快速获得电压的极性检测装置及极性检测器的制作方法

本实用新型涉及仪器检测领域，具体而言，涉及一种快速获得电压的极性检测装置及极性检测器。

背景技术：

互感器极性的正确与否直接关系到计量、测控以及保护装置二次回路接线的正确性。尤其是继电保护及其自动装置，互感器极性的正确性至关重要。互感器本体的一、二次侧都有两个引出端子。任何一侧的引出端子用错，都会导致二次电流相位产生180°的变化，将会引起计量回路不准确，保护装置误动或拒动，造成电网不稳定运行，严重时还会危及设备及人身的安全。因此，正确的判断互感器极性是否正确是一项非常重要的工作。为了确保互感器极性的正确性，在更换新的一次设备或需要更改其二次系统接线时，都必须要重新测量互感器的极性，以此保证互感器二次回路接线的正确性。而现有的极性检测仪的检测时间长，工作效率低，难以满足检测需求。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种快速获得电压的极性检测装置及极性检测器。

本实用新型实施例提供了一种快速获得电压的极性检测装置，包括升压模块、充电模块、第一控制模块、发射模块、第二控制模块、接收模块；

所述第一控制模块的第一输出端与所述升压模块的输入端连接；所述升压模块的输出端与所述充电模块的输入端连接，所述充电模块的输出端与所述发射模块的输入端连接；

所述第一控制模块的第二输出端与所述发射模块的控制端连接；

所述发射模块的输出端用于连接电流互感器的一次线圈；

所述接收模块的输入端用于连接电流互感器的二次线圈；所述接收模块的输出端用于连接所述第二控制模块，所述第二控制模块用于接收所述接收模块发出的触发信号。

在本实用新型的可选实施例中，所述升压模块包括升压芯片、第一开关管、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电感；

所述第一开关管的第一端接入电源信号；所述第一开关管的第二端连接所述升压芯片的第三引脚，还通过所述第四电阻与所述升压芯片的第十引脚连接；

所述第一开关管的第三端通过所述第一电容接入电源信号，还依次通过所述第一电阻、第二电阻接地，还通过所述第一电阻与所述升压芯片的第二引脚连接；

所述第一开关管的第三端还与所述第一电感的一端、所述升压芯片的第一引脚、所述升压芯片的第五引脚连接；

所述第一电感的另一端与所述升压芯片的第九引脚连接；

所述升压芯片的第四引脚通过所述第三电阻接地；所述升压芯片的第六引脚、第七引脚、第八引脚接地；所述升压芯片的第十引脚用于输出升压信号。

在本实用新型的可选实施例中，所述充电模块包括第一二极管、第二二极管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、耦合电感、第二电容、第二电感、滤波电容、第五电阻；

所述第一二极管的阳极与所述升压模块的第一输出端连接，所述第一二极管的阴极通过所述耦合电感的第一线圈与所述第二开关管的第一端连接；所述第二开关管的第二端与所述第三开关管的第一端连接；所述第三开关管的第二端与所述滤波电容连接，所述滤波电容与所述第二电感连接，所述第二电感与所述第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端用于连接所述发射模块；所述耦合电感的第一线圈的非同名端接地；

所述耦合电感的第二线圈的同名端与所述第二二极管的阳极连接，所述耦合电感的第二线圈的非同名端通过所述第二电容与所述第二二极管的阴极连接。

在本实用新型的可选实施例中，所述充电模块包括第一二极管、第二二极管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、耦合电感、第三电容、第二电感、滤波电容、第五电阻；

所述第一二极管的阳极与所述升压模块的第一输出端连接，所述第一二极管的阴极通过所述耦合电感的第一线圈与所述第二开关管的第一端连接；所述第二开关管的第二端与所述第三开关管的第一端连接；所述第三开关管的第二端与所述滤波电容连接，所述滤波电容与所述第二电感连接，所述第二电感与所述第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端通过所述第三电容与所述耦合电感的第一线圈连接；

所述耦合电感的第二线圈的同名端与所述第二二极管的阳极连接，所述耦合电感的第二线圈的非同名端接地；所述第二二极管的阴极用于连接所述发射模块。

在本实用新型的可选实施例中，所述发射模块包括继电器、第五开关管、储能电容、续流二极管、限流电阻；

所述第五开关管的第一端接电源；所述第五开关管的第二端通过所述限流电阻与所述第一控制模块连接；

所述继电器的线圈两端分别连接所述第五开关管的第三端和地，所述继电器的线圈还与所述续流二极管并联；所述继电器的公共节点与所述储能电容并联，所述继电器的常开节点用于与所述储能电容并联；所述继电器的两个常闭节点中，其中一个常闭节点用于连接所述充电模块，另一个常闭节点接地。

在本实用新型的可选实施例中，所述发射模块包括保护二极管、开关二极管、正输出端子、负输出端子；

所述开关二极管串联于所述继电器的一个常开节点与所述正输出端子之间；所述保护二极管反向并联于所述正输出端子与所述负输出端子之间。

在本实用新型的可选实施例中，所述接收模块包括对称设置的第一回路和第二回路；

所述第一回路和所述第二回路分别用于输出第一触发信号和第二触发信号，以使所述第二控制模块根据所述触发信号对所述电流互感器的二次线圈进行极性测试。

本实用新型实施例还提供了一种快速获得电压的极性检测器，包括壳体以及极性检测装置；所述极性检测装置包括升压模块、充电模块、第一控制模块、发射模块、第二控制模块、接收模块；

所述第一控制模块的第一输出端与所述升压模块的输入端连接；所述升压模块的输出端与所述充电模块的输入端连接，所述充电模块的输出端与所述发射模块的输入端连接；所述第一控制模块的第二输出端与所述发射模块的控制端连接；所述发射模块的输出端用于连接电流互感器的一次线圈；

所述接收模块的输入端用于连接电流互感器的二次线圈；所述接收模块的输出端用于连接所述第二控制模块，所述第二控制模块用于接收所述接收模块发出的触发信号。

在本实用新型的可选实施例中，所述壳体上设有控制按钮，所述控制按钮与所述第一控制模块电连接。

在本实用新型的可选实施例中，所述壳体上设有极性指示灯，所述极性指示灯与所述第二控制模块电连接。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种快速获得电压的极性检测装置及极性检测器，通过第一控制模块控制发射模块发送电信号的频率，并通过升压模块和充电模块向发射模块进行快速充电，能够快速得到较高的电压信号和能量激励，进一步提高检测效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的极性检测装置的结构示意图。

图2示出了本实用新型实施例所提供的升压模块的电路示意图。

图3示出了本实用新型实施例所提供的充电模块和发射模块的电路示意图。

图4示出了本实用新型另一实施例所提供的充电模块和发射模块的电路示意图。

图5示出了本实用新型实施例所提供的极性检测器的示意图。

图标：1-极性检测器；10-极性检测装置；110-第一控制模块；120-升压模块；U1-升压芯片；Q1-第一开关管；C1-第一电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；L1-第一电感；130-充电模块；D1-第一二极管；D2-第二二极管；Q2-第二开关管；Q3-第三开关管；Q4-第四开关管；T1-耦合电感；C2-第二电容；C3-第三电容；L2-第二电感；C0-滤波电容；R5-第五电阻；140-发射模块；U2-继电器；Q5-第五开关管；C-储能电容；D3-续流二极管；R6-限流电阻；D4-保护二极管；D5-开关二极管；OUT1-负输出端子；OUT2-正输出端子；150-接收模块；160-第二控制模块；20-壳体；210-控制按钮；220-极性指示灯；2-电流互感器的一次线圈；3-电流互感器的二次线圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

本实施例提供了一种快速获得电压的极性检测装置10，如图1所示，所述极性检测装置10包括升压模块120、充电模块130、第一控制模块110、发射模块140、第二控制模块160、接收模块150。

所述第一控制模块110的第一输出端与所述升压模块120的输入端连接。所述升压模块120的输出端与所述充电模块130的输入端连接，所述充电模块130的输出端与所述发射模块140的输入端连接。所述第一控制模块110的第二输出端与所述发射模块140的控制端连接。所述发射模块140的输出端用于连接电流互感器的一次线圈2。

所述接收模块150的输入端用于连接电流互感器的二次线圈3；所述接收模块150的输出端用于连接所述第二控制模块160，所述第二控制模块160用于接收所述接收模块150发出的触发信号。

其中，所述第一控制模块110、所述第二控制模块160可以是单片机、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，本实施例中，所述第一控制模块110、所述第二控制模块160是单片机。

在进行检测时，所述第一控制模块110开始工作，向所述升压模块120提供启动信号，所述升压模块120、充电模块130能够快速地将输入直流电压信号进行放大、转换，进一步为整个检测装置提供激励信号。所述发射模块140可以存储所述充电模块130提供的能量，在接收到所述第一控制模块110的驱动信号时，可以使得与所述发射模块140连接的电流互感器的一次线圈2中流过电信号，相应的，与所述接收模块150连接的电流互感器的二次线圈3中可以产生感应电信号。所述接收模块150可以将感应电信号送入所述第二控制模块160，所述第二控制模块160可以通过指示灯显示极性检测结果。通过第一控制模块110控制发射模块140发送电信号的频率，并通过升压模块120和充电模块130向发射模块140进行快速充电，能够得到较高的电压信号和能量激励，进一步提高检测效率。

在本实施例中，如图2所示，所述升压模块120包括升压芯片U1、第一开关管Q1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电感L1。其中，所述升压芯片U1可以是SP6648。

所述第一开关管Q1的第一端接入电源信号。所述第一开关管Q1的第二端连接所述升压芯片U1的第三引脚，还通过所述第四电阻R4与所述升压芯片U1的第十引脚连接。

所述第一开关管Q1的第三端通过所述第一电容C1接入电源信号，还依次通过所述第一电阻R1、第二电阻R2接地，还通过所述第一电阻R1与所述升压芯片U1的第二引脚连接。所述第一开关管Q1的第三端还与所述第一电感L1的一端、所述升压芯片U1的第一引脚、所述升压芯片U1的第五引脚连接。

所述第一电感L1的另一端与所述升压芯片U1的第九引脚连接。

所述升压芯片U1的第四引脚通过所述第三电阻R3接地。所述升压芯片U1的第六引脚、第七引脚、第八引脚接地。所述升压芯片U1的第十引脚用于输出升压信号。

其中，所述升压模块120可以将输入直流电压信号进行电压提升，并输出高压直流。在一种实施方式中，所述升压模块120通过所述充电模块130与所述发射模块140连接，通过所述充电模块130对所述发射模块140进行充电。在另一种实施方式中，所述升压模块120可以直接连接所述发射模块140，以此对所述发射模块140进行充电。

在本实施例中，所述充电模块130具有两个储能单元，两个储能单元均可用于向所述发射模块140提供激励信号。实际检测过程中，只需选择一个储能单元与所述发射模块140连接即可。

本实施例中，如图3所示，其中一个储能单元连接第二电容C2，另一个储能单元连接所述发射模块140。所述充电模块130包括第一二极管D1、第二二极管D2、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、耦合电感T1、第二电容C2、第二电感L2、滤波电容C0、第五电阻R5。其中，图3中的“a”、“b”、“C”、“d”均可连接所述第一控制模块110的输出端，以使所述第一控制模块110可根据设定的程序功能分别控制开关管的导通或者截止。

其中一个储能单元中，所述第一二极管D1的阳极与所述升压模块120的第一输出端连接，所述第一二极管D1的阴极通过所述耦合电感T1的第一线圈与所述第二开关管Q2的第一端连接；所述第二开关管Q2的第二端与所述第三开关管Q3的第一端连接；所述第三开关管Q3的第二端与所述滤波电容C0连接，所述滤波电容C0与所述第二电感L2连接，所述第二电感L2与所述第四开关管Q4的第一端连接，所述第四开关管Q4的第二端用于连接所述发射模块140；所述耦合电感T1的第一线圈的非同名端接地。其中，图3中的“·”表示耦合电感T1的同名端。

另一个储能单元中，所述耦合电感T1的第二线圈的同名端与所述第二二极管D2的阳极连接，所述耦合电感T1的第二线圈的非同名端通过所述第二电容C2与所述第二二极管D2的阴极连接。

其中，所述充电模块130采用了逆变器结构，可以同时实现升压与逆变功率转换过程，降低了装置体积，提高了装置的集成度。采用所述充电模块130与所述升压模块120可以实现二次升压。通过对多个开关管的调制可以有效降低开关损耗；采用耦合电感T1进行升压，可以提高升压比和功率转换效率，进一步提高极性检测效率。

在本实施例中，所述发射模块140包括继电器U2、第五开关管Q5、储能电容C、续流二极管D3、限流电阻R6。其中，所述继电器U2有八个引脚，第一引脚和第八引脚是所述继电器U2的电磁线圈的两个引脚，第二、第七引脚是两个常闭节点，第四、第五引脚是两个常开节点，第三、第六引脚是两个公共节点。

所述第五开关管Q5的第一端接电源，所述第五开关管Q5的第二端通过所述限流电阻R6与所述第一控制模块110连接。

所述继电器U2的线圈两端分别连接所述第五开关管Q5的第三端和地，所述继电器U2的线圈还与所述续流二极管D3并联。所述继电器U2的公共节点与所述储能电容C并联，所述继电器U2的常开节点用于与所述储能电容C并联。所述继电器U2的两个常闭节点中，其中一个常闭节点用于连接所述充电模块130，另一个常闭节点接地。

其中，所述第一控制模块110可以通过设定的程序控制输出端的电位变化，以此可以使得所述第五开关管Q5导通或者截止，进一步控制电容的充、放电。在待检测时期，充电模块130的高电压注入所述继电器U2的第二引脚，通过第二、第三引脚和第六、第七引脚两对常闭节点，将高压送至第三、第六引脚，以此对所述储能电容C充电。所述续流二极管D3能够防止继电器U2关闭时产生过高电压损坏其他元件。

在本实施例中，所述发射模块140包括保护二极管D4、开关二极管D5、正输出端子OUT2、负输出端子OUT1。所述开关二极管D5串联于所述继电器U2的一个常开节点与所述正输出端子OUT2之间。所述保护二极管D4反向并联于所述正输出端子OUT2与所述负输出端子OUT1之间。

其中，当断开直流测试电流时，电流互感器的感抗较大。设置所述保护二极管D4，可以使得电流从负输出端子OUT1通过所述保护二极管D4流向所述正输出端子OUT2，再通过所述电流互感器的一次线圈2形成回路，可以避免在所述继电器U2与其他元件之间产生放电拉弧。

在本实施例中，所述接收模块150可以接收到电流互感器的二次线圈3感应到的脉冲电流信号。所述接收模块150包括对称设置的第一回路和第二回路。

所述第一回路和所述第二回路分别用于输出第一触发信号和第二触发信号，以使所述第二控制模块160根据所述触发信号对所述电流互感器的二次线圈3进行极性测试。

所述第一回路包括第七电阻、第八电阻、第六开关管、第六二极管、第七二极管、第八二极管。所述第七电阻、第八电阻分别位于所述第六开关管的基极和集电极；所述第六开关管的集电极与所述第二控制模块160的一个数据采集端连接。所述第七、第八二极管串联后与所述第六二极管并联，之后并联在所述第七电阻和所述第六开关管的发射极两端。所述第二回路包括第九电阻、第十电阻、第七开关管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管。所述第九电阻、第十电阻分别位于所述第七开关管的基极和集电极；所述第七开关管的集电极与所述第二控制模块160的另一个数据采集端连接。所述第十、第十一二极管串联后与所述第九二极管并联，之后并联在所述第九电阻和所述第七开关管的发射极两端。当感应的电流方向为正时，电流流经第一回路内的三个三极管，并向所述第二控制模块160输送第一触发信号；当感应的电流方向为负时，电流流经第二回路内的三个三极管，并向所述第二控制模块160输送第二触发信号。所述第二控制模块160可以连接指示灯，所述第二控制模块160根据接收到的不同触发信号点亮不同的指示灯，以此显示极性检测的结果。

第二实施例

本实施例提供了一种快速获得电压的极性检测装置10，本实施例所述的极性检测装置10与第一实施例所述的极性检测装置10结构类似，两者的区别在于，充电模块130中选用的储能单元不同。

本实施例中，如图4所示，所述充电模块130中的两个储能单元中，其中一个储能单元连接第三电容C3，另一个储能单元用于连接发射模块140。所述充电模块130包括第一二极管D1、第二二极管D2、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、耦合电感T1、第三电容C3、第二电感L2、滤波电容C0、第五电阻R5。其中，图4中的“a”、“b”、“C”、“d”均可连接所述第一控制模块110的输出端，以使所述第一控制模块110可根据设定的程序功能分别控制开关管的导通或者截止。

所述第一二极管D1的阳极与所述升压模块120的第一输出端连接，所述第一二极管D1的阴极通过所述耦合电感T1的第一线圈与所述第二开关管Q2的第一端连接；所述第二开关管Q2的第二端与所述第三开关管Q3的第一端连接；所述第三开关管Q3的第二端与所述滤波电容C0连接，所述滤波电容C0与所述第二电感L2连接，所述第二电感L2与所述第四开关管Q4的第一端连接，所述第四开关管Q4的第二端通过所述第三电容C3与所述耦合电感T1的第一线圈连接。

所述耦合电感T1的第二线圈的同名端与所述第二二极管D2的阳极连接，所述耦合电感T1的第二线圈的非同名端接地；所述第二二极管D2的阴极用于连接所述发射模块140。

其中，通过设置不同匝数比的耦合电感T1可以实现多种升压效果，以此提升功率转换率。

关于本实施例中所述极性检测装置10的其他细节可以进一步参照第一实施例中的相关描述，在此不再赘述。

第三实施例

本实施例提供了一种快速获得电压的极性检测器1，如图5所示，所述极性检测器1包括壳体20以及前述实施例所述的极性检测装置10。所述极性检测装置10包括升压模块120、充电模块130、第一控制模块110、发射模块140、第二控制模块160、接收模块150。

所述第一控制模块110的第一输出端与所述升压模块120的输入端连接；所述升压模块120的输出端与所述充电模块130的输入端连接，所述充电模块130的输出端与所述发射模块140的输入端连接；所述第一控制模块110的第二输出端与所述发射模块140的控制端连接；所述发射模块140的输出端用于连接电流互感器的一次线圈2。

所述接收模块150的输入端用于连接电流互感器的二次线圈3；所述接收模块150的输出端用于连接所述第二控制模块160，所述第二控制模块160用于接收所述接收模块150发出的触发信号。

在本实施例中，所述壳体20上设有控制按钮210，所述控制按钮210与所述第一控制模块110电连接。通过所述控制按钮210可以控制所述第一控制模块110向所述升压模块120或者向所述发射模块140发送驱动信号。

在本实施例中，所述壳体20上设有极性指示灯220，所述极性指示灯220与所述第二控制模块160电连接。其中，所述极性指示灯220可用于显示极性检测结果。在一种实施方式中，可以设置两种不同的极性指示灯220，通过所述极性指示灯220的不同显示颜色区分检测出的极性结果。

本实用新型实施例提供的快速获得电压的极性检测器1，通过采用上述极性检测装置10，通过第一控制模块110控制发射模块140发送电信号的频率，并通过升压模块120和充电模块130向发射模块140进行快速充电，能够快速得到较高的电压信号和能量激励，进一步提高检测效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。