專利名稱：差分電流檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測漏電流的差分電流檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求太陽能逆變器具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并且逆變器還應(yīng)具有各種保護(hù)功能，如輸入直流極性接反保護(hù)、交流輸出短路保護(hù)、過熱、過載保護(hù)，同時還應(yīng)對逆變器產(chǎn)生的漏電流進(jìn)行檢測，并確定漏電流是否對逆變器的正常工作產(chǎn)生影響。因此，如何更精確、更電子產(chǎn)品安全規(guī)范要求，電力電子產(chǎn)品必須能保障使用人員的安全問題?，F(xiàn)在各個國家都對安規(guī)提出了自己的要求，如美國的UL，德國的VDE等標(biāo)準(zhǔn)，我國也有嚴(yán)格的安全規(guī)范要求，漏電流的檢測是一件極為重要的工作。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是是針對現(xiàn)有技術(shù)不足之處而提供一種性能優(yōu)良，性價比高的差分電流檢測裝置。本實用新型通過以下技術(shù)方案于以實現(xiàn)一種差分電流檢測裝置，包括用于插入測定對象第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的磁環(huán)以及纏繞在磁環(huán)上的線圈、電源，其特在于，還有振蕩電路、濾波電路、調(diào)零電路、整流電路；其中所述振蕩電路由比較器Ul、U2，運算放大器U3，三極管Ql、Q2，纏繞在磁環(huán)TXl —側(cè)的線圈，% R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R35組成;所述比較器U1、U2的同相端與反相端分別相連，比較器U2的同相端與反相端分別通過電阻R6、R35和R8接地，比較器Ul、U2的輸出端通過電阻Rl、R3分別連接到運算放大器U3的同相端與反相端，運算放大器U3的同相端通過電阻R2接地，運算放大器U3的輸出端接三極管Ql、Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極與Ql發(fā)射極相連，Q2的集電極與Ql的集電極分別接入正/負(fù)供電電源，三極管Ql的集電極分別與電阻R4、R5、磁環(huán)TXl線圈連接，電阻R4另一端與電阻R3、運算放大器U3反相端連接，電阻R5另一端與比較器Ul的反相端連接，磁環(huán)TXl線圈另一端與R35、R8連接點構(gòu)成振蕩電路的輸出端；所述濾波電路由運算放大器U4、U5，電容Cl、C2、C3、C4，電阻R9、Rll、R12、R13、R16、R17、R18、R19組成，所述電阻R9 —端為濾波電路的輸入端、另一端與電容Cl、電阻Rll
連接，電容Cl另一端與運算放大器U4輸出端連接，電阻Rll另一端與電容C2、運算放大器U4反相端連接，電容C2另一端接地，運算放大器U4同相端與電阻R12、R13連接，電阻R13另一端接地，電阻R12另一端與運算放大器U4輸出端連接，同時與電阻R16連接，電阻R16另一端與電容C3、電阻R17連接，電容C3另一端與運算放大器U5輸出端連接，電阻R17另一端與電容C4、運算放大器U5反相端連接，電容C4另一端接地，運算放大器U5同相端與電阻R18、R19連接；電阻R19另一端接地，電阻R18另一端與運算放大器U5輸出端連接構(gòu)成濾波電路輸出端；所述調(diào)零電路由運算放大器U6、電阻R27、R28、R29、R30、R31組成，所述電阻27 —端為調(diào)零電路的輸入端、電阻R27另一端與運算放大器U6的反相端、R28連接，運算放大器U6同相端與電阻R29、R31連接，電阻R29另一端與正電源連接，電阻R31另一端通過電阻R30與負(fù)電源連接，電阻R28另一端與運算放大器U6輸出端連接構(gòu)成調(diào)零電路輸出端；所述整流電路由運算放大器U7，二極管D1、D2，電阻R20、R21、R22組成，所述電阻R20、電阻R22的一端為整流電路的輸入端、電阻R20的另一端與電阻R21、二極管D1、運算放大器U7反相端連接，運算放大器U7同相端接地，二極管Dl另一端與運算放大器U7輸出端接二極管D2、二極管D2另一端與電阻R22另一端、電阻R21另一端并接構(gòu)成整流電路輸出端；所述振蕩電路輸出端接濾波電路輸入端，濾波電路輸出端接調(diào)零電路輸入端，調(diào)零電路輸出端接整流電路輸入端，整流電路輸出端外接微處理芯片，所述電源對所述電路 供電，依據(jù)整流電流輸出端的電壓來檢測漏電的發(fā)生。 所述磁環(huán)上設(shè)有自檢電路線圈，所述自檢電路由三極管Q3、二極管D4、電阻RlO、R14、R15、自檢電路線圈組成，所述電阻RlO—端為電源輸入端、電阻RlO的另一端與三極管Q3基極、二極管D4陰極連接，二極管D4陽極與電阻R14 —端共同接地，電阻R14另一端與二極管D4的參考極、三極管Q3發(fā)射極連接，三極管Q3集電極與自檢電路線圈一端連接，線圈另一端通過電阻R15與正電源連接。本實用新型的積極效果是本實用新型具有如下優(yōu)點1)振蕩電路兩個比較器的同相端與反相端分別連接，可持續(xù)振蕩檢測漏電流，漏電流產(chǎn)生的感應(yīng)電流和磁環(huán)固有的激磁電流疊加到檢測電阻上被檢測出來，工作方式更加穩(wěn)定，無需外接激勵源；2)濾波電路由兩個二階濾波器VCVS LPF的級聯(lián)，消弱了振蕩基波頻率和其他高次諧波對結(jié)果的影響，使得結(jié)果更加精確；3)整流電路，采用1/2整流，將輸出電壓降低并且去正值，輸出電壓值既不會太大，同時也方便了 CPU的讀??；4)通過自檢電路用戶在使用之前對產(chǎn)品進(jìn)行測試，不僅可以了解其輸出特性，還可以知道設(shè)備否能正常工作。

圖I為本實用新型的一個實施例原理方框圖。圖2為圖I實施例振湯電路不意圖。圖3為圖I實施例濾波電路示意圖。圖4為圖I實施例調(diào)零電路示意圖。圖5為圖I實施例整流電路不意圖。圖6為圖I實施例自檢電路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描述圖I給出了本實用新型的一個實施例，圖中，一種差分電流檢測裝置，包括用于插入測定對象第一導(dǎo)線I和第二導(dǎo)線2的磁環(huán)3以及纏繞在磁環(huán)上的線圈、電源、振蕩電路4、濾波電路5、調(diào)零電路6、整流電路7、自檢電路8。本實用新型采用差分電流檢測方法，如圖I所示磁環(huán)內(nèi)兩根導(dǎo)線的電流方向相反，如果兩根導(dǎo)線電流大小相等，則沒有漏電流的存在，檢測裝置不會有電壓輸出信號；如果兩根導(dǎo)線電流大小不等，會產(chǎn)生漏電流，檢測裝置可以測量出此時漏電流的大小，并以電壓輸出方式輸出對應(yīng)的電壓值。本實用新型磁環(huán)上的線圈與振蕩電路連接，通過比較電路以及所述線圈電流的共同作用，使得線圈可以自激勵，并且產(chǎn)生振蕩波，可以用上述線圈來感應(yīng)漏電流的存在與否。振蕩電路與線圈產(chǎn)生的信號輸出到濾波電路，濾波電路對這個信號進(jìn)行濾波衰減，將振蕩電路的電壓輸出中各種諧波濾去，利于最后輸出的結(jié)果更加準(zhǔn)確。再將余下的與漏電流對應(yīng)的電壓信號，輸出到調(diào)零電路，調(diào)零電路將電路或其他干擾因素產(chǎn)生的誤差給降到最低，以保證最后傳感器輸出值的準(zhǔn)確性。經(jīng)調(diào)零后的電壓信號輸出到整流電路，整流電路將之前電路得到的正或負(fù)電壓信號都轉(zhuǎn)化為正電壓信號，便于外接的微處理芯片CPU的讀取。圖2為圖I實施例振蕩電路示意圖。圖中，振蕩電路由比較器U1、U2，運算放大器U3，三極管QU Q2，纏繞在磁環(huán)TXl 一側(cè)的線圈，電阻RU R2、R3、R4、R5、R6、R8、R35組成。所述比較器U1、U2的同相端與反相端分別相連，比較器U2的同相端與反相端分別通過電阻R6、R35和R8接地，比較器U1、U2的輸出端通過電阻R1、R3分別連接到運算放大器U3的同·相端與反相端，運算放大器U3的同相端通過電阻R2接地，運算放大器U3的輸出端接三極管Q1、Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極與Ql發(fā)射極相連，Q2的集電極與Ql的集電極分別接入正/負(fù)供電電源，三極管Ql的集電極分別與電阻R4、R5、磁環(huán)TXl線圈連接，電阻R4另一端與電阻R3、運算放大器U3反相端連接，電阻R5另一端與比較器Ul的反相端連接，磁環(huán)TXl線圈另一端與R35、R8連接點構(gòu)成振蕩電路的輸出端。在本實用新型的振蕩電路中，采用雙電源±15V給振蕩電路供電，使電路可以正常工作。因為兩個比較器的同相端與反相端分別相連，所以，正常情況下當(dāng)其中一個比較器工作在集電極開路狀態(tài)時候，另外一個比較器則工作在集電極短接負(fù)電源的狀況。當(dāng)磁環(huán)的磁芯飽和之后，兩個比較器工作方式和上述正好相反。這樣如此循環(huán)下去，可持續(xù)振蕩檢測漏電流。如圖2所示，假設(shè)某時刻Ul進(jìn)入集電極開路狀態(tài)，則U2工作在集電極短接負(fù)電源狀態(tài)。此時相對于U3來說，工作模式為反相比例放大，U3輸出的穩(wěn)定負(fù)電源，通過電阻R3、R4的比例放大產(chǎn)生穩(wěn)定的正電源。此正電源又通過TXl加到電阻R8上。當(dāng)沒有漏電流和TXl未飽和時，R8的壓降很小。當(dāng)TXl飽和之后，電阻R8的電壓迅速上升，當(dāng)其超過R3上的電壓后，則Ul工作在集電極短接負(fù)電源狀態(tài)，而U2進(jìn)入集電極開路狀態(tài)，此時對于運算放大器U3來說，則進(jìn)入另外一種工作模式，為射極跟隨狀態(tài)。依次循環(huán)下去，持續(xù)振蕩檢測漏電流，假設(shè)當(dāng)有漏電流的時候，則漏電流產(chǎn)生的感應(yīng)電流和磁環(huán)固有的激磁電流將疊加到檢測電阻R8上而被檢測出來，電阻R8上的電壓大小變化就對應(yīng)于漏電流的大小變化。圖3為圖I實施例濾波電路示意圖。圖中，所述濾波電路由運算放大器U4、U5，電容 Cl、C2、C3、C4，電阻 R9、Rll、R12、R13、R16、R17、R18、R19 組成，所述電阻 R9 一端為濾波電路的輸入端、另一端與電容Cl、電阻Rll連接，電容Cl另一端與運算放大器U4輸出端連接，電阻RlI另一端與電容C2、運算放大器U4反相端連接，電容C2另一端接地，運算放大器U4同相端與電阻R12、R13連接，電阻R13另一端接地，電阻R12另一端與運算放大器U4輸出端連接，同時與電阻R16連接，電阻R16另一端與電容C3、電阻R17連接，電容C3另一端與運算放大器U5輸出端連接，電阻R17另一端與電容C4、運算放大器U5反相端連接，電容C4另一端接地，運算放大器U5同相端與電阻R18、R19連接；電阻R19另一端接地，電阻R18另一端與運算放大器U5輸出端連接構(gòu)成濾波電路輸出端。本實用新型濾波電路對振蕩電路輸出的信號進(jìn)行濾波、衰減處理。振蕩電路輸出信號經(jīng)電阻R9、Rll流到運算放大器，經(jīng)電容Cl、C2濾波之后輸出到運算放大器輸出端，并輸入下一階濾波電路；運算放大器U5濾波方式同U4。這樣，輸入的信號經(jīng)過兩階濾波電路濾波之后，消弱了振蕩基波頻率和其他高次諧波對結(jié)果的影響，高頻信號不存在于濾波之后輸出的信號中，濾波電路輸出信號只有與漏電流對應(yīng)大小的電壓信號，不僅是輸出波形更加精確，同時還有放大功能，放大了輸出值，便于后續(xù)電路的測量。圖4為圖I實施例調(diào)零電路示意圖。圖中，調(diào)零電路由運算放大器U6、電阻R27、R28、R29、R30、R31組成，所述電阻27 —端為調(diào)零電路的輸入端、電阻R27另一端與運算放大器U6的反相端、R28連接，運算放大器U6同相端與電阻R29、R31連接，電阻R29另一端與正電源連接，電阻R31另一端通過電阻R30與負(fù)電源連接，電阻R28另一端與運算放大器 U6輸出端連接構(gòu)成調(diào)零電路輸出端。本實用新型的調(diào)零電路中，電阻R27與R28阻值相等。假設(shè)當(dāng)輸入端干擾因素產(chǎn)生誤差，例如存在有50mV的偏置電壓，只需R29、R30、R31選擇合適的電阻值，24V電壓由串聯(lián)電路分壓原理可知，在運算放大器U6的I端可以產(chǎn)生25mV的電壓，這樣輸入電壓經(jīng)過兩個阻值相等的電阻R27與R28分壓，50mV的偏置電壓將不存在，最后電路輸出為理想的電壓值。圖5為圖I實施例整流電路示意圖。圖中，整流電路由運算放大器U7，二極管DI、D2，電阻R20、R2UR22組成，所述電阻R20、電阻R22的一端為整流電路的輸入端、電阻R20的另一端與電阻R21、二極管D1、運算放大器U7反相端連接，運算放大器U7同相端接地，二極管Dl另一端與運算放大器U7輸出端接二極管D2、二極管D2另一端與電阻R22另一端、電阻R21另一端并接構(gòu)成整流電路輸出端。調(diào)零電路輸出的電壓信號經(jīng)電阻R20輸入整流電路，電壓信號由電阻R21、R22與R20串聯(lián)分壓，去輸入信號的1/2，再經(jīng)過二極管Dl、D2進(jìn)行取正。當(dāng)輸入端為正電壓時候，則運算放大器輸出被D2截止，因為I腳虛短接地，輸入端通過R22和R21分壓1/2 ;當(dāng)輸入端為負(fù)電壓，則Dl截止，輸出為反向比例放大1/2。這樣最后輸出的電壓信號全為正電壓信號，依據(jù)整流電流輸出端的電壓來檢測漏電的發(fā)生，方便外接微處理芯片CPU的讀取。本實用新型進(jìn)一步采取如下措施設(shè)有自檢電路，如圖6所示。圖中，自檢電路由三極管Q3、二極管D4、電阻RIO、R14、R15、自檢電路線圈組成，所述電阻RlO —端為電源輸入端、電阻RlO的另一端與三極管Q3基極、二極管D4陰極連接，二極管D4陽極與電阻R14一端共同接地，電阻R14另一端與二極管D4的參考極、三極管Q3發(fā)射極連接，三極管Q3集電極與自檢電路線圈一端連接，線圈另一端通過電阻R15與正電源連接。本實用新型實施例的自檢電路中，若對電阻RlO施加一個高電平，這樣自檢電路的二極管、三極管就可以正常工作了。二極管為穩(wěn)壓二極管，可以輸出2. 5V穩(wěn)定電壓。電阻R14選取500歐姆大小阻值,這樣就可以在電路中產(chǎn)生5mA電流。通過線圈放大，相當(dāng)于圖I中兩根導(dǎo)線上產(chǎn)生50mA大小的漏電電流，與此時檢測裝置輸出電壓相對應(yīng)。這樣就可以通過自檢電路對傳感器進(jìn)行自檢，確定傳感器是否可以正常工作。取得50mA漏電流對應(yīng)的電壓輸出值后，就可以根據(jù)檢測裝置在電器設(shè)備的輸出電壓值，推算出此電器設(shè)備產(chǎn)生的漏電流大小是多少。上面結(jié)合實施例描述了本實用新型的實施方式，實施例并不構(gòu)成對本實用新型的限制，本領(lǐng) 域內(nèi)熟練的技術(shù)人員在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改均在保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種差分電流檢測裝置，包括用于插入測定對象第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的磁環(huán)以及纏繞在磁環(huán)上的線圈、電源，其特征在于，還有振蕩電路、濾波電路、調(diào)零電路、整流電路；其中 所述振蕩電路由比較器Ul、U2，運算放大器U3，三極管Ql、Q2，纏繞在磁環(huán)TXl —側(cè)的線圈，%fiRl、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R35組成;所述比較器U1、U2的同相端與反相端分別相連，比較器U2的同相端與反相端分別通過電阻R6、R35和R8接地，比較器Ul、U2的輸出端通過電阻Rl、R3分別連接到運算放大器U3的同相端與反相端，運算放大器U3的同相端通過電阻R2接地，運算放大器U3的輸出端接三極管Ql、Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極與Ql發(fā)射極相連，Q2的集電極與Ql的集電極分別接入正/負(fù)供電電源，三極管Ql的集電極分別與電阻R4、R5、磁環(huán)TXl線圈連接，電阻R4另一端與電阻R3、運算放大器U3反相端連接，電阻R5另一端與比較器Ul的反相端連接，磁環(huán)TXl線圈另一端與R35、R8連接點構(gòu)成振蕩電路的輸出端； 所述濾波電路由運算放大器U4、U5，電容Cl、C2、C3、C4，電阻R9、Rll、R12、R13、R16、R17、R18、R19組成，所述電阻R9 —端為濾波電路的輸入端、另一端與電容Cl、電阻Rll連接，電容Cl另一端與運算放大器U4輸出端連接，電阻Rll另一端與電容C2、運算放大器U4反相端連接，電容C2另一端接地，運算放大器U4同相端與電阻R12、R13連接，電阻R13另一端接地，電阻R12另一端與運算放大器U4輸出端連接，同時與電阻R16連接，電阻R16另一端與電容C3、電阻R17連接，電容C3另一端與運算放大器U5輸出端連接，電阻R17另一端與電容C4、運算放大器U5反相端連接，電容C4另一端接地，運算放大器U5同相端與電阻R18、R19連接；電阻R19另一端接地，電阻R18另一端與運算放大器U5輸出端連接構(gòu)成濾波電路輸出端； 所述調(diào)零電路由運算放大器U6、電阻R27、R28、R29、R30、R31組成，所述電阻27 —端為調(diào)零電路的輸入端、電阻R27另一端與運算放大器U6的反相端、R28連接，運算放大器U6同相端與電阻R29、R31連接，電阻R29另一端與正電源連接，電阻R31另一端通過電阻R30與負(fù)電源連接，電阻R28另一端與運算放大器U6輸出端連接構(gòu)成調(diào)零電路輸出端； 所述整流電路由運算放大器U7，二極管D1、D2，電阻R20、R21、R22組成，所述電阻R20、電阻R22的一端為整流電路的輸入端、電阻R20的另一端與電阻R21、二極管D1、運算放大器U7反相端連接，運算放大器U7同相端接地，二極管Dl另一端與運算放大器U7輸出端接二極管D2、二極管D2另一端與電阻R22另一端、電阻R21另一端并接構(gòu)成整流電路輸出端； 所述振蕩電路輸出端接濾波電路輸入端，濾波電路輸出端接調(diào)零電路輸入端，調(diào)零電路輸出端接整流電路輸入端，整流電路輸出端外接微處理芯片，所述電源對所述電路供電，依據(jù)整流電流輸出端的電壓來檢測漏電的發(fā)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的差分電流檢測裝置，其特征在于，所述磁環(huán)上設(shè)有自檢電路線圈，所述自檢電路由三極管Q3、二極管04、電阻1 10、1 14、1 15、自檢電路線圈組成，所述電阻RlO —端為電源輸入端、電阻RlO的另一端與三極管Q3基極、二極管D4陰極連接，二極管D4陽極與電阻R14 —端共同接地，電阻R14另一端與二極管D4的參考極、三極管Q3發(fā)射極連接，三極管Q3集電極與自檢電路線圈一端連接，線圈另一端通過電阻R15與正電源連接。
專利摘要本實用新型涉及一種差分電流檢測裝置，包括用于插入測定對象第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的磁環(huán)以及纏繞在磁環(huán)上的線圈、電源、振蕩電路、濾波電路、調(diào)零電路、整流電路；所述振蕩電路輸出端接濾波電路輸入端，濾波電路輸出端接調(diào)零電路輸入端，調(diào)零電路輸出端接整流電路輸入端，依據(jù)整流電流輸出端的電壓來檢測漏電的發(fā)生。本實用新型優(yōu)點如下1)振蕩電路兩個比較器可持續(xù)振蕩檢測漏電流，無需外接激勵源；2)濾波電路由兩個二階濾波器VCVS LPF的級聯(lián)，結(jié)果更加精確；3)整流電路，采用1/2整流，輸出電壓值不大，方便了CPU的讀取；4)通過自檢電路不僅可以了解其輸出特性，還可以知道設(shè)備否能正常工作。
文檔編號G01R19/00GK202693658SQ20122023749
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者楊春豹, 陳 全 申請人:上海橫川電氣科技有限公司