专利名称：光信号隔离的高压高精度过零检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电能质量治理与电力节能设备制造领域，尤其涉及一种采用光信号隔离的高压高精度过零检测电路。
背景技术：
随着我国经济的发展，工业电气化水平不断提高，各种大型电气传动设备，大型机电设备以及冶金装备等大功率设备有了广泛的应用。随之而来的是电网供电质量日益恶化，电网电压波形畸变，功率因数大大降低，公用电网的谐波危害严重，使得电力系统功率传输能力降低，不断困扰着我们的生产生活。近年来国家大力提倡节能环保，提高电网功率因数，控制电网谐波。过零检测在电能质量及无功补偿等很多领域有着广泛的应用。在应用电容电抗补偿电网无功的时候，需要检查电压过零点，从而实现电压过零投切。整个系统中，过零检测系统成了非常关键的部件，它的检测精度和可靠性可以直接衡量一个投切系统的质量的高低。一直以来高压过零检测都是一个技术上的难题，传统的高压过零检测的一些特点如下高压采样传统的高压过零检测是用电压互感器将高压转换成低压信号，再进行采样比较。高电压的互感器为磁芯器件，由于磁材制作和绕组方法的不同，使得其互感和漏感值有着一定的差异，同时存在阻抗匹配问题，影响过零检测的相位精度。高低压隔离传统的高压过零检测是用电压互感器进行高低压隔离，高电压的互感器体积大、重量重、成本高。发明内容本实用新型就是针对传统的采用电压互感器隔离降压来进行过零检测的方式所带来的相位偏差大、体积大、重量重和成本高等问题，研究一款可以在3 35KV高压环境内安全运行、稳定可靠、高精度、隔离效果好的高压高精度过零检测电路。本实用新型的技术方案是光信号隔离高压高精度过零检测电路，该电路包括电阻R17、R20、R55、滤波器电路、运算放大器电路、电压比较器电路、驱动器电路和光模输出块；所述滤波器电路包括R14和C19 ；运算放大器电路包括U5B、R18和R19 ；电压比较器电路包括U6B ；驱动器电路包括U4 ；其中，所述电阻R20、R55与电阻R17串联，所述电阻R17与所述电阻R14 —端连接，所述电阻R14另一端分别与所述C19和U5B的第5脚连接，所述C19的另一端接地，所述U5B的第6脚分别与所述R18和R19 —端连接，所述R19的另一端接地，所述R18的另一端分别与所述U5B的第7脚和R15的一端连接，所述R15的另一端与所述U6B的第5脚连接，所述U6B的第6脚接地，所述U6B的第7脚与所述R16的一端连接，所述R16的另一端与所述U4 —端连接，所述U4的另一端与所述光输出模块连接。进一步，该电路还包括过压保护电路，该电路由二极管D9和DlO组成。进一步，该电路还包括用于防止所述光输出模块电流过大的电阻R12，所述电阻R12 —端与所述光输出模块连接，另一端与5V电压连接。本实用新型的有益效果是采用光信号隔离的高压高精度过零检测电路有如下特
点[0020]I)采样电阻串联分压方式将高压电转化成低电平信号，采样部分阻抗为纯阻性，大大提高电压采样的相位精度高，采样相位偏差小于±0. 1°。2)光信号隔离，电信号转换成光信号，再通过光纤传送给上级控制系统。这种光纤传输信号的方式抗干扰能力强，隔离的效果更好，同时可以实现长距离高速传输。3)体积小，重量轻，成本低。说明书附图
图1为本实用新型的电路结构示意图。图2为本实用新型在IOKV无功补偿上的应用的示意图。图3为本实用新型过零检测输入输出波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。过零检测在电能质量及无功补偿等很多领域有着广泛的应用。下边介绍一款采用了光信号隔离的高压高精度过零检测系统的IOKV无功补偿滤波装置，具体应用如图2所
/Jn οIOKV无功补偿装置采用三角形接法，阀组为多只晶闸管串联，阀组两端的电压为线电压IOKV通过两个的分压电阻R20和R55分压后，采样电阻R17采集电压信号，电压信号通过由R14和C19组成RC的滤波器电路，滤除基波意外的谐波，使得输入的电压信号更加理想，处理过的电压信号经U5b和R18、R19组成的运算放大器进行放大，运算放大器放大倍数等于(R19 + R18) /R19，U6b对放大后的电压信号进行过零比较，它把输入的正弦波转化成了同样频率的方波信号，U4为驱动器，输入输出延时只有十几纳秒，输出电流能力强，比较器输出的方波信号通过驱动器去驱动光模块输出，最后晶闸管投机控制器接收到过零检测系统通过光纤传出的电压过零检测信号后，晶闸管投机控制器发出投切指令，通过晶闸管驱动器控制晶闸管导通完成电压过零投切；其中，当输入电压高于正电压VCC时候，二极管D9导通，将输入电压钳位成VCC，当输入电压低于负电压VEE的时候，二极管DlO导通，将输入电压钳位成VEE，这样输入电压控制在VCC和VEE之间，防止输入信号瞬间过压损坏电子器件。如图3所示，CHl为电压采样电阻上的输入电压波形，它是电网交流电经过电阻分压以后的电压波形，CH2为过零检测输出通过光接收模块转换后的电压波形，它是规整的频率为50Hz的电压方波。将两个波形放在一起比较，我们可以看出输入正弦波在刚好过零点的时刻方波信号实现了电平翻转，满足过零检测系统的功能要求。
权利要求1.光信号隔离的高压高精度过零检测电路，其特征在于，该电路包括电阻R17、R20、R55、滤波器电路、运算放大器电路、电压比较器电路、驱动器电路和光模输出块； 所述滤波器电路包括R14和C19 ； 所述运算放大器电路包括U5B、R18和R19 ； 所述电压比较器电路包括U6B ； 所述驱动器电路包括U4; 其中，所述电阻R20、R55与电阻Rl7串联，所述电阻Rl7与所述电阻R14 —端连接，所述电阻R14另一端分别与所述C19和U5B的第5脚连接，所述C19的另一端接地，所述U5B的第6脚分别与所述R18和R19 —端连接，所述R19的另一端接地，所述R18的另一端分别与所述U5B的第7脚和R15的一端连接，所述R15的另一端与所述U6B的第5脚连接，所述U6B的第6脚接地，所述U6B的第7脚与所述R16的一端连接，所述R16的另一端与所述U4一端连接，所述U4的另一端与所述光输出模块连接。
2.如权利要求1所述的光信号隔离的高压高精度过零检测电路，其特征在于，该电路还包括过压保护电路，该电路由二极管D9和DlO组成。
3.如权利要求1或2所述的光信号隔离的高压高精度过零检测电路，其特征在于，该电路还包括用于防止所述光输出模块电流过大的电阻R12，所述电阻R12—端与所述光输出模块连接，另一端与5V电压连接。
专利摘要本实用新型属于电能质量治理与电力节能设备制造领域，尤其涉及一种采用光信号隔离的高压高精度过零检测电路。该电路包括电阻R17、R20、R55、滤波器电路、运算放大器电路、电压比较器电路、驱动器电路和光模输出块。该电路通过采样电阻串联分压方式将高压电转化成低电平信号，采样部分阻抗为纯阻性，大大提高电压采样的相位精度高，采样相位偏差小于±0.1°。光信号隔离，电信号转换成光信号，再通过光纤传送给上级控制系统。这种光纤传输信号的方式抗干扰能力强，隔离的效果更好，同时可以实现长距离高速传输。体积小，重量轻，成本低。
文档编号G01R15/24GK202870157SQ20122037542
公开日2013年4月10日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者高学超, 马丰民 申请人:北京英博电气股份有限公司, 廊坊英博电气有限公司, 北京英博新能源有限公司