一種直流高壓隔離檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，特別涉及一種直流高壓隔離檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力電子領(lǐng)域，直流高壓輸出端特別是千伏級高壓的采樣檢測成為行業(yè)的一大難題。既要解決輸出端高壓跟控制端低壓的隔離問題，又要保證采樣的精度，如若不隔離，低壓端容易串入高壓干擾，導致工作異常甚至燒毀電路;傳統(tǒng)的隔離手段又受器件的隔離耐壓限制無法做到采樣過高的直流電壓。
[0003]傳統(tǒng)的直流高壓檢測，常用的方法有:
1.電阻直接分壓。此方法無法實現(xiàn)隔離，存在上述非隔離所帶來的所有風險，而且此方法對電阻的精度、耐壓、功率等要求較高。采樣精度主要受采樣電阻的精度影響，要想得到較高的采樣精度，則必須采用精度較高的精密電阻;假設被采樣電壓為kv級，則上端的分壓電阻R1耐壓至少kv級，通常需要多個電阻串聯(lián)；當分壓后需接穩(wěn)壓管或放大器等需要一定的電流維持的情況，則對上端分壓電阻的功率提出較高要求；同時滿足精度、耐壓、功率等要求的電阻極少，因此，此方法不推薦使用。
[0004]2.第三繞組法。此方法為給變壓器增加一個輔助繞組，對輔助繞組進行采樣反饋并穩(wěn)壓。因為主繞組為非控制狀態(tài)，負載調(diào)整率會比較差，且此方法只適用于對該電源本身，無法檢測外部設備電壓；同時，該方法也只適用于恒壓輸出的電源，無法實現(xiàn)恒流輸出電路的采樣。
[0005]3.電壓霍爾采樣?；魻柶骷且环N采用半導體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件，如果在輸入端通入控制電流，當有一磁場穿過器件感磁面，則在輸出端得到霍爾電勢，而電壓霍爾則是在原邊串聯(lián)一個固定的高精度電阻，當接被測電壓時，原邊會得到與被測電壓按比例對應的電流，同時在輸出端得到與被測電壓按比例對應的霍爾電勢，因此可以得出被測電壓大小。此種方法精度高且安全可靠，但體積大、成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設計合理，具有隔離、高精度、低成本等特點的直流高壓隔離檢測方法。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明是一種直流高壓隔離檢測方法，其特點是，設有反激變壓器，反激變壓器由原邊勵磁繞組、次邊檢測繞組及采樣繞組組成;原邊勵磁繞組的一端與直流電源相接，另一端與主開關(guān)管相接，主開關(guān)管與脈沖驅(qū)動單元相接，通過主開關(guān)管將直流電壓斬波成脈沖電壓，實現(xiàn)反激變壓器的耦合，原邊勵磁繞組的兩端設有用于鉗位變壓器次級反射電壓保護主開關(guān)管的原邊鉗位電路;次邊檢測繞組的兩端設有次邊檢測電路，所述的次邊檢測電路由二極管D1和電容C1組成，被檢測單元的兩端接在電容C1的兩端;采樣繞組的兩端設有將耦合的脈沖信號整流濾波成相對平滑的直流電壓的次邊整流濾波電路，所述的次邊整流濾波電路由二極管D2、電容C2及電阻R2組成，電阻R2的兩端設有電壓表；
被檢測單元的電壓記SVi，其最大值記為Vkma?，次邊檢測繞組N2的電壓記為VN2，二極管D1壓降記為VD1，采樣繞組N3電壓記為VN3，二極管D2壓降記為VD2，采樣輸出電壓記為V2，采樣繞組N3與次邊檢測繞組N2之間的電壓關(guān)系設定為Vn3 =Vn2 /n，其中，η為次邊檢測繞組N2與采樣繞組N3兩個繞組匝數(shù)的比值；
當VN2< Vi+Vdi時，二極管D1處于截止狀態(tài)，VN2受VCC、N1及占空比決定，與被檢測單元的電壓無關(guān)，此時無法實現(xiàn)檢測電壓的目的；
當Vn2> Vi+Vdi時，二極管D1處于導通狀態(tài)，此時Vn2= Vi+Vdi，Vn2被被檢測單元的電壓鉗位;若保持VN2 > Vl(MAX)+VDl，便可實現(xiàn)VN2始終跟隨被檢測單元的電壓Vl變化；
因為VN3 = VN2 /n，則VN3 = (Vi+VDi)/n，所以V2= VN3- VD2=(Vl+VDl)/n - VD2
因為ViS遠大于VD1，所以乂^可以忽略，并通過變壓器繞組設計將V2設定在大于10倍VD2的量級，可忽略VD2的影響，因此，上式可簡化為V2 =Vi /η；
可見，采樣輸出電壓％與被測單元的電壓Vi成比例關(guān)系，實現(xiàn)了精確檢測被檢測單元電壓的目的。
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案進一步實現(xiàn)，所述的反激變壓器采用三明治繞組法，反激變壓器設有內(nèi)外兩層原邊勵磁繞組，次邊檢測繞組與采樣繞組置于內(nèi)外層的原邊勵磁繞組之間，次邊檢測繞組的繞線匝數(shù)大于采樣繞組的繞線匝數(shù)，次邊檢測繞組包裹在采樣繞組外。
[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案進一步實現(xiàn)，所述的二極管D2為肖特基二極管。
[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案進一步實現(xiàn)，所述的原邊鉗位電路由二極管D3、電容C3、電阻R1組成。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設由原邊勵磁繞組、次邊檢測繞組及采樣繞組組成的反激變壓器，具有良好的隔離作用，通過反激變壓器的繞制及低壓降二極管的選擇，依據(jù)繞組之間的比例關(guān)系，獲得高精度的檢測電壓;設次邊整流濾波電路，將耦合的脈沖信號整流濾波成相對平滑的直流電壓，不易產(chǎn)生干擾;設脈沖驅(qū)動單元，耦合傳輸了信號，其設計合理，操作方便，簡單實用，滿足了直流高壓檢測的安全、隔離、高精度、低成本、體積小及不易產(chǎn)生干擾等特點。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下參照附圖，進一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。
[0014]參照圖1，一種直流高壓隔離檢測方法，設有反激變壓器，反激變壓器由原邊勵磁繞組N1、次邊檢測繞組N2及采樣繞組N3組成；原邊勵磁繞組N1的一端與直流電源相接，另一端與主開關(guān)管Q1相接，主開關(guān)管Q1與脈沖驅(qū)動單元3相接，通過主開關(guān)管Q1將直流電壓VCC斬波成脈沖電壓，實現(xiàn)反激變壓器的耦合，原邊勵磁繞組N1的兩端設有用于鉗位變壓器次級反射電壓保護主開關(guān)管Q1不因過壓而擊穿的原邊鉗位電路，原邊鉗位電路由二極管D3、電容C3、電阻R1組成;次邊檢測繞組N2的兩端設有次邊檢測電路，所述的次邊檢測電路由二極管D1和電容C1組成，被檢測單元1的兩端