电流检测电路及方法与流程

本发明涉及检测领域，特别是涉及一种用于检测斩控整流器网侧电流的电流检测电路及方法。

背景技术：

对于三相斩控整流器而言，正常运行时，由于控制算法需要，要求实时检测网侧三相电流瞬时值。至于交流电流的检测方法，目前较常见的是采用电流传感器、电流互感器、线性隔离放大器等实现网侧三相电流的检测，但是现有的网侧三相电流检测成本较高，不利于大规模的商业应用，所以需要开发一种结构简单、精度高、且成本低廉的网侧三相电流检测的实现方式。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电流检测电路及方法，用于解决现有技术中网侧三相电流检测的成本高、结构复杂、且精度不够理想的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电流检测电路，用于检测斩控整流器网侧的电流，所述电路包括：整流模块，包括整流桥臂，所述整流桥臂具有分流电阻，所述整流模块用以接收网侧的交流电压的输入，以将所述交流电压整流为直流电压；检测模块，与所述整流模块电连接，用以检测所述分流电阻两端的电压，且对所述分流电阻两端的电压进行模数转换，并根据所述模数转换结果分析得到所述网侧的电流。

于本发明一具体实施例中，所述检测模块包括电压检测单元、模数转换单元、以及分析单元；所述电压检测单元与所述整流模块电连接，用以检测所述分流电阻两端的电压，且将所述分流电阻两端的电压进行放大后输出至所述模数转换单元；所述模数转换单元对接收的所述放大后的所述分流电阻两端的电压，进行模数转换；分析单元，用以根据所述模数转换结果，分析得到所述网侧的电流。

于本发明一具体实施例中，所述模数转换单元以及所述分析单元集成于一处理芯片中。

于本发明一具体实施例中，所述斩控整流器为三相斩控整流器，所述电流检测电路包括电解电容EC1、第一整流桥臂、第二整流桥臂、第三整流桥臂、第一电感L1、第二电感L2、以及第三电感L3；所述电压检测单元具有与所述第一整流桥臂电连接的第一电压检测单元、与所述第二整流桥臂电连接的第二电压检测单元、以及所述第三整流桥臂电连接的第三电压检测单元；所述处理芯片具有与所述第一电压检测单元电连接的第一处理单元、与所述第二电压检测单元电连接的第二处理单元、以及与所述第三电压检测单元电连接的第三处理单元；所述电解电容EC1的两端分别与直流电源Udc的正极和负极电连接。

于本发明一具体实施例中，所述第一整流桥臂，包括逆导型开关S1、逆导型开关S2、和分流电阻RS1，所述逆导型开关S1的集电极与所述直流电源Udc的正极电连接，所述逆导型开关S1的发射极与所述逆导型开关S2的集电极电连接，所述逆导型开关S1的发射极还与所述第一电感L1的第一端电连接，所述第一电感L1的第二端与网侧相电压UA电连接，所述逆导型开关S2的发射极与所述分流电阻RS1的第一端电连接，所述分流电阻RS1的第二端与所述直流电源Udc的负极电连接。

于本发明一具体实施例中，所述第二整流桥臂，包括逆导型开关S3、逆导型开关S4、和分流电阻RS2，所述逆导型开关S3的集电极与所述直流电源Udc的正极电连接，所述逆导型开关S3的发射极与所述逆导型开关S4的集电极电连接，所述逆导型开关S3的发射极还与所述第二电感L2的第一端电连接，所述第二电感L2的第二端与网侧相电压UB电连接，所述逆导型开关S4的发射极与所述分流电阻RS2的第一端电连接，所述分流电阻RS2的第二端与所述直流电源Udc的负极电连接。

于本发明一具体实施例中，所述第三整流桥臂，包括逆导型开关S5、逆导型开关S6、和分流电阻RS3，所述逆导型开关S5的集电极与所述直流电源Udc的正极电连接，所述逆导型开关S5的发射极与所述逆导型开关S6的集电极电连接，所述逆导型开关S5的发射极还与所述第三电感L3的第一端电连接，所述第三电感L3的第二端与网侧相电压UC电连接，所述逆导型开关S6的发射极与所述分流电阻RS3的第一端电连接，所述分流电阻RS3的第二端与所述直流电源Udc的负极电连接。

于本发明一具体实施例中，在所述逆导型开关S2的发射极引出检测电压ua1，在所述逆导型开关S4的发射极引出检测电压ub1，在所述逆导型开关S6的发射极引出检测电压uc1；所述第一电压检测单元包括运放器OP1、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、以及电阻R5，所述电阻R1的第一端接收所述电压ua1的输入，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端且与所述电容C1的第一端电连接，所述电阻R2的第二端接收3.3V的电压输入，所述电容C1的第二端接地，所述电阻R3的第一端与所述运放器OP1的反相输入端电连接，所述电阻R3的第二端接地，所述电阻R1的第二端与所述运放器OP1的同相输入端电连接，所述电阻R4的第一端与所述电阻R3的第一端电连接，所述电阻R4的第二端与所述电阻R5的第一端电连接，所述电阻R5的第二端与所述电容C2的第一端电连接，所述电容C2的第二端接地，在所述电阻R5的第二端引出电压ua2，并输入所述第一处理单元，以供所述第一处理单元对所述电压ua2进行模数转换，且根据模数转换结果分析得到网侧相电流iA；所述第二电压检测单元包括运放器OP2、电容C3、电容C4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、以及电阻R10，所述电阻R6的第一端接收所述电压ub1的输入，所述电阻R6的第二端与所述电阻R7的第一端且与所述电容C3的第一端电连接，所述电阻R7的第二端接收3.3V的电压输入，所述电容C3的第二端接地，所述电阻R8的第一端与所述运放器OP2的反相输入端电连接，所述电阻R8的第二端接地，所述电阻R6的第二端与所述运放器OP2的同相输入端电连接，所述电阻R9的第一端与所述电阻R8的第一端电连接，所述电阻R9的第二端与所述电阻R10的第一端电连接，所述电阻R10的第二端与所述电容C4的第一端电连接，所述电容C4的第二端接地，在所述电阻R10的第二端引出电压ub2，并输入所述第二处理单元，以供所述第二处理单元对所述电压ub2进行模数转换，且根据模数转换结果分析得到网侧相电流iB；所述第三电压检测单元包括运放器OP3、电容C5、电容C6、电阻R16、电阻R12、电阻R13、电阻R164、以及电阻R15，所述电阻R16的第一端接收所述电压uc1的输入，所述电阻R16的第二端与所述电阻R12的第一端且与所述电容C5的第一端电连接，所述电阻R12的第二端接收3.3V的电压输入，所述电容C5的第二端接地，所述电阻R13的第一端与所述运放器OP3的反相输入端电连接，所述电阻R13的第二端接地，所述电阻R16的第二端与所述运放器OP3的同相输入端电连接，所述电阻R164的第一端与所述电阻R13的第一端电连接，所述电阻R164的第二端与所述电阻R15的第一端电连接，所述电阻R15的第二端与所述电容C6的第一端电连接，所述电容C6的第二端接地，在所述电阻R15的第二端引出电压uc2，并输入所述第三处理单元，以供所述第三处理单元对所述电压uc2进行模数转换，且根据模数转换结果分析得到网侧相电流iC。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电流检测方法，应用如上任一项所述的电流检测电路，检测斩控整流器网侧的电流。

于本发明一具体实施例中，所述斩控整流器为三相斩控整流器。

如上所述，本发明的电流检测电路及方法，用于检测斩控整流器网侧的电流，所述电路包括：整流模块，包括整流桥臂，所述整流桥臂具有分流电阻，所述整流模块用以接收网侧的交流电压的输入，以将所述交流电压整流为直流电压；检测模块，与所述整流模块电连接，用以检测所述分流电阻两端的电压，且对所述分流电阻两端的电压进行模数转换，并根据所述模数转换结果分析得到所述网侧的电流。本发明电路结构简单、程序设计简单、使用器件数量少、且成本低，适用于大规模的商业应用。

附图说明

图1显示为本发明的电流检测电路在一具体实施例中的模块示意图。

图2显示为本发明的一具体实施例中检测模块的组成示意图。

图3显示为本发明的电流检测电路在一具体实施例中的电路原理示意图。

元件标号说明

1 电流检测电路

11 整流模块

12 检测模块

121 电压检测单元

1211 第一电压检测单元

1212 第二电压检测单元

1213 第三电压检测单元

122 模数转换单元

123 分析单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，显示为本发明的电流检测电路在一具体实施例中的模块示意图。所述电流检测电路1，用于检测斩控整流器网侧的电流，所述电路1包括：

整流模块11包括整流桥臂，所述整流桥臂具有分流电阻，所述整流模块11用以接收网侧的交流电压的输入，以将所述交流电压整流为直流电压；所述整流模块用以完成AC-DC升压变换和网侧功率因数校正。

检测模块12与所述整流模块11电连接，用以检测所述分流电阻两端的电压，且对所述分流电阻两端的电压进行模数转换，并根据所述模数转换结果分析得到所述网侧的电流。

进一步的参阅图2，显示为本发明一具体实施例中检测模块的组成示意图。所述检测模块12包括：电压检测单元121、模数转换单元122、以及分析单元123。

其中，所述电压检测单元121与所述整流模块11电连接，用以检测所述分流电阻两端的电压，且将所述分流电阻两端的电压进行放大后输出至所述模数转换单元122；

所述模数转换单元122对接收的所述放大后的所述分流电阻两端的电压，进行模数转换；

所述分析单元123用以根据所述模数转换单元122对所述分流电阻两端的电压进行模数转换后的模数转换结果，分析得到所述网侧的电流。

于本发明一具体实施例中，所述模数转换单元以及所述分析单元集成于一处理芯片中，所述处理芯片例如为一DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)芯片。且，优选的，所述整流模块11负责完成三相AC-DC变换，可以采用直接电流控制、直接电压控制和直接功率控制等控制策略，在网侧得到正弦电流波形和单位功率因数。电压检测单元1212负责检测三相整流电路，即对三相整流桥臂下管串联的三只分流电阻的电压进行检测和滤波，得到三路脉冲电流波形。处理芯片负责将三路脉冲电流波形进行模数转换，并根据上管和下管驱动脉冲的边沿(上沿和下沿)进行判断，得到正半周和负半周的网侧电流波形。且在下个开关周期，这些电流波形将用于PWM脉冲的生成。

进一步结合图3所示的电路原理图，显示为本发明一具体实施例中电流检测电路的电路原理示意图。其中，所述斩控整流器为三相斩控整流器，所述电流检测电路1包括电解电容EC1、第一整流桥臂、第二整流桥臂、第三整流桥臂、第一电感L1、第二电感L2、以及第三电感L3；所述电压检测单元121具有与所述第一整流桥臂电连接的第一电压检测单元1211、与所述第二整流桥臂电连接的第二电压检测单元1212、以及所述第三整流桥臂电连接的第三电压检测单元1213；所述处理芯片具有与所述第一电压检测单元电连接的第一处理单元、与所述第二电压检测单元电连接的第二处理单元、以及与所述第三电压检测单元电连接的第三处理单元；所述电解电容EC1的两端分别与直流电源Udc的正极和负极电连接。所述电解电容用于储存能量。

于本发明一具体实施例中，所述第一整流桥臂，包括逆导型开关S1、逆导型开关S2、和分流电阻RS1，其中，所述逆导型开关由一NPN三极管与一二极管并联而成，所述NPN三极管的集电极与所述二极管的阴极电连接，所述NPN三极管的发射极与所述二极管的阳极电连接。所述逆导型开关的集电极即所述逆导型开关的NPN三极管的集电极，所述逆导型开关的发射极即所述逆导型开关的NPN三极管的发射极。所述逆导型开关S1的集电极与所述直流电源Udc的正极电连接，所述逆导型开关S1的发射极与所述逆导型开关S2的集电极电连接，所述逆导型开关S1的发射极还与所述第一电感L1的第一端电连接，所述第一电感L1的第二端与网侧相电压UA电连接，所述逆导型开关S2的发射极与所述分流电阻RS1的第一端电连接，所述分流电阻RS1的第二端与所述直流电源Udc的负极电连接。

于本发明一具体实施例中，所述第二整流桥臂，包括逆导型开关S3、逆导型开关S4、和分流电阻RS2，所述逆导型开关S3的集电极与所述直流电源Udc的正极电连接，所述逆导型开关S3的发射极与所述逆导型开关S4的集电极电连接，所述逆导型开关S3的发射极还与所述第二电感L2的第一端电连接，所述第二电感L2的第二端与网侧相电压UB电连接，所述逆导型开关S4的发射极与所述分流电阻RS2的第一端电连接，所述分流电阻RS2的第二端与所述直流电源Udc的负极电连接。

于本发明一具体实施例中，所述第三整流桥臂，包括逆导型开关S5、逆导型开关S6、和分流电阻RS3，所述逆导型开关S5的集电极与所述直流电源Udc的正极电连接，所述逆导型开关S5的发射极与所述逆导型开关S6的集电极电连接，所述逆导型开关S5的发射极还与所述第三电感L3的第一端电连接，所述第三电感L3的第二端与网侧相电压UC电连接，所述逆导型开关S6的发射极与所述分流电阻RS3的第一端电连接，所述分流电阻RS3的第二端与所述直流电源Udc的负极电连接。

且本实施例中，所述第一整流桥臂的上管为逆导型开关S1，下管为逆导型开关S2，所述第二整流桥臂的上管为逆导型开关S3，下管为逆导型开关S4，所述第三整流桥臂的上管为逆导型开关S5，下管为逆导型开关S6。

于本发明一具体实施例中，在所述逆导型开关S2的发射极引出检测电压ua1，在所述逆导型开关S4的发射极引出检测电压ub1，在所述逆导型开关S6的发射极引出检测电压uc1；所述第一电压检测单元1211包括运放器OP1、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、以及电阻R5，所述电阻R1的第一端接收所述电压ua1的输入，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端且与所述电容C1的第一端电连接，所述电阻R2的第二端接收3.3V的电压输入，所述电容C1的第二端接地，所述电阻R3的第一端与所述运放器OP1的反相输入端电连接，所述电阻R3的第二端接地，所述电阻R1的第二端与所述运放器OP1的同相输入端电连接，所述电阻R4的第一端与所述电阻R3的第一端电连接，所述电阻R4的第二端与所述电阻R5的第一端电连接，所述电阻R5的第二端与所述电容C2的第一端电连接，所述电容C2的第二端接地，在所述电阻R5的第二端引出电压ua2，并输入所述第一处理单元，以供所述第一处理单元对所述电压ua2进行模数转换，且根据模数转换结果分析得到网侧相电流iA；优选的，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、以及电阻R4为反馈电阻，所述电阻R1的阻值为5.1千欧，所述电阻R2的阻值为5.1千欧，电阻R3的阻值为6.8千欧，所述电阻R4的阻值为6.8千欧，所述电阻R5为滤波电阻，其阻值为1.0千欧。

所述第二电压检测单元1212包括运放器OP2、电容C3、电容C4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、以及电阻R10，所述电阻R6的第一端接收所述电压ub1的输入，所述电阻R6的第二端与所述电阻R7的第一端且与所述电容C3的第一端电连接，所述电阻R7的第二端接收3.3V的电压输入，所述电容C3的第二端接地，所述电阻R8的第一端与所述运放器OP2的反相输入端电连接，所述电阻R8的第二端接地，所述电阻R6的第二端与所述运放器OP2的同相输入端电连接，所述电阻R9的第一端与所述电阻R8的第一端电连接，所述电阻R9的第二端与所述电阻R10的第一端电连接，所述电阻R10的第二端与所述电容C4的第一端电连接，所述电容C4的第二端接地，在所述电阻R10的第二端引出电压ub2，并输入所述第二处理单元，以供所述第二处理单元对所述电压ub2进行模数转换，且根据模数转换结果分析得到网侧相电流iB；优选的，所述电阻R6、电阻R7、电阻R8、以及电阻R9为反馈电阻，所述电阻R6的阻值为5.1千欧，所述电阻R7的阻值为5.1千欧，电阻R8的阻值为6.8千欧，所述电阻R9的阻值为6.8千欧，所述电阻R10为滤波电阻，其阻值为1.0千欧。

所述第三电压检测单元1213包括运放器OP3、电容C5、电容C6、电阻R16、电阻R12、电阻R13、电阻R164、以及电阻R15，所述电阻R16的第一端接收所述电压uc1的输入，所述电阻R16的第二端与所述电阻R12的第一端且与所述电容C5的第一端电连接，所述电阻R12的第二端接收3.3V的电压输入，所述电容C5的第二端接地，所述电阻R13的第一端与所述运放器OP3的反相输入端电连接，所述电阻R13的第二端接地，所述电阻R16的第二端与所述运放器OP3的同相输入端电连接，所述电阻R164的第一端与所述电阻R13的第一端电连接，所述电阻R164的第二端与所述电阻R15的第一端电连接，所述电阻R15的第二端与所述电容C6的第一端电连接，所述电容C6的第二端接地，在所述电阻R15的第二端引出电压uc2，并输入所述第三处理单元，以供所述第三处理单元对所述电压uc2进行模数转换，且根据模数转换结果分析得到网侧相电流iC。优选的，所述电阻R11、电阻R12、电阻R13、以及电阻R14为反馈电阻，所述电阻R11的阻值为5.1千欧，所述电阻R12的阻值为5.1千欧，电阻R13的阻值为6.8千欧，所述电阻R14的阻值为6.8千欧，所述电阻R15为滤波电阻，其阻值为1.0千欧。

于本实施例中，所述处理芯片在通过模数转换引脚接收到电压后，对所述电压进行模数转换以及分析的过程为(以第一处理单元的工作过程为例进行说明)：

处理芯片包括一系列时间顺序与事件触发的程序结构，所述第一处理单元在接收到所述第一电压检测单元1211输出的电压ua2后，开始进行相应的模数转换和处理的动作。

所述第一处理单元，依次调用和执行PWM发生模块和上管脉冲生成模块，并判断和等待上管脉冲下沿模块。如果上管脉冲下沿没有出现，就继续等待。一当上管脉冲下沿出现，立即启动模数转换程序，对输入电压ua2进行检测，得到输入电压ua2的数字量。随即调用判断检测值为零的语句。如果检测值为零，可以断定网侧电流即输入电流处于正半周。如果检测值为负，可以断定网侧电流即输入电流处于负半周。鉴于上管下沿生成后，立即进入死区时间，判断下管脉冲上沿是否出现，如果没有出现下管脉冲上沿，就等待。一旦出现下管脉冲上沿，就执行开通延时，等待下管电流上升时间结束。一旦开通延时结束，下管电流上升时间结束，启动和执行模数转换，对输入电压ua2进行检测，得到输入电压ua2的数字量。随即调用判断检测值是否为正的语句。如果检测值为正，可以断定网侧电流即输入电流处于正半周。如果检测值为负，可以断定网侧电流即输入电流处于负半周。至此完成一个开关周期中对网侧电流iA的测量。同理，可以测量得到对应网侧电流iB和iC。测量得到三相网侧电流iA、iB和iC后，在下个开关周期中，就可以根据这些信息生成PWM发生模块。

于另一具体实施例中，提出一种电流检测方法，应用如上所描述的电流检测电路检测斩控整流器网侧的电流。优选的，所述斩控整流器为三相斩控整流器。

综上所述，本发明的电流检测电路及方法，用于检测斩控整流器网侧的电流，所述电路包括：整流模块，包括整流桥臂，所述整流桥臂具有分流电阻，所述整流模块用以接收网侧的交流电压的输入，以将所述交流电压整流为直流电压；检测模块，与所述整流模块电连接，用以检测所述分流电阻两端的电压，且对所述分流电阻两端的电压进行模数转换，并根据所述模数转换结果分析得到所述网侧的电流。本发明电路结构简单、程序设计简单、使用器件数量少、且成本低，适用于大规模的商业应用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。