一种电容分压直流母线分压状态检测电路的制作方法

本发明主要涉及电力系统
技术领域：
，特指一种电容分压直流母线分压状态检测电路。
背景技术：
：在电力系统的供变电设备、工业变流装置、特种装置等领域，很多应用场合需要在直流母线环节采用电容储能。出于成本方案的考虑，储能电容往往采用电容串(并)联的形式，这样可以采用较低电压等级的电容满足应用要求。在这种电容分压的场合，需要对各级电容的电压进行检测，检测是否分压均匀，或检测电容两端的电压是否超出设定值。但是现有的技术方案中，存在或多或少的问题：1、高压回路与控制回路之间未进行隔离，测量的直流电压信号易受到干扰；2、有一部分采用光电耦合器作为隔离器件，优势在于隔离部分的体积可以做的很小，但是这种类型的电路在隔离部分的一次侧或二次侧均需要电源，因此会带来成本上的增加，另一方面由于光电耦合器随时间会有一定的衰减，长时间运行后会降低电路的可靠性和准确性；3、部分采用变压器进行隔离，适用于测量交流电压，但是变压器庞大的体积或成本都限制了其在高压领域的应用。技术实现要素：本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、可靠性高、体积小且成本低的电容分压直流母线分压状态检测电路。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种电容分压直流母线分压状态检测电路，包括多个检测回路，多个检测回路的输入端与各个电容一一对应连接，各所述检测回路包括依次相连的第一差分滤波电路、第二差分滤波电路和比较电路，所述第一差分滤波电路的输入电压为对应电容与公共端之间的电压，所述第一差分滤波器的输出端分别与第二差分滤波电路和另一相邻电容对应的检测回路中的第二差分滤波电路相连，所述第二差分滤波电路的输出电压与对应电容电压成比例，所述比较电路用于根据第二差分滤波电路的输出电压与预设值比较而输出高电平或低电平。作为上述技术方案的进一步改进：多个检测回路的输出端均连接一逻辑电路，所述逻辑电路用于接收各检测回路中比较电路的输出电平信号并进行综合以判断直流母线电容分压状态。所述逻辑电路包括二极管与门。所述第一差分滤波电路包括运算放大器u1，所述u1的反相输入端串联有电阻r1，同相输入端串联有电阻r2，同相输入端与公共端之间串联有电阻r3，电阻r3上并联有电容c3，所述反相输入端与输出端之间串联有电阻r4，电阻r4并联有电容c4，所述u1的输出端串联有电阻r5，输出端与公共端之间串联有电容c5。所述第二差分滤波电路包括运算放大器u2，所述u2的反相输入端串联有电阻r6，同相输入端串联有电阻r7，同相输入端与公共端之间串联有电阻r9，电阻r9上并联有电容c7，所述反相输入端与输出端之间串联有电阻r8，电阻r8并联有电容c6。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的电容分压直流母线分压状态检测电路采用差分滤波电路进行信号隔离，保证输出信号不受干扰，抗干扰性强，同时结构简单、体积小且成本低，另外经过多级滤波，能有效削弱干扰噪声，可靠性高。附图说明图1为本发明中两电容串联分压的电路原理图。图2为本发明中两电容对应的电路原理图。图3为本发明中第一差分滤波电路的原理图。图4为本发明中其中一个第二差分滤波电路的原理图。图5为本发明中另一个第二差分滤波电路的原理图。图6为本发明中比较电路原理图。图7为本发明中逻辑电路的原理图。图8为本发明中三电容串联分压的原理图。图9为本发明中三电容对应的电路原理图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。如图1至图7所示，本实施例的电容分压直流母线分压状态检测电路，包括多个检测回路，多个检测回路的输入端与直流母线上各个电容一一对应连接，各检测回路包括依次相连的第一差分滤波电路、第二差分滤波电路和比较电路，第一差分滤波电路的输入电压为对应电容与公共端之间的电压，第一差分滤波器的输出端分别与第二差分滤波电路和另一相邻电容对应的检测回路中的第二差分滤波电路相连，第二差分滤波电路的输出电压与对应电容电压成比例，比较电路用于根据第二差分滤波电路的输出电压与预设值比较而输出高电平或低电平。本发明的电容分压直流母线分压状态检测电路采用差分滤波电路进行信号隔离，保证输出信号不受干扰，同时结构简单、体积小且成本低，另外经过多级滤波，能有效削弱干扰噪声，可靠性高。如图2所示，本实施例中，串联分压的电容数量为两个，对应两个检测回路，两个检测回路的输出端均连接一逻辑电路，逻辑电路用于接收各检测回路中比较电路的输出电平信号并进行综合以判断直流母线电容分压状态。其中逻辑电路包括二极管与门，只要有一个电容两端的电压超过预设值时，即输出低电平。如图3所示，本实施例中，第一差分滤波电路包括运算放大器u1，u1的反相输入端串联有电阻r1，同相输入端串联有电阻r2，同相输入端与公共端之间串联有电阻r3，电阻r3上并联有电容c3，反相输入端与输出端之间串联有电阻r4，电阻r4并联有电容c4，u1的输出端串联有电阻r5，输出端与公共端之间串联有电容c5。其中第一差分滤波电路的功能是将高压信号转换为小电压信号、并滤波及限流。其中vp和vn分别从vin1和vin2输入，其中r1和r2采用大阻值的电阻，其作用是将输入电流减小。r5和c5分别用于输出电流限制和输出信号滤波，最终输出小电压信号v1＝k1*(vp-vn)，k1的值与本部分电路的电阻取值有关，是一个确定的常数。同理，vm和vn通过另一个独立的第一差分滤波电路的vin1和vin2，最终输出小电压信号v2＝k1*(vm-vn)。如图4和图5所示，本实施例中，第二差分滤波电路包括运算放大器u2，u2的反相输入端串联有电阻r6，同相输入端串联有电阻r7，同相输入端与公共端之间串联有电阻r9，电阻r9上并联有电容c7，反相输入端与输出端之间串联有电阻r8，电阻r8并联有电容c6。第二差分滤波电路用于对小电压信号进行第二次滤波。v1和v2转换为v3＝k2*(vp-vm)，其中(vp-vm)是c1两端的电压，即被测信号之一。u2是运算放大器，k2的值与电路的电阻取值有关，是一个确定的常数。本实施例中，比较电路用于将调理后的小电压信号与参考信号比较，输出高低电平形式的数字信号。如图6所示，被测信号v3和v4分别与参考信号vref比较，当被测信号大于vref时，输出低电平。当被测信号小于vref时，输出高电平。本实施例中，对应的逻辑电路对应的真值表如下：s1s2s0000010100111其中s1＝0：c1两端的电压大于设定值；s1＝1：c1两端的电压小于设定值；s2＝0：c2两端的电压大于设定值；s2＝1：c2两端的电压小于设定值；由真值表可以看出，当c1和c2两端的电压都小于设定值时，输出高电平。只要有一个电容两端的电压超过了设定值，即输出低电平。同理，本发明的检测电路同样可以推广到多电容(电容数量≥3)的情况，如图8和9所示，以三电容为例，待检测电压为cs1两端的电压(vp-vp1)、cs2两端的电压(vp1-vp2)、cs3两端的电压(vp2-vn)。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。当前第1页12