一种变压器隔离检测直流电压的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及直流电压检测技术领域，具体涉及一种变压器隔离检测直流电压的装 置和方法。
【背景技术】
[0002] 蓄电池由于其储能特性，目前已广泛用于汽车、不间断电源系统（UPS)、应急电源 系统（EPS)等供电系统中。在外部电能中断时，配备蓄电池的供电系统需要其在此关键时 刻给外部提供电能；蓄电池因而成为供电安全的最后保障。然而由于蓄电池为易耗损物品， 为保障需要蓄电池供电的关键时刻，蓄电池可正常提供电能；供电系统则需配置电池巡检 单元对蓄电池状态进行检测，尽早诊断定位异常蓄电池并及时更换异常蓄电池。电池巡检 的关键在于电池电压检测技术。在多电池的电压检测中，由于不同电池的具有不同"地"电 平，电压非隔离检测方法难以应用；电压隔离检测方法是电池巡检中的必然选择且其关键 技术在于直流电压隔离检测的精度。
[0003] 现有的电压隔离检测有：电压互感器检测、电压霍尔检测、光耦隔离检测等。
[0004] 霍尔检测方法如图1所示。电压信号Vin作用在R1和H1上产生电流II，霍尔 元件H1检测4、5较流入电流II，并按照比例输出电流12,电流12流经R2,获得检测电压 Vsense。此检测方法中，需要流经H14、5脚的电流II足够大才能保证精度，不适合源信号 输出阻抗大的电压信号检测；同时所使用的霍尔元件，成本高。考虑成本及所需放电电流较 大等因素，不能在电池巡检板中广泛应用。
[0005] 光耦检测方法如图2所示。电压信号Vin作用在R1和U1的内部发光二极管上产 生电流II，II使U1内部发光二极管产生的光控制U1输出电流12的大小，电流12流经R2， 获得检测电压Vsense。在此检测方法中，由于光耦的线性度不高，使得该检测方法的检测精 度低。即使采用价格高昂的市场上最高精度线性光耦，检测精度也受限。该检测方法不适 合应用到高精度检测要求。
[0006] 电压互感器检测方法如图3所示。交变电压信号Vin作用在互感器T1的原边，使 T1的磁芯内部产生交变磁场，进而在互感器T1的副边产生交变电压信号Vsense。该检测 方法的成本低，广泛应用于交流电压信号检测系统；但该方法只能检测交流电压信号，不能 应用到电池直流电压检测系统中。
[0007] 综上，霍尔检测方法成本高且需要电压信号源具有输出较大电流能力；光耦检测 方法成本适中，但检测精度较低；电压互感器检测方法成本低，但不能检测直流信号。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种变压器隔离检测 直流电压的装置和方法，克服现有技术的直流电压检测方法检测精度低和检测成本高的缺 陷。
[0009] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
[0010] 一种变压器隔离检测直流电压的装置，包括变压器，所述变压器的初级连接恒流 源模块、消磁模块和采样模块，所述变压器的次级连接直流负载，所述恒流源模块用于定时 向所述变压器的初级注入稳定的电流，所述消磁模块用于定时对所述变压器进行消磁，所 述采样模块用于检测所述变压器初级绕组电压，根据所述变压器初级绕组和次级绕组的关 系确定所述直流负载的电压。
[0011] 根据本发明的具体实施例，所述消磁模块包括串联的开关元件和耗能元件。
[0012] 根据本发明的具体实施例，所述恒流源模块包括电压比较器，所述电压比较器的 输出端连接场效应管，所述电压比较器的输入端连接电压分配电阻，所述电压分配电阻连 接开关元件。
[0013] 根据本发明的具体实施例，所述采样模块包括电压表。
[0014] 根据本发明的具体实施例，所述采样模块包括模数转换器件。
[0015] 根据本发明的具体实施例，所述直流负载包括电池，在所述变压器和所述电池之 间设置有单向导通元件。
[0016] 根据本发明的具体实施例，所述单向导通元件设为二极管。
[0017] -种变压器隔离检测直流电压的方法，包括步骤：
[0018] A1、变压器的次级连接被检测的直流负载；
[0019] A2、所述变压器的初级连接恒流源、消磁电路和采样电路；
[0020] A3、按照一定的逻辑时序向所述变压器的初级绕组注入电流，对所述初级绕组的 电压进行采样以及对所述变压器进行消磁；
[0021] A4、根据所述变压器初级绕组和次级绕组的关系确定所述直流负载的电压。
[0022] 根据本发明的具体实施例，所述恒流源、所述消磁电路和所述采样电路各设置有 开关元件以实现所述逻辑时序。
[0023] 根据本发明的具体实施例，所述直流负载设为电池。
[0024] 实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明将直流负载和采样电路通过 变压器进行隔离，所有的电路控制部分都位于变压器的初级，使直流负载不会受初级信号 的影响，实现了高精度、低成本的直流电压检测方法。
【附图说明】
[0025] 下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会 更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义 上的限制，在附图中：
[0026] 图1为现有技术霍尔兀件隔尚检测直流电压不意图；
[0027] 图2为现有技术光耦隔离检测直流电压示意图；
[0028] 图3为现有技术电压互感器检测交流电压示意图；
[0029] 图4为本发明变压器隔离检测直流电压的装置模块图；
[0030] 图5为本发明变压器隔离检测直流电压的装置实施例电路图；
[0031] 图6为本发明变压器隔离检测直流电压的方法电路示意图；
[0032] 图7为本发明变压器隔离检测直流电压的方法控制逻辑时序。
【具体实施方式】
[0033] 如图4和图5所示，本发明变压器隔离检测直流电压的装置，包括变压器，变压器 的初级连接恒流源模块、消磁模块和采样模块，变压器的次级连接直流负载，恒流源模块用 于定时向变压器的初级注入稳定的电流，消磁模块用于定时对变压器进行消磁，采样模块 用于检测变压器初级绕组电压，根据变压器初级绕组和次级绕组的关系确定直流负载的电 压。根据本发明的具体实施例，消磁模块包括串联的开关元件和耗能元件。恒流源模块包 括电压比较器，电压比较器的输出端连接场效应管，电压比较器的输入端连接电压分配电 阻，电压分配电阻连接开关元件。采样模块包括电压表或者模数转换器件。直流负载包括 电池，在变压器和电池之间设置有单向导通元件。单向导通元件可以是二极管。
[0034] 本发明具体实施方案含有变压器部分1、变压器消磁部分2、恒流源部分3、电压采 样部分4组成；被测直流负载是电池5。当恒流源部分3中的Q1导通时，受控电源流源部 分31将往变压器部分1的变压器T1的Np绕组注入电流II(其大小为_
【主权项】
1. 一种变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：包括变压器，所述变压器的初 级连接恒流源模块、消磁模块和采样模块，所述变压器的次级连接直流负载，所述恒流源模 块用于定时向所述变压器的初级注入稳定的电流，所述消磁模块用于定时对所述变压器进 行消磁，所述采样模块用于检测所述变压器初级绕组电压，根据所述变压器初级绕组和次 级绕组的关系确定所述直流负载的电压。
2. 根据权利要求1所述的变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：所述消磁模 块包括串联的开关元件和耗能元件。
3. 根据权利要求1所述的变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：所述恒流源 模块包括电压比较器，所述电压比较器的输出端连接场效应管，所述电压比较器的输入端 连接电压分配电阻，所述电压分配电阻连接开关元件。
4. 根据权利要求1所述的变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：所述采样模 块包括电压表。
5. 根据权利要求1所述的变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：所述采样模 块包括模数转换器件。
6. 根据权利要求1所述的变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：所述直流负 载包括电池，在所述变压器和所述电池之间设置有单向导通元件。
7. 根据权利要求6所述的变压器隔离检测直流电压的装置，其特征在于：所述单向导 通元件设为二极管。
8. -种变压器隔离检测直流电压的方法，其特征在于，包括步骤： A1、变压器的次级连接被检测的直流负载； A2、所述变压器的初级连接恒流源、消磁电路和采样电路； A3、按照一定的逻辑时序向所述变压器的初级绕组注入电流，对所述初级绕组的电压 进行采样W及对所述变压器进行消磁； A4、根据所述变压器初级绕组和次级绕组的关系确定所述直流负载的电压。
9. 根据权利要求8所述的变压器隔离检测直流电压的方法，其特征在于；所述恒流源、 所述消磁电路和所述采样电路各设置有开关元件W实现所述逻辑时序。
10. 根据权利要求8所述的变压器隔离检测直流电压的方法，其特征在于：所述直流负 载设为电池。
【专利摘要】本发明公开了一种变压器隔离检测直流电压的装置和方法，装置包括变压器，变压器的初级连接恒流源模块、消磁模块和采样模块，变压器的次级连接直流负载，恒流源模块用于定时向变压器的初级注入稳定的电流，消磁模块用于定时对变压器进行消磁，采样模块用于检测变压器初级绕组电压，根据变压器初级绕组和次级绕组的关系确定直流负载的电压。方法包括步骤：A1、变压器的次级连接被检测的直流负载；A2、变压器的初级连接恒流源、消磁电路和采样电路；A3、按照一定的逻辑时序向变压器的初级绕组注入电流，对初级绕组的电压进行采样以及对变压器进行消磁；A4、根据变压器初级绕组和次级绕组的关系确定直流负载的电压。
【IPC分类】G01R31-36, G01R15-18
【公开号】CN104535817
【申请号】CN201410758855
【发明人】余蜜, 李运, 陈学, 胡世程
【申请人】广东乐科电力电子技术有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月10日