一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路，包括：与投切开关上端相连的第一降压支路，内设第一降压电阻；与投切开关下端相连的第二降压支路，内设第二降压电阻；与所述第一降压支路末端和第二降压支路末端相连的电压信号调理单元，所述电压信号调理单元内设上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻，与所述上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻相连的运算放大器，与所述运算放大器相连的第一分压电阻和第二分压电阻；与所述电压信号调理单元相连的波形转化输出单元，内设用于波形转化输出的电压比较元件。该电路具有电压过零点检测精度高、功耗低、体积小、适用电压范围宽的优点。

A voltage zero crossing detection circuit for switching switch of reactive power compensation device

The utility model provides a voltage zero-crossing detection circuit for a switching switch of a reactive power compensation device, comprising: a first step-down branch connected with the upper end of the switching switch, with a first step-down resistance built in; a second step-down branch connected with the lower end of the switching switch, with a second step-down resistance built in; and the end and the first step-down branch. A voltage signal conditioning unit connected at the end of a two-step-down branch is provided with an upper-end voltage signal extracting resistance and a lower-end voltage signal extracting resistance, an operational amplifier connected with the upper-end voltage signal extracting resistance and the lower-end voltage signal extracting resistance, and a first operational amplifier connected with the operational amplifier. The voltage divider resistor and the second voltage divider resistor are connected with the voltage signal conditioning unit and the waveform conversion output unit is provided with a voltage comparison element for the waveform conversion output. The circuit has the advantages of high precision, low power consumption, small volume and wide voltage range.

【技术实现步骤摘要】
一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路
本技术涉及电力行业低压成套无功补偿装置
，尤其涉及一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路。
技术介绍
电力电容器过零投切技术是目前电力行业低压成套无功补偿装置
所使用的核心技术，要保证过零投切电力电容器就需要实时、准确检测出投切开关两端电压过零的时刻，通过将投切开关两端电压降压、调理并转化成合适的波形以便投切开关的控制部分能快速、稳定获取投切开关两端电压过零点，并控制晶闸管、同步型磁保持继电器等过零投入电力电容器。目前电力行业无功补偿装置投切开关现有的电压过零检测电路有：1)光耦反并联电压过零检测电路，通常是将两个型号为PC817的光耦器件反并联连接(将两个光耦的输入端反向并联连接、输出端并联连接)后串联一个大功率的降压电阻，再将该串联电路跨接在投切开关两端，实时检测投切开关两端的电压过零点。该电压过零检测电路有如下缺点：①由于光耦正常工作时输入有1V左右的压降，因此该种电路过零点检测误差大；②给定该种电路的串联降压电阻阻值后，该种电路的适应电压范围也随之被限制在一定的电压范围内，以保证光耦正常工作所需条件(输入电流1mA左右、导通压降1V左右)。比如降压电阻阻值为300kΩ时，该电路只能适应300Vac～460Vac的线电压范围；③降压电阻上消耗的功率大，比如上述300kΩ电阻工作在400Vac线电压下，功率消耗约533mW，应用中，该电阻经常因功耗过大而烧毁。综上所述，光耦反并联电压过零检测电路的过零点检测误差大，适用的电压范围小，降压电阻功耗大、易烧毁。2)电阻降压采样电压过零检测电路，通常是先利用降压电阻对投切开关两端电压进行降压，再利用单片机的A/D采样模块对降压后信号进行模拟采样、运算、分析，得出投切开关两端的电压过零点。该电路在电压过零检测过程中有如下特点：①谐波、电磁高频噪声等干扰信号会直接通过采样引脚串入单片机内部电路，直接干扰单片机计算过零点的整个过程；②单片机模拟采样过程中存在着量化误差以及非同步误差。因此电阻降压采样电压过零检测电路抗干扰能力差，过零点检测误差大。由上可知，投切开关电压过零检测电路设计的性能决定了投切开关过零点检测准确性、运行稳定性，因此需要寻求一个能避免上述不足的电压过零检测电路。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路，改善现有技术过零点检测误差较大、适用范围窄、功耗大等问题。为了解决上述技术问题，本技术提供一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路，包括：与投切开关上端相连的第一降压支路，内设第一降压电阻；与投切开关下端相连的第二降压支路，内设第二降压电阻；与所述第一降压支路末端和第二降压支路末端相连的电压信号调理单元，所述电压信号调理单元内设上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻，与所述上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻相连的运算放大器，与所述运算放大器相连的第一分压电阻和第二分压电阻；与所述电压信号调理单元相连的波形转化输出单元，内设用于波形转化输出的电压比较元件；其中，经过所述电压过零检测电路输出的波形是和投切开关两端电压同频率同相位的方波。其中，所述第一降压支路和第二降压支路的电路相同，所述第一降压电阻与所述第二降压电阻在同一个电路中为同型号同规格的电阻。其中，所述第一降压电阻与所述第二降压电阻均采用4个510kΩ、封装1206的电阻串联而成。其中，所述电压信号调理单元内还设有高频滤波电容。其中，所述电压比较元件是运算放大器或电压比较器。其中，所述波形转化输出单元内还设有上拉电阻。其中，在所述电压过零检测电路中的参考电压值满足以下的关系：参考电压值＝电源电压值×第二分压电阻的阻值÷(第二分压电阻的阻值+第一分压电阻的阻值)。其中，在所述电压过零检测电路中的投切开关上端信号电压值、投切开关下端信号电压值满足以下的关系：1)投切开关上端信号电压值＝投切开关上端电压值×上端电压信号提取电阻的阻值÷(上端电压信号提取电阻的阻值+第一降压电阻的阻值)；2)投切开关下端信号电压值＝投切开关下端电压值×下端电压信号提取电阻的阻值÷(下端电压信号提取电阻的阻值+第二降压电阻的阻值)。其中，同一电路中，所述参考电压值和所述投切开关上端信号电压值之和的最大值不大于所述电源电压值，最小值不小于0V；所述参考电压值和所述投切开关下端信号电压值之和的最大值不大于所述电源电压值，最小值不小于0V。本技术实施例的有益效果在于：解决了现有的电压过零检测电路因自身特性限制、抗谐波以及电磁高频噪声干扰能力差等原因，导致电路功耗大、过零点检测不准确，造成无功补偿装置运行不稳定甚至烧毁的问题；具有电压过零点检测精度高、功耗低、体积小、适用电压范围宽的优点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路的一个实施例的电路原理图。图2是本技术一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路的一个实施例的波形示意图。图3是本技术一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路的应用图。图4是应用本技术一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路时系统中单片机发出投入指令的流程图。图5是本技术一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路的另一个实施例的电路原理图。具体实施方式以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本技术可以用以实施的特定实施例。请参照图1所示，本技术的实施例提供一种用于电容器投切开关的电压过零检测电路，包括：与投切开关上端相连的第一降压支路，内设第一降压电阻R01；与投切开关下端相连的第二降压支路，内设第二降压电阻R02；与第一降压支路末端和第二降压支路末端相连的电压信号调理单元(如图1中虚线框-单元1所示)，电压信号调理单元内设上端电压信号提取电阻R05和下端电压信号提取电阻R06，与上端电压信号提取电阻R05和下端电压信号提取电阻R06相连的运算放大器U1A，与所述运算放大器U1A相连的第一分压电阻R03和第二分压电阻R04；与电压信号调理单元相连的波形转化输出单元(如图1中的虚线框-单元2所示)，内设用于波形转化输出的电压比较元件U2A。需要说明的是，经过该电压过零检测电路输出的波形是和投切开关两端电压同频率同相位的方波。在后续的实施例中，图1中Uup、Udn表示投切开关上、下端；Dout表示电压比较元件U2A的输出端；VCC为电源输入端；GND为接地端；U1A表示用于投切开关两端电压波形调整的运算放大器；U2A表示用于投切开关两端电压波形转化输出的电压比较元件；R01表示第一降压电阻；R02表示第二降压电阻；R03、R04表示电源电压VCC分压电阻；R05、R06表示投切开关两端电压信号提取电阻；C01表示高频滤波电容。在后续的实施例中，图2中S1为本技术的输出波形，其中E1为上升沿，E2为下降沿，S2为投切开关两端电压差波形，S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路，其特征在于，包括：与投切开关上端相连的第一降压支路，内设第一降压电阻；与投切开关下端相连的第二降压支路，内设第二降压电阻；与所述第一降压支路末端和第二降压支路末端相连的电压信号调理单元，所述电压信号调理单元内设上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻，与所述上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻相连的运算放大器，与所述运算放大器相连的第一分压电阻和第二分压电阻；与所述电压信号调理单元相连的波形转化输出单元，内设用于波形转化输出的电压比较元件。

【技术特征摘要】
1.一种用于无功补偿装置投切开关的电压过零检测电路，其特征在于，包括：与投切开关上端相连的第一降压支路，内设第一降压电阻；与投切开关下端相连的第二降压支路，内设第二降压电阻；与所述第一降压支路末端和第二降压支路末端相连的电压信号调理单元，所述电压信号调理单元内设上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻，与所述上端电压信号提取电阻和下端电压信号提取电阻相连的运算放大器，与所述运算放大器相连的第一分压电阻和第二分压电阻；与所述电压信号调理单元相连的波形转化输出单元，内设用于波形转化输出的电压比较元件。2.根据权利要求1所述的电压过零检测电路，其特征在于，经过所述电压过零检测电路输出的波形是和投切开关两端电压同频率同相位的方波。3.根据权利要求1所述的电压过零检测电路，其特征在于，所述第一降压支路和第二降压支路的电路相同，所述第一降压电阻与所述第二降压电阻在同一个电路中为同型号同规格的电阻。4.根据权利要求3所述的电压过零检测电路，其特征在于，所述第一降压电阻与所述第二降压电阻均采用4个510kΩ、封装1206的电阻串联而成。5.根据权利要求1所述的电压过零检测电路，其特征在于，所述电压信号调理单元内还设有高频滤波电容。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：林川，
申请(专利权)人：深圳市力高科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44