁干扰，得到信号U_A；

所述滤波单元与所述保护单元连接，用于滤除信号U_A中的谐波含量得到信号U_A1；

所述方波生成单元与所述滤波单元连接，用于基于信号U_A1生成以过零点为基准的方波信号U_A2；

所述波形整形单元与所述方波生成单元连接，用于对于方波信号U_A2进行波形整形，得到过零点方波信号，即输出信号U_o。

可选地，所述低电压信号与外部电压信号U_in同相位、同频率。

可选地，所述电量变换单元采用电压输出型高精度电压互感器。

可选地，所述保护单元包括两个串联的磁珠及与磁珠并联的稳压管。

可选地，所述滤波单元包含直接相连的两级滤波电路，每级滤波电路均包含依次连接的低通滤波电路、高通滤波电路和电压跟随电路。

可选地，所述滤波单元包括：一级低通滤波电路、一级高通滤波电路、一级电压跟随电路、二级低通滤波电路、二级高通滤波电路和二级电压跟随电路，其中：

所述一级低通滤波电路包括第一电阻R1和第一电容C1，所述第一电阻R1的第一端口接入信号U_A，第二端口与第一电容C1的第一端口连接，第一电容C1的第二端口接地；

所述一级高通滤波电路包括第二电阻R2和第二电容C2，所述第二电容C2的第一端口与第一电阻R1的第二端口、第一电容C1的第一端口连接，第二端口与第二电阻R2的第一端口连接，第二电阻R2的第二端口接地；

所述一级电压跟随电路包括第一芯片U1，所述第一芯片U1的第三端口与第二电容C2的第二端口、第二电阻R2的第一端口连接，接入输入信号，第一端口与第二端口连接并生成输出信号U_A′，第八端口和第四端口分别接正、负电源；

所述二级低通滤波电路包括第三电阻R3和第三电容C3，所述第三电阻R3的第一端口接入信号U_A′，第二端口与第三电容C3的第一端口连接，第一电容C3的第二端口接地；

所述二级高通滤波电路包括第四电阻R4和第四电容C4，所述第四电容C4的第一端口与第三电阻R3的第二端口、第三电容C3的第一端口连接，第二端口与第四电阻R4的第一端口连接，第四电阻R4的第二端口接地；

所述二级电压跟随电路包括第二芯片U2，所述第二芯片U2的第三端口与第四电容C4的第二端口、第四电阻R4的第一端口连接，第一端口和第二端口连接并生成输出信号U_A1，第八端口和第四端口分别接正、负电源。

可选地，所述方波生成单元利用轨到轨输出的、单极性电源供电的高速运放生成以过零点为基准的方波信号。