一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，包括過壓保護(hù)單元，待測量電壓的正、負(fù)端分別連接過壓保護(hù)單元的兩端；兩級分壓單元的輸入端與過壓保護(hù)單元連接，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸入端連接兩級分壓單元的輸出端，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接光電隔離單元的輸入端，光電隔離單元的輸出端連接第二信號(hào)調(diào)理單元的輸入端，第二信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接CPU。本實(shí)用新型提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用光電隔離方式測量感應(yīng)電壓信息，不是在直接回路上采樣，采樣部分后級CPU與直接信號(hào)部分完全隔離，直接回路的高電壓不會(huì)危害后級CPU，具有安全性好、可靠性高的特點(diǎn)。
【專利說明】-種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，屬于太陽能光伏發(fā)電技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為綠色能源的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在能源日益枯竭和生態(tài)環(huán)境長遠(yuǎn)保護(hù)的多 重壓力下，得到了廣泛的重視和應(yīng)用。當(dāng)前，國內(nèi)外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢。光 伏防雷智能匯流箱，運(yùn)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)光伏電池陣列的匯流配電設(shè)施中，實(shí)現(xiàn)對光伏 電池列陣的匯流、監(jiān)測、保護(hù)以及通訊功能，是光伏電站系統(tǒng)設(shè)施中重要的前端設(shè)備。
[0003] 光伏匯流箱處于直流高壓大電流的工作環(huán)境中，在一次回路上的直流電壓最高可 超過880V。傳統(tǒng)對電壓測量時(shí)采用直接分壓取樣，由于直接回路上電壓很高，高壓很容易損 壞取樣處理電路。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于智能匯流箱的安全性好、可靠性 高的采用光電隔離法對電壓進(jìn)行檢測的裝置。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種應(yīng)用于智能匯流箱的 電壓檢測裝置，其特征在于：包括過壓保護(hù)單元，待測量電壓的正、負(fù)端分別連接過壓保護(hù) 單元的兩端；兩級分壓單元的輸入端與過壓保護(hù)單元連接，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸入端連 接兩級分壓單元的輸出端，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接光電隔離單元的輸入端，光電 隔離單元的輸出端連接第二信號(hào)調(diào)理單元的輸入端，第二信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接CPU。
[0006] 優(yōu)選地，所述過壓保護(hù)單元由壓敏電阻RV1和放電管DF1串聯(lián)組成，待測量電壓正 端連接壓敏電阻RV1 -端，壓敏電阻RV1另一端連接放電管DF1 -端，放電管DF1另一端連 接待測量電壓負(fù)端。
[0007] 優(yōu)選地，所述兩級分壓單元包括一次分壓單元和二次分壓單元；一次分壓單元包 括二極管D1，二極管D1正極連接所述壓敏電阻RV1 -端，二極管D1負(fù)極連接二極管D2正 極，二極管D2負(fù)極連接電容E1正端和電阻R1 -端，電容E1負(fù)端、電阻R1另一端和電阻R2 一端均連接電容E2正端，電容E2負(fù)端、電阻R2另一端和電阻R3 -端均連接電容E3正端， 電容E3負(fù)端和電阻R3另一端均連接所述放電管DF1另一端；二次分壓單元包括電阻R26， 電阻R26 -端連接電容E3正端，電阻R26另一端連接電阻R21 -端，電阻R21另一端連接 電容E3的負(fù)端，電阻R21和電阻R22連接點(diǎn)的電壓為兩級分壓單元的輸出電壓VI。
[0008] 優(yōu)選地，所述電容E3的正端電壓為待測量電壓的1/3的分壓，所述兩級分壓單元 的輸出電壓VI為待測量電壓的1/600的分壓。
[0009] 優(yōu)選地，所述第一信號(hào)調(diào)理單元包括電阻R22,電阻R22 -端連接所述電阻R21 - 端，電阻R22另一端連接放大器U5的正向輸入端，放大器U5的負(fù)向輸入端連接電阻R23 - 端和所述光電隔離單元，電阻R23的另一端接地；放大器U5的輸出端連接所述光電隔離單 J Li 〇
[0010] 優(yōu)選地，所述光電隔離單元包括光電隔離模塊U7,光電隔離模塊U7為HE公司生 產(chǎn)的HCNR201型高線性模擬光電耦合器；所述放大器U5的輸出端連接電阻R24-端和電容 C7 -端，電阻R24的另一端連接光電隔離模塊U7的2腳，光電隔離模塊U7的4腳連接電容 C7另一端和所述放大器U5的負(fù)向輸入端；光電隔離模塊U7的5腳連接電阻R25 -端和所 述第二信號(hào)調(diào)理單元，電阻R25另一端接地。
[0011] 優(yōu)選地，所述第二信號(hào)調(diào)理單元包括放大器U6,放大器U6的正向輸入端連接所述 光電隔離模塊U7的5腳，放大器U6的負(fù)向輸入端與放大器U6的輸出端連接，放大器U6的 輸出端連接電阻R32 -端，電阻R32另一端連接所述CPU和電容C11 一端，電容C11另一端 接地。
[0012] 本實(shí)用新型提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用光電隔離方式測量感應(yīng)電壓 信息，不是在直接回路上采樣，采樣部分后級CPU與直接信號(hào)部分完全隔離，直接回路的高 電壓不會(huì)危害后級CPU，具有安全性好、可靠性高的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0014] 圖2為直接回路的過壓保護(hù)單元和兩級分壓單元電路圖；
[0015] 圖3為直接回路第一信號(hào)調(diào)理單元、光電隔離單元和間接回路第二信號(hào)調(diào)理單元 電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本實(shí)用新型更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0017] 圖1為本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置結(jié)構(gòu)框圖，所述的應(yīng) 用于智能匯流箱的電壓檢測裝置是將高壓模擬電壓在經(jīng)二次分壓后，通過放大器進(jìn)行信號(hào) 調(diào)理，再由HP公司的HCNR201高精度線性模擬光電隔離，輸出級由放大器信號(hào)調(diào)理送CPU 作A/D采樣。具體包括如下單元：
[0018] 1)由壓敏電阻RV1和放電管DF1串聯(lián)組成的過壓保護(hù)單元；
[0019] 2)由二極管D1、二極管D2、電阻R1與電容E1并聯(lián)單元、電阻R2與電容E2并聯(lián)單 元、電阻R3與電容E3并聯(lián)單元依次串聯(lián)組成的一次分壓單元；由電阻R26、R21組成的二次 分壓單元；一次分壓單元和二次分壓單元組成兩級分壓單元；
[0020] 3)由放大器U5和電阻R22、電阻R23組成的第一信號(hào)調(diào)理單元；
[0021] 4)由光電隔離模塊U7及電阻R24、電阻R25、電容C7組成的光電隔離單元；光電 隔離模塊U7為HP公司的HCNR201型高線性模擬光電耦合器。
[0022] 5)由放大器U6、電阻R32、電容C8、電容C11組成的第二信號(hào)調(diào)理單元，放大器U6 作為線性跟隨器；
[0023] 6) CPU。
[0024] 待測量電壓的正、負(fù)端分別連接過壓保護(hù)單元的兩端；兩級分壓單元的輸入端與 過壓保護(hù)單元連接，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸入端連接兩級分壓單元的輸出端，第一信號(hào)調(diào) 理單元的輸出端連接光電隔離單元的輸入端，光電隔離單元的輸出端連接第二信號(hào)調(diào)理單 元的輸入端，第二信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接CPU。
[0025] 先把待測量電壓并加到由壓敏電阻RV1和放電管DF1串聯(lián)組成的過壓保護(hù)單元的 兩端，如圖1所示，待測量電壓正端SL+連接壓敏電阻RV1 -端，壓敏電阻RV1另一端連接 放電管DF1 -端，放電管DF1另一端連接待測量電壓負(fù)端SL-。
[0026] -次分壓單元與過壓保護(hù)單元并聯(lián)，輸入電壓過高，則放電管DF1導(dǎo)通，保護(hù)了與 它并聯(lián)的一次分壓單元。一次分壓單元由二極管D1、二極管D2、3組電容和電阻并聯(lián)電路 依次串聯(lián)組成。即二極管D1正極連接壓敏電阻RV1 -端，二極管D1負(fù)極連接二極管D2正 極，二極管D2負(fù)極連接電容E1正端和電阻R1 -端，電容E1負(fù)端、電阻R1另一端和電阻R2 一端均連接電容E2正端，電容E2負(fù)端、電阻R2另一端和電阻R3 -端均連接電容E3正端， 電容E3負(fù)端和電阻R3另一端均連接放電管DF1另一端。
[0027] 結(jié)合圖2,電容E3的正端為待測量電壓的1/3的分壓。電容E3的正端同時(shí)接電阻 R26 -端，電阻R26另一端接電阻R21 -端和電阻R22 -端，電阻R21另一端接電容E3的負(fù) 端，電阻R26與電阻R21組成的分壓比為1/200,即兩次分壓后輸出電壓VI (電阻R21和電 阻R22連接點(diǎn)的電壓）為待測量電壓的1/600。
[0028] 二次分壓后的輸出電壓VI由電阻R22接到放大器U5的正向輸入3腳，放大器U5 的負(fù)向輸入2腳接電阻R23 -端和光電隔離模塊U7的4腳，電阻R23的另一端接地，光電 隔離模塊U7的3腳接+5V，光電隔離模塊U7的3腳和4腳是一只發(fā)光管的兩端，流經(jīng)該發(fā) 光管的電流I = 5V/R23 = 25微安，電流I所發(fā)出的光會(huì)在發(fā)光管1和發(fā)光管3產(chǎn)生感應(yīng)； 放大器U5的輸出1腳接電阻R24 -端和電容C7 -端，電容C7另一端接光電隔離模塊U7 的4腳，電阻R24的另一端接光電隔離模塊U7的2腳，光電隔離模塊U7的1腳接地，光電 隔離模塊U7的1腳和2腳是一只發(fā)光管的兩端，流經(jīng)該發(fā)光管的電流II =待測量電壓/ (600*R24);發(fā)光管3的電流13由流經(jīng)發(fā)光管1的電流II感應(yīng)產(chǎn)生且成正比，光電隔離模 塊U7的5腳和6腳是一只發(fā)光管的兩端，光電隔離模塊U7的6腳接電源Vcc，光電隔離模 塊U7的5腳接電阻R25 -端和跟隨放大器U6正向輸入3腳，電阻R25另一端接數(shù)字地，放 大器U6的負(fù)向輸入2腳與輸出1腳聯(lián)在一起，即放大器U6作跟隨器用，放大器U6的正電 源端還通過電容C8接地，放大器U6的輸出1腳接電阻R32 -端，電阻R32另一端連接CPU 和電容Cl 1 一端，電容Cl 1另一端接數(shù)字地。
[0029] 放大器U5的輸出經(jīng)電阻R24產(chǎn)生的電流II流入發(fā)光管1，感應(yīng)產(chǎn)生的電流13經(jīng) 電阻R25產(chǎn)生電壓，該電壓經(jīng)放大器U6跟隨后由電阻R32、電容Cl 1低通濾波輸出到CPU作 A/D采樣。CPU對電壓的增益和零點(diǎn)漂移進(jìn)行校正。
[0030] 其中，電阻R1、電阻R2和電阻R3為120K，電阻R26為300K，電阻R21為1. 5K，電 阻R22為100K，電阻R23為200K，電阻R24為1K，電阻R25為270K，電阻R32為3. 3K，二極 管D1和二極管D2為均為IN4007,電容E1、電容E2和電容E3均為450V/10UF，電容C7、電 容C8和電容Cl 1為16V/0. 1UF，放大器U5和放大器U6為LM358。
[0031] 本實(shí)用新型提供的電壓檢測裝置采用光電隔離方式測量感應(yīng)電壓信息，不是在直 接回路上采樣，采樣部分后級CPU與直接信號(hào)部分完全隔離，直接回路的高電壓不會(huì)危害 后級CPU，具有安全性好、可靠性高的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：包括過壓保護(hù)單元，待測量 電壓的正、負(fù)端分別連接過壓保護(hù)單元的兩端；兩級分壓單元的輸入端與過壓保護(hù)單元連 接，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸入端連接兩級分壓單元的輸出端，第一信號(hào)調(diào)理單元的輸出端 連接光電隔離單元的輸入端，光電隔離單元的輸出端連接第二信號(hào)調(diào)理單元的輸入端，第 二信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接CPU。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：所述過 壓保護(hù)單元由壓敏電阻RV1和放電管DF1串聯(lián)組成，待測量電壓正端連接壓敏電阻RV1 - 端，壓敏電阻RV1另一端連接放電管DF1 -端，放電管DF1另一端連接待測量電壓負(fù)端。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：所述兩 級分壓單元包括一次分壓單元和二次分壓單元；一次分壓單元包括二極管D1，二極管D1正 極連接所述壓敏電阻RV1 -端，二極管D1負(fù)極連接二極管D2正極，二極管D2負(fù)極連接電 容E1正端和電阻R1 -端，電容E1負(fù)端、電阻R1另一端和電阻R2 -端均連接電容E2正端， 電容E2負(fù)端、電阻R2另一端和電阻R3 -端均連接電容E3正端，電容E3負(fù)端和電阻R3另 一端均連接所述放電管DF1另一端；二次分壓單元包括電阻R26,電阻R26-端連接電容E3 正端，電阻R26另一端連接電阻R21 -端，電阻R21另一端連接電容E3的負(fù)端，電阻R21和 電阻R22連接點(diǎn)的電壓為兩級分壓單元的輸出電壓VI。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：所述電 容E3的正端電壓為待測量電壓的1/3的分壓，所述兩級分壓單元的輸出電壓VI為待測量 電壓的1/600的分壓。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：所 述第一信號(hào)調(diào)理單元包括電阻R22,電阻R22 -端連接所述電阻R21 -端，電阻R22另一端 連接放大器U5的正向輸入端，放大器U5的負(fù)向輸入端連接電阻R23 -端和所述光電隔離 單元，電阻R23的另一端接地；放大器U5的輸出端連接所述光電隔離單元。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：所述光 電隔離單元包括光電隔離模塊U7,光電隔離模塊U7為HP公司生產(chǎn)的HCNR201型高線性模 擬光電稱合器；所述放大器U5的輸出端連接電阻R24-端和電容C7-端，電阻R24的另一 端連接光電隔離模塊U7的2腳，光電隔離模塊U7的4腳連接電容C7另一端和所述放大器 U5的負(fù)向輸入端；光電隔離模塊U7的5腳連接電阻R25 -端和所述第二信號(hào)調(diào)理單兀，電 阻R25另一端接地。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用于智能匯流箱的電壓檢測裝置，其特征在于：所述第 二信號(hào)調(diào)理單元包括放大器U6,放大器U6的正向輸入端連接所述光電隔離模塊U7的5腳， 放大器U6的負(fù)向輸入端與放大器U6的輸出端連接，放大器U6的輸出端連接電阻R32-端， 電阻R32另一端連接所述CPU和電容C11 一端，電容C11另一端接地。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK203849314SQ201420202072
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】劉余平, 毛協(xié)國, 孫中梁, 伍先德, 李正元, 陳偉, 劉春華 申請人:上海臻和防雷電氣技術(shù)有限責(zé)任公司