一種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流電壓檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝 置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蓄電池由于其儲(chǔ)能特性，目前已廣泛用于汽車、不間斷電源系統(tǒng)（UPS)、應(yīng)急電源 系統(tǒng)（EPS)等供電系統(tǒng)中。在外部電能中斷時(shí)，配備蓄電池的供電系統(tǒng)需要其在此關(guān)鍵時(shí) 刻給外部提供電能；蓄電池因而成為供電安全的最后保障。然而由于蓄電池為易耗損物品， 為保障需要蓄電池供電的關(guān)鍵時(shí)刻，蓄電池可正常提供電能；供電系統(tǒng)則需配置電池巡檢 單元對(duì)蓄電池狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，盡早診斷定位異常蓄電池并及時(shí)更換異常蓄電池。電池巡檢 的關(guān)鍵在于電池電壓檢測(cè)技術(shù)。在多電池的電壓檢測(cè)中，由于不同電池的具有不同"地"電 平，電壓非隔離檢測(cè)方法難以應(yīng)用；電壓隔離檢測(cè)方法是電池巡檢中的必然選擇且其關(guān)鍵 技術(shù)在于直流電壓隔離檢測(cè)的精度。
[0003] 現(xiàn)有的電壓隔離檢測(cè)有：電壓互感器檢測(cè)、電壓霍爾檢測(cè)、光耦隔離檢測(cè)等。
[0004] 霍爾檢測(cè)方法如圖1所示。電壓信號(hào)Vin作用在R1和H1上產(chǎn)生電流II，霍爾 元件H1檢測(cè)4、5較流入電流II，并按照比例輸出電流12,電流12流經(jīng)R2,獲得檢測(cè)電壓 Vsense。此檢測(cè)方法中，需要流經(jīng)H14、5腳的電流II足夠大才能保證精度，不適合源信號(hào) 輸出阻抗大的電壓信號(hào)檢測(cè)；同時(shí)所使用的霍爾元件，成本高?？紤]成本及所需放電電流較 大等因素，不能在電池巡檢板中廣泛應(yīng)用。
[0005] 光耦檢測(cè)方法如圖2所示。電壓信號(hào)Vin作用在R1和U1的內(nèi)部發(fā)光二極管上產(chǎn) 生電流II，II使U1內(nèi)部發(fā)光二極管產(chǎn)生的光控制U1輸出電流12的大小，電流12流經(jīng)R2， 獲得檢測(cè)電壓Vsense。在此檢測(cè)方法中，由于光耦的線性度不高，使得該檢測(cè)方法的檢測(cè)精 度低。即使采用價(jià)格高昂的市場(chǎng)上最高精度線性光耦，檢測(cè)精度也受限。該檢測(cè)方法不適 合應(yīng)用到高精度檢測(cè)要求。
[0006] 電壓互感器檢測(cè)方法如圖3所示。交變電壓信號(hào)Vin作用在互感器T1的原邊，使 T1的磁芯內(nèi)部產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，進(jìn)而在互感器T1的副邊產(chǎn)生交變電壓信號(hào)Vsense。該檢測(cè) 方法的成本低，廣泛應(yīng)用于交流電壓信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)；但該方法只能檢測(cè)交流電壓信號(hào)，不能 應(yīng)用到電池直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)中。
[0007] 綜上，霍爾檢測(cè)方法成本高且需要電壓信號(hào)源具有輸出較大電流能力；光耦檢測(cè) 方法成本適中，但檢測(cè)精度較低；電壓互感器檢測(cè)方法成本低，但不能檢測(cè)直流信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變壓器隔離檢測(cè) 直流電壓的裝置和方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的直流電壓檢測(cè)方法檢測(cè)精度低和檢測(cè)成本高的缺 陷。
[0009] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0010] 一種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，包括變壓器，所述變壓器的初級(jí)連接恒流 源模塊、消磁模塊和采樣模塊，所述變壓器的次級(jí)連接直流負(fù)載，所述恒流源模塊用于定時(shí) 向所述變壓器的初級(jí)注入穩(wěn)定的電流，所述消磁模塊用于定時(shí)對(duì)所述變壓器進(jìn)行消磁，所 述采樣模塊用于檢測(cè)所述變壓器初級(jí)繞組電壓，根據(jù)所述變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的關(guān) 系確定所述直流負(fù)載的電壓。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述消磁模塊包括串聯(lián)的開關(guān)元件和耗能元件。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述恒流源模塊包括電壓比較器，所述電壓比較器的 輸出端連接場(chǎng)效應(yīng)管，所述電壓比較器的輸入端連接電壓分配電阻，所述電壓分配電阻連 接開關(guān)元件。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述采樣模塊包括電壓表。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述采樣模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述直流負(fù)載包括電池，在所述變壓器和所述電池之 間設(shè)置有單向?qū)ㄔ?br>[0016] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述單向?qū)ㄔO(shè)為二極管。
[0017] -種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的方法，包括步驟：
[0018] A1、變壓器的次級(jí)連接被檢測(cè)的直流負(fù)載；
[0019] A2、所述變壓器的初級(jí)連接恒流源、消磁電路和采樣電路；
[0020] A3、按照一定的邏輯時(shí)序向所述變壓器的初級(jí)繞組注入電流，對(duì)所述初級(jí)繞組的 電壓進(jìn)行采樣以及對(duì)所述變壓器進(jìn)行消磁；
[0021] A4、根據(jù)所述變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的關(guān)系確定所述直流負(fù)載的電壓。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述恒流源、所述消磁電路和所述采樣電路各設(shè)置有 開關(guān)元件以實(shí)現(xiàn)所述邏輯時(shí)序。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述直流負(fù)載設(shè)為電池。
[0024] 實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：本發(fā)明將直流負(fù)載和采樣電路通過 變壓器進(jìn)行隔離，所有的電路控制部分都位于變壓器的初級(jí)，使直流負(fù)載不會(huì)受初級(jí)信號(hào) 的影響，實(shí)現(xiàn)了高精度、低成本的直流電壓檢測(cè)方法。
【附圖說明】
[0025] 下面通過參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會(huì) 更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對(duì)本發(fā)明的解釋說明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何意義 上的限制，在附圖中：
[0026] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)霍爾兀件隔尚檢測(cè)直流電壓不意圖；
[0027] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)光耦隔離檢測(cè)直流電壓示意圖；
[0028] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)電壓互感器檢測(cè)交流電壓示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置模塊圖；
[0030] 圖5為本發(fā)明變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置實(shí)施例電路圖；
[0031] 圖6為本發(fā)明變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的方法電路示意圖；
[0032] 圖7為本發(fā)明變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的方法控制邏輯時(shí)序。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 如圖4和圖5所示，本發(fā)明變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，包括變壓器，變壓器 的初級(jí)連接恒流源模塊、消磁模塊和采樣模塊，變壓器的次級(jí)連接直流負(fù)載，恒流源模塊用 于定時(shí)向變壓器的初級(jí)注入穩(wěn)定的電流，消磁模塊用于定時(shí)對(duì)變壓器進(jìn)行消磁，采樣模塊 用于檢測(cè)變壓器初級(jí)繞組電壓，根據(jù)變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的關(guān)系確定直流負(fù)載的電 壓。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，消磁模塊包括串聯(lián)的開關(guān)元件和耗能元件。恒流源模塊包 括電壓比較器，電壓比較器的輸出端連接場(chǎng)效應(yīng)管，電壓比較器的輸入端連接電壓分配電 阻，電壓分配電阻連接開關(guān)元件。采樣模塊包括電壓表或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。直流負(fù)載包括 電池，在變壓器和電池之間設(shè)置有單向?qū)ㄔ蜗驅(qū)ㄔ梢允嵌O管。
[0034] 本發(fā)明具體實(shí)施方案含有變壓器部分1、變壓器消磁部分2、恒流源部分3、電壓采 樣部分4組成；被測(cè)直流負(fù)載是電池5。當(dāng)恒流源部分3中的Q1導(dǎo)通時(shí)，受控電源流源部 分31將往變壓器部分1的變壓器T1的Np繞組注入電流II(其大小為_
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：包括變壓器，所述變壓器的初 級(jí)連接恒流源模塊、消磁模塊和采樣模塊，所述變壓器的次級(jí)連接直流負(fù)載，所述恒流源模 塊用于定時(shí)向所述變壓器的初級(jí)注入穩(wěn)定的電流，所述消磁模塊用于定時(shí)對(duì)所述變壓器進(jìn) 行消磁，所述采樣模塊用于檢測(cè)所述變壓器初級(jí)繞組電壓，根據(jù)所述變壓器初級(jí)繞組和次 級(jí)繞組的關(guān)系確定所述直流負(fù)載的電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：所述消磁模 塊包括串聯(lián)的開關(guān)元件和耗能元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：所述恒流源 模塊包括電壓比較器，所述電壓比較器的輸出端連接場(chǎng)效應(yīng)管，所述電壓比較器的輸入端 連接電壓分配電阻，所述電壓分配電阻連接開關(guān)元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：所述采樣模 塊包括電壓表。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：所述采樣模 塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：所述直流負(fù) 載包括電池，在所述變壓器和所述電池之間設(shè)置有單向?qū)ㄔ?br>7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置，其特征在于：所述單向?qū)?通元件設(shè)為二極管。
8. -種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的方法，其特征在于，包括步驟： A1、變壓器的次級(jí)連接被檢測(cè)的直流負(fù)載； A2、所述變壓器的初級(jí)連接恒流源、消磁電路和采樣電路； A3、按照一定的邏輯時(shí)序向所述變壓器的初級(jí)繞組注入電流，對(duì)所述初級(jí)繞組的電壓 進(jìn)行采樣W及對(duì)所述變壓器進(jìn)行消磁； A4、根據(jù)所述變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的關(guān)系確定所述直流負(fù)載的電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的方法，其特征在于；所述恒流源、 所述消磁電路和所述采樣電路各設(shè)置有開關(guān)元件W實(shí)現(xiàn)所述邏輯時(shí)序。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的方法，其特征在于：所述直流負(fù) 載設(shè)為電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變壓器隔離檢測(cè)直流電壓的裝置和方法，裝置包括變壓器，變壓器的初級(jí)連接恒流源模塊、消磁模塊和采樣模塊，變壓器的次級(jí)連接直流負(fù)載，恒流源模塊用于定時(shí)向變壓器的初級(jí)注入穩(wěn)定的電流，消磁模塊用于定時(shí)對(duì)變壓器進(jìn)行消磁，采樣模塊用于檢測(cè)變壓器初級(jí)繞組電壓，根據(jù)變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的關(guān)系確定直流負(fù)載的電壓。方法包括步驟：A1、變壓器的次級(jí)連接被檢測(cè)的直流負(fù)載；A2、變壓器的初級(jí)連接恒流源、消磁電路和采樣電路；A3、按照一定的邏輯時(shí)序向變壓器的初級(jí)繞組注入電流，對(duì)初級(jí)繞組的電壓進(jìn)行采樣以及對(duì)變壓器進(jìn)行消磁；A4、根據(jù)變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的關(guān)系確定直流負(fù)載的電壓。
【IPC分類】G01R31-36, G01R15-18
【公開號(hào)】CN104535817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410758855
【發(fā)明人】余蜜, 李運(yùn), 陳學(xué), 胡世程
【申請(qǐng)人】廣東樂科電力電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月10日