一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法，包括步骤：1)预先对非平衡高阻隔离网络进行校准，得到非平衡高阻隔离网络一端的分压系数α与另一端分压系数β之间的固定函数关系式，并转化为差分电压计算公式；2)获取非平衡高阻隔离网络输入端的输入电压和输出端的输出电压；3)将所述输入电压和输出电压代入至差分电压计算公式中，得到非平衡高阻隔离网络的差分电压。本发明专利技术具有测量过程简便、测量精度高等优点。过程简便、测量精度高等优点。过程简便、测量精度高等优点。

A differential voltage measurement method for unbalanced high resistance isolation network

【技术实现步骤摘要】
一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法


[0001]本专利技术主要涉及电压测量电路
，具体涉及一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法。

技术介绍

[0002]在轨道交通领域或诸多其他工业领域中，需要监测某些关键电回路的电流参量，从而判断位于回路中的电器设备是否正常工作，电器设备内阻是否出现异常上升等情况。工程实践中，这些电回路往往存在电压水平较高、电压和电流波动范围大以及高频纹波信号干扰等不利因素，同时，对这些关键电回路进行监测还需要满足极低的漏电流要求，意味着监测电路本身必须具备良好的高阻隔离特性，这些因素综合起来导致难以准确地获取线路上的差分电压。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种测量过程简便、测量精准的应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0005]一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法，包括步骤：
[0006]1)预先对非平衡高阻隔离网络进行校准，得到非平衡高阻隔离网络一端的分压系数α与另一端分压系数β之间的固定函数关系式，并转化为差分电压计算公式；
[0007]2)获取非平衡高阻隔离网络输入端的输入电压和输出端的输出电压；
[0008]3)将所述输入电压和输出电压代入至差分电压计算公式中，得到非平衡高阻隔离网络的差分电压。
[0009]优选地，步骤1)中得到固定函数关系式的具体过程为：
[0010]对非平衡高阻隔离网络进行数学建模，则有：
[0011][0012]其中v1和v2分别为待测电回路两端的电压，v
ε
为非平衡高阻隔离网络的输出电压；
[0013]使用共模基准电压v
cm
对非平衡高阻隔离网络进行校准，此时v1和v2相同，均为外部输入的共模基准电压v
cm
，测得差分电压v
εcm
，根据式(4)有：
[0014][0015]式(5)即为分压系数α与分压系数β的固定函数关系式。
[0016]优选地，步骤1)中，固定函数关系式转化为差分电压计算公式的具体过程为：
[0017]在得到分压系数α与分压系数β的固定函数关系式后，进行变换得到：
[0018][0019]即待测电回路两端的真实差分电压
[0020]将式(6)代入到式(4)后，消除系数β，得差分电压计算公式：
[0021][0022]优选地，所述非平衡高阻隔离网络包括高阻元件Z1和Z2、中阻元件Y1和Y2，Z1的一端与待测电回路的前端相连，Z1的另一端与Y1的一端相连；Z2的一端与待测电回路的后端相连，Z2的另一端与Y2的一端相连，Y1的另一端和Y2的另一端相连并接地以形成参考零电势点；所述Y1的一端与Y2的一端之间形成非平衡高阻隔离网络的输出端。
[0023]优选地，所述非平衡高阻隔离网络的输出端连接有模数转换单元，如模数转换器。
[0024]本专利技术还公开了一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量系统，包括：
[0025]第一程序模块，用于预先对非平衡高阻隔离网络进行校准，得到非平衡高阻隔离网络一端的分压系数α与另一端分压系数β之间的固定函数关系式，并转化为差分电压计算公式；
[0026]第二程序模块，用于获取非平衡高阻隔离网络输入端的输入电压和输出端的输出电压；
[0027]第三程序模块，用于将所述输入电压和输出电压代入至差分电压计算公式中，得到非平衡高阻隔离网络的差分电压。
[0028]本专利技术进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
[0029]本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
[0030]本专利技术进一步公开了一种终端，所述终端包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如上所述方法所执行的操作。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0032]本专利技术的差分电压测量方法，应用于非平衡高阻隔离网络中，通过对高阻隔离网络中各部分分压网络的分压系数进行校正，从而能够实现对非平衡高阻隔离网络中的差分电压的精准测量，并且该方法测量过程简便且易于实现。
[0033]本专利技术根据校正后的差分电压计算公式计算差分电压，可极大地释放监测电路硬件方面需要精确匹配的约束，由于只使用了单边分压系数α，因此可有效抵消由系数α和系数β不匹配带来的影响，从而大大提高计算精度，达到电路实用化的目的。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的高阻隔离网络在具体实施例的电路原理图。
[0035]图2为本专利技术的方法在具体应用时的实施例图。
[0036]图3为本专利技术的方法在具体实施例中的流程图。
具体实施方式
[0037]以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。
[0038]为了便于对本专利技术进行具体说明，现给出一种非平衡高阻隔离网络的具体结构，如图1所示，某待测电回路中串联一个采样电阻R(或者采样电阻网络)，当存在电流I流经采样电阻R时，将会在采样电阻R两端产生一定的电压差(v1‑
v2)，此即采样电阻两端的差分电压。图1中的高阻隔离网络包括两个耐冲击型高阻元件(Z1、Z2)和两个中阻元件(Y1、Y2)。采样电阻R的前端电压记为v1，后端电压记为v2。前端电压v1经过耐冲击型高阻元件Z1和中阻元件Y1分压后得到电压v1’
，而后端电压v2经过耐冲击型高阻元件Z2和中阻元件Y2分压后得到电压v2’
。然后，模数转换器ADC对电压v1’
与电压v2’
所形成的电压差(v1’‑
v2’
，即v
ε
)进行模数转换。
[0039]上述电路结构工作稳定可靠，左右双边的高阻隔离分压网络的系数误差通常为1％或0.1％，但在特定
中，由于对测量精度的要求较高，如果采用硬件直接精确匹配的解决途径，则需要将双边分压网络系数的误差控制到十万分一以内，这在工程实践上不经济也不现实。
[0040]假设电压V1下端分压网络的分压系数为α，电压V2下端分压网络的分压系数为β，高阻元件Z1的阻值为R
Z1
，高阻元件Z2的阻值为R
Z2
，中阻元件Y1的阻值为R
Y1
，中阻元件Y2的阻值为R
Y2
，则：
[0041]α＝(R
Y1
+R
Z1
)/R
Y1
ꢀꢀꢀ
(1)
[0042]β＝(R
Y2
+R
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法，其特征在于，包括步骤：1)预先对非平衡高阻隔离网络进行校准，得到非平衡高阻隔离网络一端的分压系数a与另一端分压系数β之间的固定函数关系式，并转化为差分电压计算公式；2)获取非平衡高阻隔离网络输入端的输入电压和输出端的输出电压；3)将所述输入电压和输出电压代入至差分电压计算公式中，得到非平衡高阻隔离网络的差分电压。2.根据权利要求1所述的应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法，其特征在于，步骤1)中得到固定函数关系式的具体过程为：对非平衡高阻隔离网络进行数学建模，则有：其中v1和v2分别为待测电回路两端的电压，v
ε
为非平衡高阻隔离网络的输出电压；使用共模基准电压v
cm
对非平衡高阻隔离网络进行校准，此时v1和v2相同，均为外部输入的共模基准电压v
cm
，测得差分电压v
εcm
，根据式(4)有：式(5)即为分压系数a与分压系数β的固定函数关系式。3.根据权利要求2所述的应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法，其特征在于，步骤1)中，固定函数关系式转化为差分电压计算公式的具体过程为：在得到分压系数a与分压系数β的固定函数关系式后，进行变换得到：即待测电回路两端的真实差分电压将式(6)代入到式(4)后，消除系数β，得差分电压计算公式：4.根据权利要求3所述的应用于非平衡高阻隔离网络的差分电压测量方法，其特征在于，所述非平衡高阻隔离网络包括高阻元件Z1和Z2、中阻元件Y1和Y2，Z1的一端与待测电回路的前端相连，Z1的另...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，尚江傲，白春光，赵青选，黄志华，马德金，谭宝春，谢远来，
申请(专利权)人：株洲国创轨道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：