光信號隔離的高壓高精度過零檢測電路制造技術

本實用新型專利技術屬于電能質量治理與電力節能設備制造領域，尤其涉及一種采用光信號隔離的高壓高精度過零檢測電路。該電路包括電阻R17、R20、R55、濾波器電路、運算放大器電路、電壓比較器電路、驅動器電路和光模輸出塊。該電路通過采樣電阻串聯分壓方式將高壓電轉化成低電平信號，采樣部分阻抗為純阻性，大大提高電壓采樣的相位精度高，采樣相位偏差小于±0.1°。光信號隔離，電信號轉換成光信號，再通過光纖傳送給上級控制系統。這種光纖傳輸信號的方式抗干擾能力強，隔離的效果更好，同時可以實現長距離高速傳輸。體積小，重量輕，成本低。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電能質量治理與電力節能設備制造領域，尤其涉及一種采用光信號隔離的高壓高精度過零檢測電路。
技術介紹
隨著我國經濟的發展，工業電氣化水平不斷提高，各種大型電氣傳動設備，大型機電設備以及冶金裝備等大功率設備有了廣泛的應用。隨之而來的是電網供電質量日益惡化，電網電壓波形畸變，功率因數大大降低，公用電網的諧波危害嚴重，使得電力系統功率傳輸能力降低，不斷困擾著我們的生產生活。近年來國家大力提倡節能環保，提高電網功率因數，控制電網諧波。過零檢測在電能質量及無功補償等很多領域有著廣泛的應用。在應用電容電抗補償電網無功的時候，需要檢查電壓過零點，從而實現電壓過零投切。整個系統中，過零檢測系統成了非常關鍵的部件，它的檢測精度和可靠性可以直接衡量一個投切系統的質量的高低。一直以來高壓過零檢測都是一個技術上的難題，傳統的高壓過零檢測的一些特點如下高壓采樣傳統的高壓過零檢測是用電壓互感器將高壓轉換成低壓信號，再進行采樣比較。高電壓的互感器為磁芯器件，由于磁材制作和繞組方法的不同，使得其互感和漏感值有著一定的差異，同時存在阻抗匹配問題，影響過零檢測的相位精度。高低壓隔離傳統的高壓過零檢測是用電壓互感器進行高低壓隔離，高電壓的互感器體積大、重量重、成本高。
技術實現思路
本技術就是針對傳統的采用電壓互感器隔離降壓來進行過零檢測的方式所帶來的相位偏差大、體積大、重量重和成本高等問題，研究一款可以在3 35KV高壓環境內安全運行、穩定可靠、高精度、隔離效果好的高壓高精度過零檢測電路。本技術的技術方案是光信號隔離高壓高精度過零檢測電路，該電路包括電阻R17、R20、R55、濾波器電路、運算放大器電路、電壓比較器電路、驅動器電路和光模輸出塊；所述濾波器電路包括R14和C19 ；運算放大器電路包括U5B、R18和R19 ；電壓比較器電路包括U6B ；驅動器電路包括U4 ；其中，所述電阻R20、R55與電阻R17串聯，所述電阻R17與所述電阻R14 —端連接，所述電阻R14另一端分別與所述C19和U5B的第5腳連接，所述C19的另一端接地，所述U5B的第6腳分別與所述R18和R19 —端連接，所述R19的另一端接地，所述R18的另一端分別與所述U5B的第7腳和R15的一端連接，所述R15的另一端與所述U6B的第5腳連接，所述U6B的第6腳接地，所述U6B的第7腳與所述R16的一端連接，所述R16的另一端與所述U4 —端連接，所述U4的另一端與所述光輸出模塊連接。進一步，該電路還包括過壓保護電路，該電路由二極管D9和DlO組成。進一步，該電路還包括用于防止所述光輸出模塊電流過大的電阻R12，所述電阻R12 —端與所述光輸出模塊連接，另一端與5V電壓連接。本技術的有益效果是采用光信號隔離的高壓高精度過零檢測電路有如下特點I)采樣電阻串聯分壓方式將高壓電轉化成低電平信號，采樣部分阻抗為純阻性，大大提高電壓采樣的相位精度高，采樣相位偏差小于±0. 1°。2)光信號隔離，電信號轉換成光信號，再通過光纖傳送給上級控制系統。這種光纖傳輸信號的方式抗干擾能力強，隔離的效果更好，同時可以實現長距離高速傳輸。3)體積小，重量輕，成本低。說明書附圖附圖說明圖1為本技術的電路結構示意圖。圖2為本技術在IOKV無功補償上的應用的示意圖。圖3為本技術過零檢測輸入輸出波形示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本技術的技術方案作進一步說明。過零檢測在電能質量及無功補償等很多領域有著廣泛的應用。下邊介紹一款采用了光信號隔離的高壓高精度過零檢測系統的IOKV無功補償濾波裝置，具體應用如圖2所/Jn οIOKV無功補償裝置采用三角形接法，閥組為多只晶閘管串聯，閥組兩端的電壓為線電壓IOKV通過兩個的分壓電阻R20和R55分壓后，采樣電阻R17采集電壓信號，電壓信號通過由R14和C19組成RC的濾波器電路，濾除基波意外的諧波，使得輸入的電壓信號更加理想，處理過的電壓信號經U5b和R18、R19組成的運算放大器進行放大，運算放大器放大倍數等于(R19 + R18) /R19，U6b對放大后的電壓信號進行過零比較，它把輸入的正弦波轉化成了同樣頻率的方波信號，U4為驅動器，輸入輸出延時只有十幾納秒，輸出電流能力強，比較器輸出的方波信號通過驅動器去驅動光模塊輸出，最后晶閘管投機控制器接收到過零檢測系統通過光纖傳出的電壓過零檢測信號后，晶閘管投機控制器發出投切指令，通過晶閘管驅動器控制晶閘管導通完成電壓過零投切；其中，當輸入電壓高于正電壓VCC時候，二極管D9導通，將輸入電壓鉗位成VCC，當輸入電壓低于負電壓VEE的時候，二極管DlO導通，將輸入電壓鉗位成VEE，這樣輸入電壓控制在VCC和VEE之間，防止輸入信號瞬間過壓損壞電子器件。如圖3所示，CHl為電壓采樣電阻上的輸入電壓波形，它是電網交流電經過電阻分壓以后的電壓波形，CH2為過零檢測輸出通過光接收模塊轉換后的電壓波形，它是規整的頻率為50Hz的電壓方波。將兩個波形放在一起比較，我們可以看出輸入正弦波在剛好過零點的時刻方波信號實現了電平翻轉，滿足過零檢測系統的功能要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
光信號隔離的高壓高精度過零檢測電路，其特征在于，該電路包括電阻R17、R20、R55、濾波器電路、運算放大器電路、電壓比較器電路、驅動器電路和光模輸出塊；所述濾波器電路包括R14和C19；所述運算放大器電路包括U5B、?R18和R19；所述電壓比較器電路包括U6B；所述驅動器電路包括U4；其中，所述電阻R20、R55與電阻R17串聯，所述電阻R17與所述電阻R14一端連接，所述電阻R14另一端分別與所述C19和U5B的第5腳連接，所述C19的另一端接地，所述U5B的第6腳分別與所述R18和R19一端連接，所述R19的另一端接地，所述R18的另一端分別與所述U5B的第7腳和R15的一端連接，所述R15的另一端與所述U6B的第5腳連接，所述U6B的第6腳接地，所述U6B的第7腳與所述R16的一端連接，所述R16的另一端與所述U4一端連接，所述U4的另一端與所述光輸出模塊連接。

【技術特征摘要】
1.光信號隔離的高壓高精度過零檢測電路，其特征在于，該電路包括電阻R17、R20、R55、濾波器電路、運算放大器電路、電壓比較器電路、驅動器電路和光模輸出塊； 所述濾波器電路包括R14和C19 ； 所述運算放大器電路包括U5B、R18和R19 ； 所述電壓比較器電路包括U6B ； 所述驅動器電路包括U4; 其中，所述電阻R20、R55與電阻Rl7串聯，所述電阻Rl7與所述電阻R14 —端連接，所述電阻R14另一端分別與所述C19和U5B的第5腳連接，所述C19的另一端接地，所述U5B的第6腳分別與所述R18和R19 —端連接，所述R19的另一端接地，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高學超，馬豐民，
申請(專利權)人：北京英博電氣股份有限公司，廊坊英博電氣有限公司，北京英博新能源有限公司，
類型：實用新型
國別省市：