一種變頻器輸出電壓檢測電路的製作方法

2023-09-10 15:05:10

專利名稱：一種變頻器輸出電壓檢測電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及變頻器輸出電壓檢測技術，特別涉及一種變頻器輸出電壓檢測 電路。
背景技術：
在變頻器、UPS、電源等的產品設計或其它工業應用中，經常需要對三相
交流電壓進行實時檢測，以實現監測和控制的需要，現有的方法一般都是採用 兆歐級電阻跨接在強電和控制電路之間，以實現二者的絕緣隔離和分壓，在電 路的形式上採用差分的方式，各個電壓的檢測則對應各自的差分電路，如圖l所示。
該電路實現三相輸出電壓中的vu、 VW的電壓檢測，其中U、 V、 w為
三相輸出電壓，VU、 VW為該電路輸出的檢測電壓，VU、 VW是進入DSP(或 MCU)的AD轉換輸入。該電路主要包括U、 V和V、 W輸出電壓中的兆歐 級電阻R77 R94，電容C60 C67， 二極體D1 D2以及比較放大器U3。 U輸 出端分別與電阻R72 R77串聯，V輸出端分別與電阻R78 R83串聯，電容 C60並接在電阻R77和電阻R83的輸出端，同時電阻R77的輸出端與互相串 聯的兩個二極體D1的中間節點連接後接在比較放大器U3的負端，電阻R90 和電阻R91串聯後再於電容C65串聯。電阻R90、 R91與電容C65的中間節 點接地GND，兩端並接在電阻R83的輸出端並與分別串聯的兩個二極體D2 的中間節點連接，連接後接在比較放大器U3的正端，比較放大器的輸出端與 電阻R94串聯，串聯後為VU電路輸出的檢測電壓。電容C67並接於比較放 大器U3的負輸入端和比較放大器U3、電阻R94的中間節點；電阻R92和R93 串聯後並接於比較放大器U3的負輸入端和電阻R94的輸出端；電容C66並接
於比較放大器U3的負輸入端和電阻R94的輸出端。同理，三相輸出電壓中的 VW的電壓檢測的電路跟VU的電壓檢測的電路一樣。
這種方式的電路不足之處在於電路中兆歐級電阻太多，電路的成本很高； 另外由於兆歐級電阻在PCB布局中應放在強電一端，在布局設計中必須考慮 安規矩距離等因素，會造成PCB的成本增加，同時裝置的體積也會相應增加， 結構設計的成本也會同步增加，而且也會影響到產品的小型化設計。

發明內容
本發明的目的在於提供一種變頻器輸出電壓檢測電路，以解決現有電路中 兆歐級電阻太多、PCB成本增加等缺陷。
本發明的技術方案是 一種變頻器輸出電壓檢測電路，包括U、 V、 W三 相輸出電壓端和實現三相輸出電壓中的VU、 VW檢測電壓端，還包括連接在 所述U、 V、 W三相輸出電壓端和所述VU、 VW檢測電壓端之間的第一 第 六分壓電阻(Rll， R12， R13， R2， R31， R32)、第一 第三濾波電容(Cll， C12， C13)以及第一、二比較放大器(Ul， U2);
所述第一分壓電阻Rll與所述U輸出電壓端串聯，所述第二分壓電阻R12 與所述V輸出電壓串聯，所述第三分壓電阻R13與所述W輸出電壓串聯，所 述第一濾波電容Cll並接在所述第一分壓電阻Rll和所述第二分壓電阻R12 兩端，所述第二濾波電容C12並接在所述第二分壓電阻R12和第三分壓電阻 R13兩端，所述第三濾波電容C13並接在所述第一濾波電容Cll和所述第二 濾波電容C12兩端，所述第四分壓電阻R2的一端接於所述第一分壓電阻Rll 和所述第三分壓電阻R13交接的節點上，另一端接地；所述第五分壓電阻R31 一端接於所述第一分壓電阻Rll和所述第一濾波電容Cll交接的節點上，另 一端接於所述第一比較放大器U1的輸出端；所述第一比較放大器U1的負輸 入端也接於所述第一分壓電阻Rll和所述第一濾波電容Cll交接的節點上， 正輸入端接於所述第一濾波電容Cll和所述第二濾波電容C12交接的節點上； 所述第六分壓電阻R32 —端接於所述第三分壓電阻R13和所述第三濾波電容 C13交接的節點上，另一端接於所述第二比較放大器U2的輸出端；所述第二
比較放大器U2的負輸入端也接於所述第三分壓電阻R13和所述第三濾波電容 C13交接的節點上，正輸入端與所述第一比較放大器U1的正輸入端連接。
本發明中，還包括第四 第八濾波電容(C2， C31， C41， C32， C42)、 第一 六保護二極體(Dll， D12， D21， D22， D31， D32)以及第七 第八 分壓電阻(R41， R42)，所述第一、第二保護二極體(Dll， D12) —端均接 電源，另一端均接所述第一分壓電阻Rll和所述第一濾波電容Cll交接的節 點上；所述第二、三保護二極體(D21， D22) —端均接電源，另一端均接所 述第二分壓電阻R12和所述第二濾波電容C12交接的節點上；所述第四、五 保護二極體(D31， D32) —端均接電源，另一端均接所述第三分壓電阻R13 與所述第二濾波電容C12交接的節點上；所述第七分壓電阻R41與所述第一 比較放大器Ul的輸出端連接；所述第五分壓電阻R31和所述第五濾波電容 C31均並接在所述第一比較放大器U1的負輸入端和所述第七分壓電阻R41的 輸出端之間；所述第六濾波電容C41並接在所述第一比較放大器U1的負輸入 端和所述第一比較放大器U1的輸出端之間；所述第八分壓電阻R42與所述第 二比較放大器U2的輸出端連接；所述第六分壓電阻R32和所述第七濾波電容 C32均並接在所述第二比較放大器U2的負輸入端和所述第八分壓電阻R42的 輸出端之間；所述第八濾波電容C42並接在所述第二比較放大器U2的負輸入 端和所述第二比較放大器U2的輸出端之間。
本發明中，還包括第四 第八濾波電容(C2， C31， C41， C32， C42)和 第七 第八分壓電阻(R41， R42);所述第七分壓電阻R41與所述第一比較放 大器U1的輸出端連接；所述第五分壓電阻R31和所述第五濾波電容C31均並 接在所述第一比較放大器U1的負輸入端和所述第七分壓電阻R41的輸出端之 間；所述第六濾波電容C41並接在所述第一比較放大器U1的負輸入端和所述 第一比較放大器U1的輸出端之間；所述第八分壓電阻R42與所述第二比較放 大器U2的輸出端連接；所述第六分壓電阻R32和所述第七濾波電容C32均並 接在所述第二比較放大器U2的負輸入端和所述第八分壓電阻R42的輸出端之 間；所述第八濾波電容C42並接在所述第二比較放大器U2的負輸入端和所述 第二比較放大器U2的輸出端之間。
本發明中，還包括第四濾波電容C2、第六濾波電容C41、第八濾波電容 C42、第一 六保護二極體(Dll， D12， D21， D22， D31， D32)以及第七 第八分壓電阻(R41， R42)，所述第一、第二保護二極體(Dll， D12) —端 均接電源，另一端均接所述第一分壓電阻Rll和所述第一濾波電容Cll交接 的節點上；所述第二、三保護二極體(D21， D22) —端均接電源，另一端均 接所述第二分壓電阻R12和所述第二濾波電容C12交接的節點上；所述第四、 五保護二極體(D31， D32) —端均接電源，另一端均接所述第三分壓電阻R13 與所述第二濾波電容C12交接的節點上；所述第七分壓電阻R41與所述第一 比較放大器U1的輸出端連接；所述第五分壓電阻R31並接在所述第一比較放 大器U1的負輸入端和所述第七分壓電阻R41的輸出端之間；所述第六濾波電 容C41並接在所述第一比較放大器Ul的負輸入端和所述第一比較放大器Ul 的輸出端之間；所述第八分壓電阻R42與所述第二比較放大器U2的輸出端連 接；所述第六分壓電阻R32並接在所述第二比較放大器U2的負輸入端和所述 第八分壓電阻R42的輸出端之間；所述第八濾波電容C42並接在所述第二比 較放大器U2的負輸入端和所述第二比較放大器U2的輸出端之間。
本發明中，所述第一分壓電阻Rll、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻 R13第四分壓電阻R2、第五分壓電阻R31以及第六分壓電阻R32均包括一個 或至少一個以上串聯的電阻。
本發明中，在電路中的電阻的參數滿足以下關係
R2=R32=R31;
R11=R12=R13。
本發明通過在現有技術的基礎上作了改進，在不影響電路性能的前提下， 將兆歐級電阻的個數減少到原來的2/3，降低了成本，簡化了三相輸出電壓差 分檢測電路，減小了產品的體積和降低產品的成本，同時也提高了產品的競爭 力。


圖1是現有技術中的檢測電路的電路結構原理圖;
圖2是本發明所述變頻器輸出電壓檢測電路的電路結構原理圖3是本發明一個實施例中變頻器輸出電壓檢測電路的電路結構原理圖4是本發明另一個實施例中變頻器輸出電壓檢測電路的電路結構原理
圖5是本發明又一個實施例中變頻器輸出電壓檢測電路的電路結構原理
圖6是本發明又一個實施例中變頻器輸出電壓檢測電路的電路結構原理
圖7是本發明又一個實施例中變頻器輸出電壓檢測電路的電路結構原理圖。
具體實施例方式
下面根據附圖和具體實施例對本發明作進一步闡述。
如圖2所示， 一種變頻器輸出電壓檢測電路，包括U、 V、 W三相輸出電 壓端和實現三相輸出電壓中的VU、 VW檢測電壓端，還包括連接在U、 V、 W三相輸出電壓端和VU、 VW檢測電壓端之間的第一 第六分壓電阻(Rll， R12， R13， R2， R31， R32)、第一 第三濾波電容(Cll， C12， C13)以及 第一、二比較放大器(Ul， U2);第一分壓電阻Rll與U輸出電壓端串聯， 第二分壓電阻R12與V輸出電壓串聯，第三分壓電阻R13與W輸出電壓串聯， 第一濾波電容Cll並接在第一分壓電阻Rll和第二分壓電阻R12兩端，第二 濾波電容C12並接在第二分壓電阻R12和第三分壓電阻R13兩端，第三濾波 電容C13並接在第一分壓電阻Rll和第三分壓電阻R13兩端，第四分壓電阻 R2的一端接於第一濾波電容Cll和第二濾波電容C12交接的節點上，另一端 接地；第五分壓電阻R31 —端接於第一分壓電阻Rll和第一濾波電容Cll交 接的節點上，另一端接於第一比較放大器U1的輸出端；第一比較放大器U1 的負輸入端也接於第一分壓電阻Rll和第一濾波電容Cll交接的節點上，正 輸入端接於第一濾波電容C1I和第二濾波電容C12交接的節點上；第六分壓 電阻R32 —端接於第三分壓電阻R13和第三濾波電容C13交接的節點上，另
一端接於第二比較放大器U2的輸出端；第二比較放大器U2的負輸入端也接
於第三分壓電阻R13和第三濾波電容C13交接的節點上，正輸入端與第一比 較放大器U1的正輸入端連接。
如圖3所示，除了包括上述電路以外，在本發明的一個優選實施例中，還 可以包括第四 第八濾波電容(C2， C31， C41， C32， C42)、第一 六保護 二極體(Dll， D12， D21， D22， D31， D32)以及第七 第八分壓電阻(R41， R42)，第一、第二保護二極體(Dll， D12) —端均接電源，另一端均接第一 分壓電阻Rll和第一濾波電容Cll交接的節點上；第二、三保護二極體(D21， D22) —端均接電源，另一端均接第二分壓電阻R12和第二濾波電容C12交接 的節點上；第四、五保護二極體(D31， D32) —端均接電源，另一端均接第 三分壓電阻R13與第二濾波電容C12交接的節點上；第七分壓電阻R41與第 一比較放大器U1的輸出端連接；第五分壓電阻R31和第五濾波電容C31均並 接在第一比較放大器U1的負輸入端和第七分壓電阻R41的輸出端之間；第六 濾波電容C41並接在第一比較放大器U1的負輸入端和第一比較放大器U1的 輸出端之間；第八分壓電阻R42與第二比較放大器U2的輸出端連接；第六分 壓電阻R32和第七濾波電容C32均並接在第二比較放大器U2的負輸入端和第 八分壓電阻R42的輸出端之間；第八濾波電容C42並接在第二比較放大器U2 的負輸入端和第二比較放大器U2的輸出端之間。
需要說明的是，上述第一分壓電阻Rll、第二分壓電阻R12、第三分壓電 阻R13第四分壓電阻R2、第五分壓電阻R31以及第六分壓電阻R32均包括一 個或至少一個以上串聯的電阻。
例如，如圖4 圖7所示，第一分壓電阻Rll可以由電阻R72 R77串聯 而成，第二分壓電阻R12可以由電阻R78 R83串聯而成，第三分壓電阻R13 可以由電阻R84 R89串聯而成，第四分壓電阻R2可以由電阻R90 R91串聯 而成，第五分壓電阻R31可以由電阻R92 R93串聯而成，第六分壓電阻R32 可以由電阻R95 R96串聯而成。
上述中，電路中器件功能如下-
分壓電阻R72 R89，實現分壓和隔離強電的作用；電容Cll、 C12、 C13實現線間濾波；二極體Dll、 D12、 D21、 D22、 D31、 D32是運放輸入保護二極 管，避免輸入過電壓使得運放飽和；比較放大器U1、 U2，實現差分比例放大 的功能；電容C31、 C41、 C32、 C42實現濾波和提高抗幹擾能力；R41、 R42 抑制運放輸出振蕩。
電路中的電阻器件的參數滿足以下關係
R90+R91 =R95+R96=R92+R93;
R72+R73+R74+R75+R76+R77=R87+R79+R80+R81 +R82+83=R84+R85+R 86+R87+R88+R89
若令v的電壓為w^， U的電壓為"'J， W的電壓為"-、vu的電壓為
"。-W， VW的電壓為"。-w，那麼
0-w — i 78 + i 79 + + i 81 + J 82 + i 83
〃 =U,『)x(娜+湖) o， — i 78 + i 79 + i 80 + i 81 + i 82 + i 83
從中分析可得到以下結論w的電壓僅與"〃和^-"有關，而與^-『 無關；"。—離僅與",—r和"j有關，而與"'—"無關。
另外，本發明可根據電路的具體需要可實現多種優選實施例，如圖4-圖7
所示。圖4中的電路是在圖3的電路的基礎上，將第一分壓電阻Rll由電阻 R72 R77組成，第二分壓電阻R12由電阻R78 R83組成，第三分壓電阻R13 由電阻R84 R89組成，第四分壓電阻R2由電阻R90 R91組成，第五分壓電 阻R31由電阻R92 R93組成，第六分壓電阻R32由電阻R95 R96組成。
圖5中的電路是在圖4的電路的基礎上，去掉保護二極體D11、D12、D21、 D22、 D31、 D32，同樣能夠實現本發明所述變頻器輸出電壓檢測的功能，只 是如果輸入過電壓會使得比較放大器過於飽和，甚至會燒壞。同理，圖6中的 電路也在圖4的電路的基礎上，去掉電容C31和電容C32，也並不影響本發明 所述變頻器輸出電壓檢測的功能，只是電路的抗幹擾能力有所下降。圖7中的 電路也在圖4的電路的基礎上，去掉電容C41和電容C42，也並不影響本發明
所述變頻器輸出電壓檢測的功能，只是電路的抗幹擾能力有所下降。
綜上所述，本發明通過在現有技術的基礎上作了改進，在不影響電路性能 的前提下，將兆歐級電阻的個數減少到原來的2/3，降低了成本，簡化了三相 輸出電壓差分檢測電路，減小了產品的體積和降低產品的成本，同時也提高了 產品的競爭力。
權利要求
1、一種變頻器輸出電壓檢測電路，包括U、V、W三相輸出電壓端和實現三相輸出電壓中的VU、VW檢測電壓端，其特徵在於，還包括連接在所述U、V、W三相輸出電壓端和所述VU、VW檢測電壓端之間的第一～第六分壓電阻(R11，R12，R13，R2，R31，R32)、第一～第三濾波電容(C11，C12，C13)以及第一、二比較放大器(U1，U2)；所述第一分壓電阻(R11)與所述U相輸出電壓端串聯，所述第二分壓電阻(R12)與所述V相輸出電壓端串聯，所述第三分壓電阻(R13)與所述W相輸出電壓串聯，所述第一濾波電容(C11)並接在所述第一分壓電阻(R11)和所述第二分壓電阻(R12)兩端，所述第二濾波電容(C12)並接在所述第二分壓電阻(R12)和第三分壓電阻(R13)兩端，所述第三濾波電容(C13)並接在所述第一分壓電阻(R11)和所述第三分壓電阻(R13)兩端，所述第四分壓電阻(R2)的一端接於所述第一濾波電容(C11)和所述第二濾波電容(C12)的中間節點，另一端接地；所述第五分壓電阻(R31)一端接於所述第一分壓電阻(R11)和所述第一濾波電容(C11)交接的節點上，另一端接於所述第一比較放大器(U1)的輸出端；所述第一比較放大器(U1)的負輸入端也接於所述第一分壓電阻(R11)和所述第一濾波電容(C11)交接的節點上，正輸入端接於所述第一濾波電容(C11)和所述第二濾波電容(C12)交接的節點上；所述第六分壓電阻(R32)一端接於所述第三分壓電阻(R13)和所述第三濾波電容(C13)交接的節點上，另一端接於所述第二比較放大器(U2)的輸出端；所述第二比較放大器(U2)的負輸入端也接於所述第三分壓電阻(R13)和所述第三濾波電容(C13)交接的節點上，正輸入端與所述第一比較放大器(U1)的正輸入端連接。
2、 根據權利要求l所述的一種變頻器輸出電壓檢測電路，其特徵在於， 還包括第四 第八濾波電容(C2， C31， C41， C32， C42)、第一 六保護二 極管(Dll， D12， D21， D22， D31， D32)以及第七 第八分壓電阻(R41， R42)，所述第一、第二保護二極體(Dll， D12) —端均接電源，另一端均接所述第一分壓電阻(R11)和所述第一濾波電容(C11)交接的接點上；所述 第三、四保護二極體(D21， D22) —端均接電源，另一端均接所述第二分壓 電阻(R12)和所述第二濾波電容(C12)交接的接點上；所述第五、六保護 二極體(D31， D32) —端均接電源，另一端均接所述第三分壓電阻(R13) 與所述第二濾波電容(C12)交接的接點上；所述第七分壓電阻(R41)與所 述第一比較放大器(Ul)的輸出端連接；所述第五分壓電阻(R31)和所述第 五濾波電容(C31)均並接在所述第一比較放大器(Ul)的負輸入端和所述第 七分壓電阻(R41)的輸出端之間；所述第六濾波電容(C41)並接在所述第 一比較放大器(Ul)的負輸入端和所述第一比較放大器(Ul)的輸出端之間； 所述第八分壓電阻(R42)與所述第二比較放大器(U2)的輸出端連接；所述 第六分壓電阻(R32)和所述第七濾波電容(C32)均並接在所述第二比較放 大器(U2)的負輸入端和所述第八分壓電阻(R42)的輸出端之間；所述第八 濾波電容(C42)並接在所述第二比較放大器(U2)的負輸入端和所述第二比 較放大器(U2)的輸出端之間。
3、 根據權利要求l所述的一種變頻器輸出電壓檢測電路，其特徵在於， 還包括第四 第八濾波電容(C2， C31， C41， C32， C42)和第七 第八分壓 電阻(R41， R42);所述第七分壓電阻(R41)與所述第一比較放大器(Ul) 的輸出端連接；所述第五分壓電阻(R31)和所述第五濾波電容(C31)均並 接在所述第一比較放大器(Ul)的負輸入端和所述第七分壓電阻(R41)的輸 出端之間；所述第六濾波電容(C41)並接在所述第一比較放大器(Ul)的負 輸入端和所述第一比較放大器(Ul)的輸出端之間；所述'第八分壓電阻(R42) 與所述第二比較放大器(U2)的輸出端連接；所述第六分壓電阻(R32)和所 述第七濾波電容(C32)均並接在所述第二比較放大器(U2)的負輸入端和所 述第八分壓電阻(R42)的輸出端之間；所述第八濾波電容(C42)並接在所 述第二比較放大器(U2)的負輸入端和所述第二比較放大器(U2)的輸出端 之間。
4、 根據權利要求l所述的一種變頻器輸出電壓檢測電路，其特徵在於， 還包括第四濾波電容(C2)、第六濾波電容(C41)、第八濾波電容(C42)、第--六保護二極體(Dll， D12， D21， D22， D31， D32)以及第七 第八分壓電阻(R41， R42),所述第一、第二保護二極體(Dll， D12) —端均接電 源，另一端均接所述第一分壓電阻(Rll)和所述第一濾波電容(Cll)交接 的節點上；所述第三、四保護二極體(D21， D22) —端均接電源，另一端均 接所述第二分壓電阻(R12)和所述第二濾波電容(C12)交接的節點上；所 述第五、六保護二極體(D31， D32) —端均接電源，另一端均接所述第三分 壓電阻(R13)與所述第二濾波電容(C12)交接的節點上；所述第七分壓電 阻(R41)與所述第一比較放大器(U1)的輸出端連接；所述第五分壓電阻(R31) 並接在所述第一比較放大器(UO的負輸入端和所述第七分壓電阻(R41)的 輸出端之間；所述第六濾波電容(C41)並接在所述第一比較放大器(Ul)的 負輸入端和所述第一比較放大器(U1)的輸出端之間；所述第八分壓電阻(R42) 與所述第二比較放大器(U2)的輸出端連接；所述第六分壓電阻(R32)並接 在所述第二比較放大器(U2)的負輸入端和所述第八分壓電阻(R42)的輸出 端之間；所述第八濾波電容(C42)並接在所述第二比較放大器(U2)的負輸 入端和所述第二比較放大器(U2)的輸出端之間。
5、 根據權利要求2， 3或4所述的一種變頻器輸出電壓檢測電路，其特徵 在於，所述第一分壓電阻(Rll)、第二分壓電阻(R12)、第三分壓電阻(R13) 第四分壓電阻(R2)、第五分壓電阻(R31)以及第六分壓電阻(R32)均包括 一個或至少一個以上串聯的電阻。
6、 根據權利要求5所述的一種變頻器輸出電壓檢測電路，其特徵在於，在電路中的電阻的參數滿足以下關係 R2=R32=R31; R11=R12=R13。
全文摘要
本發明公開了一種變頻器輸出電壓檢測電路，一種變頻器輸出電壓檢測電路，包括U、V、W三相輸出電壓端和實現三相輸出電壓中的VU、VW檢測電壓端，還包括連接在所述U、V、W三相輸出電壓端和所述VU、VW檢測電壓端之間的第一～第六分壓電阻(R11，R12，R13，R2，R31，R32)、第一～第三濾波電容(C11，C12，C13)以及第一、二比較放大器(U1，U2)。本發明通過在現有技術的基礎上作了改進，在不影響電路性能的前提下，將兆歐級電阻的個數減少到原來的2/3，降低了成本，簡化了三相輸出電壓差分檢測電路，減小了產品的體積和降低產品的成本，同時也提高了產品的競爭力。
文檔編號G01R19/00GK101187678SQ200710077500
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者廖海平, 彪 董 申請人:艾默生網絡能源有限公司