一種變壓器隔離檢測直流電壓的裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及直流電壓檢測技術領域，具體涉及一種變壓器隔離檢測直流電壓的裝 置和方法。
【背景技術】
[0002] 蓄電池由于其儲能特性，目前已廣泛用于汽車、不間斷電源系統（UPS)、應急電源 系統（EPS)等供電系統中。在外部電能中斷時，配備蓄電池的供電系統需要其在此關鍵時 刻給外部提供電能；蓄電池因而成為供電安全的最后保障。然而由于蓄電池為易耗損物品， 為保障需要蓄電池供電的關鍵時刻，蓄電池可正常提供電能；供電系統則需配置電池巡檢 單元對蓄電池狀態進行檢測，盡早診斷定位異常蓄電池并及時更換異常蓄電池。電池巡檢 的關鍵在于電池電壓檢測技術。在多電池的電壓檢測中，由于不同電池的具有不同"地"電 平，電壓非隔離檢測方法難以應用；電壓隔離檢測方法是電池巡檢中的必然選擇且其關鍵 技術在于直流電壓隔離檢測的精度。
[0003] 現有的電壓隔離檢測有：電壓互感器檢測、電壓霍爾檢測、光耦隔離檢測等。
[0004] 霍爾檢測方法如圖1所示。電壓信號Vin作用在R1和H1上產生電流II，霍爾 元件H1檢測4、5較流入電流II，并按照比例輸出電流12,電流12流經R2,獲得檢測電壓 Vsense。此檢測方法中，需要流經H14、5腳的電流II足夠大才能保證精度，不適合源信號 輸出阻抗大的電壓信號檢測；同時所使用的霍爾元件，成本高。考慮成本及所需放電電流較 大等因素，不能在電池巡檢板中廣泛應用。
[0005] 光耦檢測方法如圖2所示。電壓信號Vin作用在R1和U1的內部發光二極管上產 生電流II，II使U1內部發光二極管產生的光控制U1輸出電流12的大小，電流12流經R2， 獲得檢測電壓Vsense。在此檢測方法中，由于光耦的線性度不高，使得該檢測方法的檢測精 度低。即使采用價格高昂的市場上最高精度線性光耦，檢測精度也受限。該檢測方法不適 合應用到高精度檢測要求。
[0006] 電壓互感器檢測方法如圖3所示。交變電壓信號Vin作用在互感器T1的原邊，使 T1的磁芯內部產生交變磁場，進而在互感器T1的副邊產生交變電壓信號Vsense。該檢測 方法的成本低，廣泛應用于交流電壓信號檢測系統；但該方法只能檢測交流電壓信號，不能 應用到電池直流電壓檢測系統中。
[0007] 綜上，霍爾檢測方法成本高且需要電壓信號源具有輸出較大電流能力；光耦檢測 方法成本適中，但檢測精度較低；電壓互感器檢測方法成本低，但不能檢測直流信號。
【發明內容】
[0008] 本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種變壓器隔離檢測 直流電壓的裝置和方法，克服現有技術的直流電壓檢測方法檢測精度低和檢測成本高的缺 陷。
[0009] 本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為：
[0010] 一種變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，包括變壓器，所述變壓器的初級連接恒流 源模塊、消磁模塊和采樣模塊，所述變壓器的次級連接直流負載，所述恒流源模塊用于定時 向所述變壓器的初級注入穩定的電流，所述消磁模塊用于定時對所述變壓器進行消磁，所 述采樣模塊用于檢測所述變壓器初級繞組電壓，根據所述變壓器初級繞組和次級繞組的關 系確定所述直流負載的電壓。
[0011] 根據本發明的具體實施例，所述消磁模塊包括串聯的開關元件和耗能元件。
[0012] 根據本發明的具體實施例，所述恒流源模塊包括電壓比較器，所述電壓比較器的 輸出端連接場效應管，所述電壓比較器的輸入端連接電壓分配電阻，所述電壓分配電阻連 接開關元件。
[0013] 根據本發明的具體實施例，所述采樣模塊包括電壓表。
[0014] 根據本發明的具體實施例，所述采樣模塊包括模數轉換器件。
[0015] 根據本發明的具體實施例，所述直流負載包括電池，在所述變壓器和所述電池之 間設置有單向導通元件。
[0016] 根據本發明的具體實施例，所述單向導通元件設為二極管。
[0017] -種變壓器隔離檢測直流電壓的方法，包括步驟：
[0018] A1、變壓器的次級連接被檢測的直流負載；
[0019] A2、所述變壓器的初級連接恒流源、消磁電路和采樣電路；
[0020] A3、按照一定的邏輯時序向所述變壓器的初級繞組注入電流，對所述初級繞組的 電壓進行采樣以及對所述變壓器進行消磁；
[0021] A4、根據所述變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定所述直流負載的電壓。
[0022] 根據本發明的具體實施例，所述恒流源、所述消磁電路和所述采樣電路各設置有 開關元件以實現所述邏輯時序。
[0023] 根據本發明的具體實施例，所述直流負載設為電池。
[0024] 實施本發明的技術方案，具有以下有益效果：本發明將直流負載和采樣電路通過 變壓器進行隔離，所有的電路控制部分都位于變壓器的初級，使直流負載不會受初級信號 的影響，實現了高精度、低成本的直流電壓檢測方法。
【附圖說明】
[0025] 下面通過參考附圖并結合實例具體地描述本發明，本發明的優點和實現方式將會 更加明顯，其中附圖所示內容僅用于對本發明的解釋說明，而不構成對本發明的任何意義 上的限制，在附圖中：
[0026] 圖1為現有技術霍爾兀件隔尚檢測直流電壓不意圖；
[0027] 圖2為現有技術光耦隔離檢測直流電壓示意圖；
[0028] 圖3為現有技術電壓互感器檢測交流電壓示意圖；
[0029] 圖4為本發明變壓器隔離檢測直流電壓的裝置模塊圖；
[0030] 圖5為本發明變壓器隔離檢測直流電壓的裝置實施例電路圖；
[0031] 圖6為本發明變壓器隔離檢測直流電壓的方法電路示意圖；
[0032] 圖7為本發明變壓器隔離檢測直流電壓的方法控制邏輯時序。
【具體實施方式】
[0033] 如圖4和圖5所示，本發明變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，包括變壓器，變壓器 的初級連接恒流源模塊、消磁模塊和采樣模塊，變壓器的次級連接直流負載，恒流源模塊用 于定時向變壓器的初級注入穩定的電流，消磁模塊用于定時對變壓器進行消磁，采樣模塊 用于檢測變壓器初級繞組電壓，根據變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定直流負載的電 壓。根據本發明的具體實施例，消磁模塊包括串聯的開關元件和耗能元件。恒流源模塊包 括電壓比較器，電壓比較器的輸出端連接場效應管，電壓比較器的輸入端連接電壓分配電 阻，電壓分配電阻連接開關元件。采樣模塊包括電壓表或者模數轉換器件。直流負載包括 電池，在變壓器和電池之間設置有單向導通元件。單向導通元件可以是二極管。
[0034] 本發明具體實施方案含有變壓器部分1、變壓器消磁部分2、恒流源部分3、電壓采 樣部分4組成；被測直流負載是電池5。當恒流源部分3中的Q1導通時，受控電源流源部 分31將往變壓器部分1的變壓器T1的Np繞組注入電流II(其大小為_
【主權項】
1. 一種變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：包括變壓器，所述變壓器的初 級連接恒流源模塊、消磁模塊和采樣模塊，所述變壓器的次級連接直流負載，所述恒流源模 塊用于定時向所述變壓器的初級注入穩定的電流，所述消磁模塊用于定時對所述變壓器進 行消磁，所述采樣模塊用于檢測所述變壓器初級繞組電壓，根據所述變壓器初級繞組和次 級繞組的關系確定所述直流負載的電壓。
2. 根據權利要求1所述的變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述消磁模 塊包括串聯的開關元件和耗能元件。
3. 根據權利要求1所述的變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述恒流源 模塊包括電壓比較器，所述電壓比較器的輸出端連接場效應管，所述電壓比較器的輸入端 連接電壓分配電阻，所述電壓分配電阻連接開關元件。
4. 根據權利要求1所述的變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述采樣模 塊包括電壓表。
5. 根據權利要求1所述的變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述采樣模 塊包括模數轉換器件。
6. 根據權利要求1所述的變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述直流負 載包括電池，在所述變壓器和所述電池之間設置有單向導通元件。
7. 根據權利要求6所述的變壓器隔離檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述單向導 通元件設為二極管。
8. -種變壓器隔離檢測直流電壓的方法，其特征在于，包括步驟： A1、變壓器的次級連接被檢測的直流負載； A2、所述變壓器的初級連接恒流源、消磁電路和采樣電路； A3、按照一定的邏輯時序向所述變壓器的初級繞組注入電流，對所述初級繞組的電壓 進行采樣W及對所述變壓器進行消磁； A4、根據所述變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定所述直流負載的電壓。
9. 根據權利要求8所述的變壓器隔離檢測直流電壓的方法，其特征在于；所述恒流源、 所述消磁電路和所述采樣電路各設置有開關元件W實現所述邏輯時序。
10. 根據權利要求8所述的變壓器隔離檢測直流電壓的方法，其特征在于：所述直流負 載設為電池。
【專利摘要】本發明公開了一種變壓器隔離檢測直流電壓的裝置和方法，裝置包括變壓器，變壓器的初級連接恒流源模塊、消磁模塊和采樣模塊，變壓器的次級連接直流負載，恒流源模塊用于定時向變壓器的初級注入穩定的電流，消磁模塊用于定時對變壓器進行消磁，采樣模塊用于檢測變壓器初級繞組電壓，根據變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定直流負載的電壓。方法包括步驟：A1、變壓器的次級連接被檢測的直流負載；A2、變壓器的初級連接恒流源、消磁電路和采樣電路；A3、按照一定的邏輯時序向變壓器的初級繞組注入電流，對初級繞組的電壓進行采樣以及對變壓器進行消磁；A4、根據變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定直流負載的電壓。
【IPC分類】G01R31-36, G01R15-18
【公開號】CN104535817
【申請號】CN201410758855
【發明人】余蜜, 李運, 陳學, 胡世程
【申請人】廣東樂科電力電子技術有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月10日