一种功率单元的电压采样及保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种功率单元的电压采样及保护电路，涉及电力电子领域，包括采样调理电路，其与所述功率单元的三相交流电相连，用于对三相交流电进行放大处理；正向整流电路，其与所述采样调理电路的输出端相连，用于将所述采样调理电路输出的电压进行正向整流处理；电压基准电路，其用于产生两个不同的电压值，将其分别作为过压比较基准电压和欠压比较基准电压；保护电路，用于将所述正向整流电路输出的电压分别与过压比较基准电压和欠压比较基准电压进行比较，输出过压保护信号或欠压保护信号；处理器，用于对功率单元进行保护。本发明专利技术提供的功率单元的电压采样及保护电路，电路结构简单，成本较低，可靠性好。

A Voltage Sampling and Protection Circuit for Power Unit

The invention discloses a voltage sampling and protection circuit for a power unit, which relates to the field of power electronics, including a sampling and conditioning circuit, which is connected with the three-phase alternating current of the power unit for amplifying the three-phase alternating current, and a forward rectifying circuit, which is connected with the output terminal of the sampling and conditioning circuit for rectifying the voltage output of the sampling and conditioning circuit. The voltage reference circuit is used to generate two different voltage values, which are used as overvoltage comparison reference voltage and undervoltage comparison reference voltage respectively; the protection circuit is used to compare the output voltage of the forward rectifier circuit with overvoltage comparison reference voltage and undervoltage comparison reference voltage respectively, and output overvoltage protection signal or undervoltage protection signal; It is used to protect the power unit. The voltage sampling and protection circuit of the power unit provided by the invention has simple circuit structure, low cost and good reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种功率单元的电压采样及保护电路
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种功率单元的电压采样及保护电路。
技术介绍
近年来的工业快速发展为社会经济的进步做出了很大的贡献，但同时也为节能降耗等提出了更高的要求，高压变频器就是能在各工业企业中发挥节能降耗作用的重要设备。目前的高压变频器很多都采用单元级联型拓扑结构，单台高压变频器需要由15个或24个或更多的功率单元模块级联而成。因此，要实现整个高压变频器系统的精确控制，除了需要实现整机各开关量和模拟量的精准检测，还要实现对单个功率单元模块的各输入输出参数的精准检测。常规地，对功率单元模块的交流输入电压的采样检测可以使用PT采样等方式，但是由于功率单元模块数量众多，这样会造成整体的成本相对较高；同时功率单元的结构空间有限，不适合体积相对较大的PT的安装使用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种功率单元的电压采样及保护电路，电路结构简单，成本较低，可靠性好。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种功率单元的电压采样及保护电路，包括：采样调理电路，其与所述功率单元的三相交流电相连，用于对三相交流电进行放大处理；正向整流电路，其与所述采样调理电路的输出端相连，用于将所述采样调理电路输出的电压进行正向整流处理；电压基准电路，其用于产生两个不同的电压值，将其分别作为过压比较基准电压和欠压比较基准电压；保护电路，其与所述正向整流电路、所述电压基准电路均相连，用于将所述正向整流电路输出的电压分别与过压比较基准电压和欠压比较基准电压进行比较，输出过压保护信号或欠压保护信号；处理器，其与所述采样调理电路和保护电路均相连，用于根据所述保护电路输出的过压保护信号或欠压保护信号、以及所述采样调理电路输出的电压值对功率单元进行保护。在上述技术方案的基础上，所述采样调理电路包括：第一级差分放大电路，其与所述功率单元的三相交流电相连；第二级跟随电路，其与所述第一级差分放大电路的输出端相连，并与所述正向整流电路的输入端相连；电压偏置电路，其与所述第一级差分放大电路的输出端相连，并与所述处理器相连。在上述技术方案的基础上，所述第一级差分放大电路包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、反馈电阻Rf1、电容C1、电容C2和电阻R4，所述功率单元三相交流电的其中一相电压经过电阻R1后与所述运算放大器U1的正向输入端相连，所述功率单元三相交流电的另一相电压经过电阻R2后与所述运算放大器U1的反向输入端相连，所述电阻R3和电容C1并联后一端连接所述运算放大器U1的正向输入端，另一端接地，所述反馈电阻Rf1和电容C2并联后一端连接所述运算放大器U1的反向输入端，另一端连接所述运算放大器U1的输出端，所述运算放大器U1的输出端经过电阻R4后与第二级跟随电路的输入端相连。在上述技术方案的基础上，所述第二级跟随电路包括运算放大器U2、电阻R5，所述运算放大器U2的正向输入端与所述第一级差分放大电路的输出端相连，所述运算放大器U2的反向输入端和输出端相连，所述电阻R5一端连接所述运算放大器U2的输出端，另一端连接所述正向整流电路的输入端。在上述技术方案的基础上，所述电压偏置电路包括电阻R29、运算放大器U10、电阻R30，所述电阻R29一端连接一偏置电压，另一端连接所述运算放大器U10的正向输入端，且所述运算放大器U10的正向输入端与所述第一级差分放大电路的输出端相连，所述运算放大器U10的反向输入端和输出端相连，所述电阻R30一端连接所述运算放大器U10的输出端，另一端连接所述处理器。在上述技术方案的基础上，所述正向整流电路包括运算放大器U3、运算放大器U4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8，所述电阻R6一端连接所述采样调理电路的输出端，另一端连接所述运算放大器U3的正向输入端，所述二极管D5的阳极与所述运算放大器U3的反向输入端相连，所述二极管D5的阴极与所述运算放大器U3的输出端相连，所述二极管D6的阳极与所述运算放大器U3的输出端相连，所述二极管D6的阴极与所述电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端与所述保护电路的输入端相连，所述电阻R7一端与所述运算放大器U3的反向输入端相连，另一端连接在所述二极管D6的阴极和所述电阻R8之间；所述电阻R9一端连接所述采样调理电路的输出端，另一端连接所述运算放大器U4的正向输入端，所述二极管D7的阳极与所述运算放大器U4的反向输入端相连，所述二极管D7的阴极与所述运算放大器U4的输出端相连，所述二极管D8的阳极与所述运算放大器U4的输出端相连，所述二极管D8的阴极与所述电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端与所述保护电路的输入端相连，所述电阻R10一端与所述运算放大器U4的反向输入端相连，另一端连接在所述二极管D8的阴极和所述电阻R11之间。在上述技术方案的基础上，所述电压基准电路包括基准电压Uref、电阻R14、电阻R15、运算放大器U6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、运算放大器U7、电阻R20；所述电阻R14和电阻R15串联后一端连接基准电压Uref，另一端接地，所述运算放大器U6的正向输入端连接在所述电阻R14和电阻R15之间，所述运算放大器U6的反向输入端与输出端相连，所述运算放大器U6输出端经过所述电阻R17后输出过压比较基准电压Uref_H；所述电阻R18和电阻R19串联后一端连接基准电压Uref，另一端接地，所述运算放大器U7的正向输入端连接在所述电阻R18和电阻R19之间，所述运算放大器U7的反向输入端与输出端相连，所述运算放大器U7输出端经过所述电阻R20后输出欠压比较基准电压Uref_L。在上述技术方案的基础上，所述电压基准电路还包括稳压电路，所述稳压电路包括电源VDD、稳压芯片U5、电阻R12、电阻R13、电容C3；所述电阻R12和电阻R13串联后一端接电源VDD，另一端接地，所述稳压芯片的阳极接地，阴极接电源VDD，基准端接在所述电阻R12和电阻R13之间，所述电容C3一端接电源VDD，另一端接地。在上述技术方案的基础上，所述保护电路包括过压比较电路和欠压比较电路；所述过压比较电路包括电阻R21、电容C4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、运算放大器U8，所述电阻R21一端与所述正向整流电路的输出端相连，另一端与所述运算放大器U8的反向输入端相连，所述电阻R22一端与所述过压比较基准电压相连，另一端与所述运算放大器U8的正向输入端相连，所述电阻R23跨接在所述运算放大器U8的正向输入端和输出端，所述运算放大器U8的输出端经过电阻R24后输出过压保护信号；所述欠压比较电路包括电阻R25、电容C5、电阻R26、电阻R27、电阻R28、运算放大器U9，所述电阻R25一端与所述正向整流电路的输出端相连，另一端与所述运算放大器U9的反向输入端相连，所述电阻R26一端与所述欠压比较基准电压相连，另一端与所述运算放大器U9的正向输入端相连，所述电阻R27跨接在所述运算放大器U9的正向输入端和输出端，所述运算放大器U9的输出端经过电阻R28后输出欠压保护信号。在上述技术方案的基础上，所述处理器为DSP芯片。现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于，包括：采样调理电路，其与所述功率单元的三相交流电相连，用于对三相交流电进行放大处理；正向整流电路，其与所述采样调理电路的输出端相连，用于将所述采样调理电路输出的电压进行正向整流处理；电压基准电路，其用于产生两个不同的电压值，将其分别作为过压比较基准电压和欠压比较基准电压；保护电路，其与所述正向整流电路、所述电压基准电路均相连，用于将所述正向整流电路输出的电压分别与过压比较基准电压和欠压比较基准电压进行比较，输出过压保护信号或欠压保护信号；处理器，其与所述采样调理电路和保护电路均相连，用于根据所述保护电路输出的过压保护信号或欠压保护信号、以及所述采样调理电路输出的电压值对功率单元进行保护。

【技术特征摘要】
1.一种功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于，包括：采样调理电路，其与所述功率单元的三相交流电相连，用于对三相交流电进行放大处理；正向整流电路，其与所述采样调理电路的输出端相连，用于将所述采样调理电路输出的电压进行正向整流处理；电压基准电路，其用于产生两个不同的电压值，将其分别作为过压比较基准电压和欠压比较基准电压；保护电路，其与所述正向整流电路、所述电压基准电路均相连，用于将所述正向整流电路输出的电压分别与过压比较基准电压和欠压比较基准电压进行比较，输出过压保护信号或欠压保护信号；处理器，其与所述采样调理电路和保护电路均相连，用于根据所述保护电路输出的过压保护信号或欠压保护信号、以及所述采样调理电路输出的电压值对功率单元进行保护。2.如权利要求1所述的功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于，所述采样调理电路包括：第一级差分放大电路，其与所述功率单元的三相交流电相连；第二级跟随电路，其与所述第一级差分放大电路的输出端相连，并与所述正向整流电路的输入端相连；电压偏置电路，其与所述第一级差分放大电路的输出端相连，并与所述处理器相连。3.如权利要求2所述的功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于：所述第一级差分放大电路包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、反馈电阻Rf1、电容C1、电容C2和电阻R4，所述功率单元三相交流电的其中一相电压经过电阻R1后与所述运算放大器U1的正向输入端相连，所述功率单元三相交流电的另一相电压经过电阻R2后与所述运算放大器U1的反向输入端相连，所述电阻R3和电容C1并联后一端连接所述运算放大器U1的正向输入端，另一端接地，所述反馈电阻Rf1和电容C2并联后一端连接所述运算放大器U1的反向输入端，另一端连接所述运算放大器U1的输出端，所述运算放大器U1的输出端经过电阻R4后与第二级跟随电路的输入端相连。4.如权利要求2所述的功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于：所述第二级跟随电路包括运算放大器U2、电阻R5，所述运算放大器U2的正向输入端与所述第一级差分放大电路的输出端相连，所述运算放大器U2的反向输入端和输出端相连，所述电阻R5一端连接所述运算放大器U2的输出端，另一端连接所述正向整流电路的输入端。5.如权利要求2所述的功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于：所述电压偏置电路包括电阻R29、运算放大器U10、电阻R30，所述电阻R29一端连接一偏置电压，另一端连接所述运算放大器U10的正向输入端，且所述运算放大器U10的正向输入端与所述第一级差分放大电路的输出端相连，所述运算放大器U10的反向输入端和输出端相连，所述电阻R30一端连接所述运算放大器U10的输出端，另一端连接所述处理器。6.如权利要求1所述的功率单元的电压采样及保护电路，其特征在于：所述正向整流电路包括运算放大器U3、运算放大器U4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8，所述电阻R6一端连接所述采样调理电路的输出端，另一端连接所述运算放大器U3的正向输入端，所述二极管D5的阳极与所述运算放大器U3的反向输入端相连，所述二极管D5的阴极与所述运算放大器U3的输出端相连，所述二极管D6的阳极与所述运算放大器U3的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹缙，毛康宇，吴德朝，王怡华，李国俊，张立新，
申请(专利权)人：大禹电气科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42