多电平采样电路、检测设备及变流器的制作方法

本申请属于电力电子，尤其涉及一种多电平采样电路、检测设备及变流器。

背景技术：

1、随着新能源技术的快速发展，电力电子转换技术在能源变革中的应用愈发广泛。由于具备开关应力小、输出信号纹波率低、损耗小等诸多优点，光伏、风电变流器中的三电平或者五电平等多电平变流器发展迅速。在多电平变流器中，半导体开关器件一般承受着多电平电压应力。在开关的开通、关断过程中，存在导通压降、1/4母线电压、半母线电压、全母线电压等电压形式。为了详细检测开关器件的电压应力，其电压形式以及具体电压幅值一直是其应力特性监控的重点。

2、专利cn201910395515.9中提出了一种功率半导体器件导通压降的在线测量电路。该专利中提出的电压检测电路为两半导体开关器件串联。通过待测器件不同电平时两开关的驱动端电位的自调节，实现电压采样端等效电阻的变换。该专利提出的技术方案只能实现待测器件导通时压降的检测，排除了开关关断时高电压的干扰。其原理决定了，该测试方法无法实现开关关断时多电平高压的采样，使用范围受限。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种多电平采样电路、检测设备及变流器，将原本宽范围的多电平电压降低为幅度很小的电压区间，提高了采样精度，且实现成本低。

2、第一方面，本申请提供了一种多电平采样电路，包括多路采样电路，各采样电路均与待测器件并联，待测器件具有多个电压应力范围，采样电路包括：

3、分压单元，与待测器件并联，且配置为按照设定分压比对待测器件的电压进行分压采样，提供采样电压；

4、稳压单元，与分压单元的输出端耦接；

5、二极管，二极管的阳极与分压单元的输出端耦接；

6、各采样电路中的二极管的阴极相互耦接，各采样电路中的分压单元具有不同的设定分压比；

7、各电压应力范围以从小到大的顺序，各采样电路以设定分压比从大到小的顺序，在待测器件的电压处于第n个电压应力范围内，第n个采样电路进入输出状态对采样电压进行输出。

8、根据本申请的多电平采样电路，通过不同的采样电路对待测器件在不同电平下检测，由于电平越高，采样电路的分压比越小，将采样电压的输出范围缩小，将原本宽范围的多电平电压降低为幅度很小的电压区间，提高了采样精度；同时各采样电路不需要额外的控制，简化了采样电路，实现成本更低。

9、根据本申请的一个实施例，分压单元包括串联的第一分压单元和第二分压单元，第一分压单元的第一端与待测器件的第一端耦接，第二分压单元的第一端与待测器件的第二端耦接，稳压单元与第二分压单元并联，二极管与稳压单元串联；

10、其中，待测器件的第一端的电位高于待测器件的第二端的电位。

11、根据本申请的一个实施例，第一分压单元包括第一电阻，第二分压单元包括第二电阻，第一电阻的第一端与待测器件的第一端耦接，第二电阻的第一端与待测器件的第二端耦接，第一电阻的第二端分别与第二电阻的第二端和二极管的阳极耦接。

12、根据本申请的一个实施例，稳压单元包括稳压管，

13、稳压管的阳极与第二电阻的第一端耦接，稳压管的阴极分别与第一电阻的第二端、第二电阻的第二端和二极管的阳极耦接。

14、根据本申请的一个实施例，设定分压比越大的采样电路中的稳压单元的稳压值越小。

15、根据本申请的一个实施例，各采样电路中的二极管的导通压降相同。

16、根据本申请的一个实施例，第n-1个采样电路的稳压值小于第n个采样电路的设定分压比和第n个电压应力范围的最小值的乘积与二极管的导通压降的差值。

17、根据本申请的一个实施例，待测器件具有的电压应力范围的数量与采样电路的路数相同。

18、第二方面，本申请提供了一种检测设备，包括根据前述的多电平采样电路。

19、第三方面，本申请提供了一种变流器，包括逆变电路和根据前述的多电平采样电路，逆变电路包括开关管，开关管作为被测器件与多电平采样电路耦接。

20、根据本申请的检测设备和变流器，通过不同的采样电路对待测器件在不同电平下检测，由于电平越高，采样电路的分压比越小，将采样电压的输出范围缩小，将原本宽范围的多电平电压降低为幅度很小的电压区间，提高了采样精度；同时各采样电路不需要额外的控制，简化了采样电路，实现成本更低。

21、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种多电平采样电路，其特征在于，包括多路采样电路，各所述采样电路均与待测器件并联，所述待测器件具有多个电压应力范围，所述采样电路包括：

2.根据权利要求1所述的多电平采样电路，其特征在于，所述分压单元包括串联的第一分压单元和第二分压单元，所述第一分压单元的第一端与所述待测器件的第一端耦接，所述第二分压单元的第一端与所述待测器件的第二端耦接，所述稳压单元与所述第二分压单元并联，所述二极管与所述稳压单元串联；

3.根据权利要求2所述的多电平采样电路，其特征在于，所述第一分压单元包括第一电阻，所述第二分压单元包括第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述待测器件的第一端耦接，所述第二电阻的第一端与所述待测器件的第二端耦接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端和所述二极管的阳极耦接。

4.根据权利要求3所述的多电平采样电路，其特征在于，所述稳压单元包括稳压管，

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多电平采样电路，其特征在于，所述设定分压比越大的所述采样电路中的所述稳压单元的稳压值越小。

6.根据权利要求5所述的多电平采样电路，其特征在于，各所述采样电路中的所述二极管的导通压降相同。

7.根据权利要求6所述的多电平采样电路，其特征在于，第n-1个所述采样电路的稳压值小于第n个所述采样电路的所述设定分压比和第n个所述电压应力范围的最小值的乘积与所述二极管的导通压降的差值。

8.根据权利要求1-4所述的多电平采样电路，其特征在于，所述待测器件具有的所述电压应力范围的数量与所述采样电路的路数相同。

9.一种检测设备，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的多电平采样电路。

10.一种变流器，其特征在于，包括逆变电路和根据权利要求1-8中任一项所述的多电平采样电路，所述逆变电路包括开关管，所述开关管作为被测器件与所述多电平采样电路耦接。

技术总结
本申请公开了一种多电平采样电路、检测设备及变流器，属于电力电子技术领域。多电平采样电路包括多路采样电路，待测器件具有多个电压应力范围，采样电路包括：分压单元，配置为按照设定分压比对待测器件的电压进行分压采样，提供采样电压；稳压单元，与分压单元的输出端耦接；二极管，二极管的阳极与分压单元的输出端耦接；各采样电路中的二极管的阴极相互耦接，各采样电路中的分压单元具有不同的设定分压比；各电压应力范围以从小到大的顺序，各采样电路以设定分压比从大到小的顺序，在待测器件的电压处于第N个电压应力范围内，第N个采样电路进入输出状态对采样电压进行输出。采样精度高，且实现成本低。

技术研发人员：王鼎奕,王圣明,张凯暾,程功,苏艳锋
受保护的技术使用者：恒钧检测技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16