本發(fā)明涉及變頻調速技術領域，具體涉及一種中、高壓變頻調速裝置電壓檢測電路及電壓檢測方法。

背景技術：

對于中、高壓變頻調速裝置，需要對輸入電壓進行實時檢測，以便主控系統(tǒng)實現(xiàn)V/F控制或矢量控制算法以及電壓顯示；同時，中、高壓變頻調速裝置的某些控制及保護功能，也必需要有實時準確的電壓檢測才能得以實現(xiàn)。

目前，中、高壓變頻調速裝置輸入電壓檢測通常是通過電磁式電壓互感器進行檢測，這種電壓檢測方式存在以下缺點：一是電壓互感器體積較大，影響使用；二是電壓互感器在測量中、高壓變頻調速裝置輸入電壓時，由于中、高壓輸入電壓存在諧波造成測量誤差較大。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好電絕緣能力、抗干擾能力的中、高壓變頻調速裝置電壓檢測電路及電壓檢測方法。

為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種中、高壓變頻調速裝置電壓檢測電路，其用于生成電壓檢測信號至DSP主控芯片比較分析，包括：

移相變壓器，用于將高電壓轉化為380V低壓電壓；

差分放大電路，用于將相電壓轉換為-5V～+5V交流信號；

第一電壓跟隨電路和第二電壓跟隨電路，其用于提高輸入阻抗、降低輸出阻抗；

反相加法電路，其包括運算放大電路和基準電壓電路，其用于將將三相相電壓與基準電壓值進行相加，將相電壓轉換為直流電壓檢測信號。

在上述技術方案的基礎上，所述移相變壓器為多副邊移相變壓器，且?guī)в休o助繞組。

在上述技術方案的基礎上，所述移相變壓器每個輔繞側相位均與N相及一個所述差分放大電路相連。

在上述技術方案的基礎上，還包括一RC濾波電路，所述RC濾波電路一端與所述第二電壓跟隨電路相連，另一端與所述DSP主控芯片AD采樣引腳連接。

在上述技術方案的基礎上，所述電壓檢測電路每相路中所述第一電壓跟隨電路一端和所述差分放大電路相連，另一端和所述反相加法電路相連；所述第二電壓跟隨電路一端和所述反相加法電路相連，另一端和所述濾波處理電路相連。

在上述技術方案的基礎上，所述差分放大電路包括第一運算放大器、第一電阻串、第二電阻串、第一二極管、第二二極管；所述第一運算放大器同相輸入端連接第二電阻串和第二二極管；還包括并聯(lián)的第二電阻與第二電容，所述第二電阻與第二電容的一端接地，另一端與所述第一運算放大器相連；所述第二電阻串一端與所述第二二極管輸入端相連，另一端連接移相變壓器輔繞側相電壓輸出端；所述第一運算放大器反相輸入端連接第一電阻串和第一二極管；還包括并聯(lián)的第一電阻與第一電容，且第二電阻和第二電容的另一端連接所述第一運算放大器輸出端；所述第一電阻串一端與所述第一二極管輸入端相連，另一端連接移相變壓器輔繞側相零線輸出端。

在上述技術方案的基礎上，所述第一電壓跟隨電路包括第二運算放大器、第三電阻和第三電容；所述第二運算放大器反相輸入端連接所述第二運算放大器輸出端和第三電阻；第三電阻另一端與第三電容相連，第三電容另一端接地；所述第二運算放大器同相輸入端連接所述第一運算放大器輸出端。

在上述技術方案的基礎上，所述反相加法電路包括第三運算放大器、第三電阻串、第四電阻串、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第四電容和第五電容；所述第三運算放大器同相輸入端連接第六電阻，所述第六電阻另一端接地；所述第三運算放大器反相輸入端連接第四電阻串、第三電阻串、第四電阻和第四電容，第四電阻與第四電容并聯(lián)，且第四電阻與第四電容另一端連接所述第三運算放大器輸出端與第五電阻；所述第五電阻另一端連接第五電容，第五電容另一端接地；第四電阻串的另一端連接第三電阻，第三電阻另一端與所述第二運算放大電器的輸出端相連；第三電阻串的另一端與基準相電壓連接。

在上述技術方案的基礎上，所述第二電壓跟隨電路包括第四運算放大器、第七電阻、第八電阻、第六電容和第三二極管；所述第四運算放大器反相輸入端連接第七電阻與第六電容，第七電阻與第六電容并聯(lián)，第七電阻與第六電容另一端連接所述第四運算放大器輸出端與第八電阻；第八電阻另一端連接第三二極管及DSP主控芯片AD采樣引腳；所述第四運算放大器同相輸入端連接所述第五電阻和第五電容。

本發(fā)明還提供一種中、高壓變頻調速裝置輸入電壓檢測方法，包括以下步驟：

S1，利用帶輔助繞組移相變壓器將輸入側高電壓變?yōu)?80V電壓信號；

S2，利用差分放大電路將所述380V電壓信號轉化為-5V～+5V交流電壓信號，并經過電壓跟隨電路輸出至反相加法電路；

S3，利用反相加法電路將所述-5V～+5V交流電壓信號與基準電壓值相加，使-5V～+5V交流信號轉化為0～+3V直流電壓檢測信號，再經過電壓跟隨電路及濾波處理后送至DSP主控芯片AD采樣引腳上；

S4，DSP主控芯片將采集的直流電壓檢測信號與預設的正常值進行比對，如在正常范圍內，則無動作；如超出正常范圍，則向變頻調速裝置控制端發(fā)出報警信號。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的中、高壓變頻調速裝置電壓檢測電路用差分放大電路、電壓跟隨電路和反相加法電路代替了電壓互感器，避免了使用電壓互感器的傳統(tǒng)中、高壓變頻調速裝置輸入電壓檢測時存在的諧波誤差。

(2)本發(fā)明的中、高壓變頻調速裝置電壓檢測電路使用帶有輔助繞組多副邊移相變壓器進行變壓操作，可抑制輸入電壓的諧波，減小測量的附加誤差。

(3)本發(fā)明的中、高壓變頻調速裝置電壓檢測方法無需使用電壓互感器，降低了設備體積，使用安裝方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中中、高壓變頻調速裝置電壓檢測方法工作原理框圖；

圖2是本發(fā)明實施例中A相相電壓采樣差分放大電路與電壓跟隨電路原理圖；

圖3是本發(fā)明實施例中A相相電壓采樣反相加法電路與電壓跟隨電路原理圖；

圖4是本發(fā)明實施例中B相相電壓采樣差分放大電路與電壓跟隨電路原理圖；

圖5是本發(fā)明實施例中B相相電壓采樣反相加法電路與電壓跟隨電路原理圖；

圖6是本發(fā)明實施例中C相相電壓采樣差分放大電路與電壓跟隨電路原理圖；

圖7是本發(fā)明實施例中C相相電壓采樣反相加法電路與電壓跟隨電路原理圖；

圖中：1-第一電阻串，2-第二電阻串。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種中、高壓變頻調速裝置電壓檢測電路，包括：

移相變壓器，用于將高電壓轉化為380V低壓電壓；

差分放大電路，用于將相電壓轉換為-5V～+5V交流信號；

第一電壓跟隨電路和第二電壓跟隨電路，其用于提高輸入阻抗、降低輸出阻抗；

反相加法電路，其包括運算放大電路和基準電壓電路，其用于將將三相相電壓與基準電壓值進行相加，相電壓轉換為直流信號。

進一步的，還可包括一RC濾波電路，所述RC濾波電路一端與所述第二電壓跟隨電路相連，另一端與DSP主控芯片AD采樣引腳連接?？墒箼z測信號輸入主控芯片前進一步去除諧波，減小測量誤差

進一步的，所述移相變壓器可選為多副邊移相變壓器，且?guī)в休o助繞組。這種設置可抑制輸入電壓的諧波，減小測量的附加誤差。

進一步的，所述移相變壓器每個輔繞側相位均與N相及一個所述差分放大電路相連。

進一步的，所述電壓檢測電路每相路中所述第一電壓跟隨電路一端和所述差分放大電路相連，另一端和所述反相加法電路相連；所述第二電壓跟隨電路一端和所述反相加法電路相連，另一端和所述濾波處理電路相連。

圖2為所述實用中、高壓變頻調速裝輸入電壓檢測方法的一個實施例中A相電壓采樣差分放大電路與電壓跟隨電路原理圖，所述差分放大電路包括運算放大器U2A，電阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14，電阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30，二極管D1、D3，電阻R15、R31，電容C4、C10；所述運算放大器U2A同相輸入端連接電阻R30、R31、二極管D3與電容C10，二極管D3起箝位作用；電阻R30另一端與電阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29串聯(lián)，電阻R23另一端連接移相變壓器輔繞側A相輸出端；電阻R31與電容C10并聯(lián)，且電阻R31與電容C10的另一端接地；所述運算放大器U2A反相輸入端連接電阻R14、R15、二極管D1和電容C4，二極管D1起箝位作用；電阻R14另一端與R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13串聯(lián)，電阻R7另一端連接移相變壓器輔繞側N相輸出端；電阻R15和電容C4并聯(lián)，且電阻R15和電容C4的另一端連接所述運算放大器U2A輸出端；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U2B、電阻R19、電容C8；所述運算放大器U2B反相輸入端連接所述算放大器U2B輸出端與電阻R19；電阻R19另一端與電容C8相連，電容C8另一端接地，電阻R19與電容C8組成RC濾波電路；所述運算放大器U2B同相輸入端連接所述運算放大器U2A輸出端。

圖3為所述實用中、高壓變頻調速裝輸入電壓檢測方法的一個實施例中A相相電壓采樣反相加法電路與電壓跟隨電路原理圖，所述反相加法電路包括運算放大器U1A，電阻R1、R2、R3、R16、R18、R20，電容C1、C6；所述運算放大器U1A同相輸入端連接電阻R20，電阻R20另一端接地；所述運算放大器U1A反相輸入端連接電阻R16、R2、R3和電容C1，電阻R3與電容C1并聯(lián)，且電阻R3與電容C1另一端連接所述運算放大器U1A輸出端與電阻R18，電阻R18另一端連接電容C6，電容C6另一端接地，電阻R18與電容C6組成RC濾波電路；電阻R16的另一端連接電阻R19，電阻R19另一端與所述運算放大電器U2B的輸出端相連；電阻R2的另一端與電阻R1連接，電阻R1的另一端與A相基準電壓連接；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U1B，電阻R4、R17，電容C2、二極管D2；所術運算放大器U1B反相輸入端連接電阻R4與電容C2，電阻R4與電容C2并聯(lián)，電阻R4與電容C2另一端連接所述算放大器U1B輸出端與第七電阻；第七電阻另一端連接二極管D2及DSP主控芯片AD采樣引腳，二極管D2起箝位作用；所述運算放大器U1B同相輸入端連接電阻R18與電容C6，R18與電容C6組成RC濾波電路，電阻R18連接所述運算放大器U1A輸出端。

圖4為所述實用中、高壓變頻調速裝輸入電壓檢測方法的一個實施例中B相電壓采樣差分放大電路與電壓跟隨電路原理圖，所述差分放大電路包括運算放大器U3A，電阻R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R41、R42、R43，電阻R48、R49、R52、R53、R54、R55、R56、R58、R59、R60，二極管D4、D6，電阻R44、R62，電容C11、C19；所述運算放大器U3A同相輸入端連接電阻R60、R62、二極管D6與電容C19，二極管D6起箝位作用；電阻R60另一端與電阻R48、R49、R52、R53、R54、R55、R56、R58、R59串聯(lián)，電阻R59另一端連接移相變壓器輔繞側B相輸出端；電阻R62與電容C19并聯(lián)，且電阻R62與電容C19的另一端接地；所述運算放大器U3A反相輸入端連接電阻R43、R44、二極管D4和電容C11，二極管D4起箝位作用；電阻R43另一端與R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R41、R42串聯(lián)，電阻R34另一端連接移相變壓器輔繞側N相輸出端；電阻R44和電容C11并聯(lián)，且電阻R44和電容C11的另一端連接所述運算放大器U3A輸出端；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U3B、電阻R47、電容C16；所術運算放大器U3B反相輸入端連接所述算放大器U3B輸出端與電阻R47；電阻R47另一端與電容C16相連，電容C16另一端接地，電阻R47與電容C16組成RC濾波電路；所述運算放大器U3B同相輸入端連接所述運算放大器U3A輸出端。

圖5為所述實用中、高壓變頻調速裝輸入電壓檢測方法的一個實施例中B相相電壓采樣反相加法電路與電壓跟隨電路原理圖，所述反相加法電路包括運算放大器U4A，電阻R39、R40、R45、R50、R57、R61，電容C12、C18；所述運算放大器U4A同相輸入端連接電阻R61，電阻R61另一端接地；所述運算放大器U4A反相輸入端連接電阻R40、R45、R50和電容C12，電阻R45與電容C12并聯(lián)，且電阻R45與電容C12另一端連接所述運算放大器U4A輸出端與電阻R57，電阻R57另一端連接電容C18，電容C18另一端接地，電阻R57與電容C18組成RC濾波電路；電阻R50的另一端連接電阻R47，電阻R47另一端與所述運算放大電器U3B的輸出端相連；電阻R40的另一端與電阻R39連接，電阻R39的另一端與B相基準電壓連接；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U4B，電阻R46、R51，電容C14、二極管D5；所術運算放大器U4B反相輸入端連接電阻R46與電容C14，電阻R46與電容C14并聯(lián)，電阻R46與電容C14另一端連接所述算放大器U4B輸出端與電阻R51；電阻R51另一端連接二極管D5及DSP主控芯片AD采樣引腳，二極管D5起箝位作用；所述運算放大器U4B同相輸入端連接電阻R57與電容C18，R57與電容C18組成RC濾波電路，電阻R57連接所述運算放大器U4A輸出端。

圖6為所述實用中、高壓變頻調速裝輸入電壓檢測方法的一個實施例中C相電壓采樣差分放大電路與電壓跟隨電路原理圖，所述差分放大電路包括運算放大器U5A，電阻R63、R64、R65、R66、R67、R68、R69、R70、R71、R72，電阻R78、R79、R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87、R88，二極管D7、D8，電阻R73、R89，電容C21、C28；所述運算放大器U5A同相輸入端連接電阻R88、R89、二極管D8與電容C28，二極管D8起箝位作用；電阻R88另一端與電阻R78、R79、R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87串聯(lián)，電阻R81另一端連接移相變壓器輔繞側C相輸出端；電阻R89與電容C28并聯(lián)，且電阻R89與電容C28的另一端接地；所述運算放大器U5A反相輸入端連接電阻R72、R73、二極管D7和電容C21，二極管D7起箝位作用；電阻R72另一端與R63、R64、R65、R66、R67、R68、R69、R70、R71串聯(lián)，電阻R65另一端連接移相變壓器輔繞側N相輸出端；電阻R73和電容C21并聯(lián)，且電阻R73和電容C21的另一端連接所述運算放大器U5A輸出端；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U5B、電阻R74、電容C23；所術運算放大器U5B反相輸入端連接所述算放大器U5B輸出端與電阻R74；電阻R74另一端與電容C23相連，電容C23另一端接地，電阻R74與電容C23組成RC濾波電路；所述運算放大器U5B同相輸入端連接所述運算放大器U5A輸出端。

圖7為所述實用中、高壓變頻調速裝輸入電壓檢測方法的一個實施例中C相相電壓采樣反相加法電路與電壓跟隨電路原理圖，所述反相加法電路包括運算放大器U6A，電阻R75、R76、R77、R90、R92、R93，電容C25、C29；所述運算放大器U6A同相輸入端連接電阻R93，電阻R93另一端接地；所述運算放大器U6A反相輸入端連接電阻R76、R77、R90和電容C25，電阻R77與電容C25并聯(lián)，且電阻R77與電容C25另一端連接所述運算放大器U6A輸出端與電阻R92，電阻R92另一端連接電容C29，電容C29另一端接地，電阻R92與電容C29組成RC濾波電路；電阻R90的另一端連接電阻R74，電阻R74另一端與所述運算放大電器U5B的輸出端相連；電阻R76的另一端與電阻R75連接，電阻R75的另一端與B相基準電壓連接；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U6B，電阻R80、R91，電容C26、二極管D9；所術運算放大器U6B反相輸入端連接電阻R80與電容C26，電阻R80與電容C26并聯(lián)，電阻R80與電容C26另一端連接所述算放大器U6B輸出端與電阻R91；電阻R91另一端連接二極管D9及DSP主控芯片AD采樣引腳，二極管D9起箝位作用；所述運算放大器U6B同相輸入端連接電阻R92與電容C29，R92與電容C29組成RC濾波電路，電阻R92連接所述運算放大器U6A輸出端。

優(yōu)選的，在上述實施例中使用的運算放大器的型號為TL082ID，二極管的型號為MMBD7000LT1。

本發(fā)明還提供一種中、高壓變頻調速裝置輸入電壓檢測方法，包括以下步驟：

S1，利用帶輔助繞組移相變壓器將輸入側高電壓變?yōu)?80V電壓信號；

S2，利用差分放大電路將所述380V電壓信號轉化為-5V～+5V交流電壓信號，并經過電壓跟隨電路輸出；

S3，利用反相加法電路將所述-5V～+5V交流電壓信號與基準電壓值相加，使-5V～+5V交流信號轉化為0～+3V直流信號，再經過電壓跟隨電路及濾波處理后送至DSP主控芯片AD采樣引腳上計算處理。

S4，DSP主控芯片將采集的直流電壓檢測信號與預設的正常值進行比對，如在正常范圍內，則無動作；如超出正常范圍，則向變頻調速裝置控制端發(fā)出報警信號。

本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。