專利名稱：一種用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，屬控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，可以將直流電轉(zhuǎn)換成220V、50Hz的交流電或其它頻率的交流電，以滿足移動用戶或無電地區(qū)對交流電的需要。逆變器可以使用直流蓄電池供電，也可以與發(fā)電機配套使用，在風(fēng)能、太陽能領(lǐng)域逆變器更是不可缺少的設(shè)備。
目前大功率逆變器的使用越來越廣泛，所用直流電池組的容量在增大，內(nèi)含單節(jié)電池的數(shù)量也在增加，電池電壓已升至200V以上，任何一節(jié)電池的性能都可能影響逆變器的正常工作，因此應(yīng)該隨時快速監(jiān)測電池組中每節(jié)電池的電壓。由于每組電池都是串聯(lián)的，雖然一般每節(jié)電池的電壓只有12V，但是在測量每節(jié)電池電壓時，共模電壓是變化的，最高值甚至可能超過200V，所以要想把這些電池電壓直接用帶A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器(MCU)進行測量和處理是困難的，必須去掉這些共模電壓。在大功率逆變器中具有多組電池，電池總數(shù)可達幾十節(jié)，為了能用一個微處理器進行測量和處理這幾十個電壓，必須使這些電壓與微處理器的電源VCC共地。這些共地的電壓經(jīng)過多路模擬開關(guān)分時傳送給微處理器的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端，微處理器就可以隨時監(jiān)測到每節(jié)電池的工作狀態(tài)，給出各種操作和控制指令，完成對逆變器的控制。此外，按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為了提高電池的使用壽命，電池放電電壓下降到電池額定電壓數(shù)值的90％時就應(yīng)終止放電，使電池與負載(逆變器)斷開。每節(jié)電池的泄放電流應(yīng)小于10-5A，其中A是電池容量，如一個10Ah的電池放電終止后的電池泄放電流數(shù)值應(yīng)小于100μA。由于電池測量電路直接跨接在電池兩端，為符合上述要求，電池測量電路消耗的電流要小于規(guī)定的數(shù)值10-5A，或者在放電終止后關(guān)斷測量電路，使電池的泄放電流為0。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種將串聯(lián)的電池電壓轉(zhuǎn)換成共地電壓信號的用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置。
解決上述問題的技術(shù)方案是一種用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，它由取樣電路和線性隔離電壓跟隨器組成；取樣電路由電阻R1、R2組成，電阻R1、R2串接后兩端分別接被測電池的正負極，串聯(lián)節(jié)點為輸出端、接線性隔離電壓跟隨器；線性隔離電壓跟隨器由運放器N1、線性光耦器N2、電阻R3、R5、電容C1組成，運放器N1的正相端接取樣電路的輸出端，前者輸出端經(jīng)電阻R3接光耦器N2的發(fā)光管正極，光耦器N2由光耦器N2A和光耦器N2B組成，兩個光耦器的發(fā)光管串接在一起，光耦器N2A光敏管的集電極接微處理器測量電路中的電源VCC，發(fā)射極為輸出端，連接微處理器測量電路中A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，電阻R5是發(fā)射極輸出負載電阻，它的另一端接微處理器測量電路中的GND，光耦器N2B光敏管的集電極接電源正極、發(fā)射極經(jīng)電阻R4接電源負極，電容C1接在運放器N1的負相端與輸出端之間。
上述用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，它還設(shè)有一個可控開關(guān)，可控開關(guān)采用繼電器或電子模擬開關(guān)，可控開關(guān)接在被測電池的正極端與取樣電路之間。
上述用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，所述可控開關(guān)為電子模擬開關(guān)，它由三極管V1、光耦器N3、電阻R6、R7、R8組成，其中，三極管V1的發(fā)射極接被測電池的正極，集電極接取樣電路的取樣端，基極接光耦器N3光敏管的集電極，光敏管的發(fā)射極接被測電池的負極，光耦器N3發(fā)光管的正極接電池放電信號控制端，負極接微處理器測量電路中的GND，電阻R6為三極管V1的基極偏置電阻，電阻R7為光敏管集電極負載電阻，電阻R8為發(fā)光管限流電阻。
按照本實用新型提供的逆變器電池電壓測量轉(zhuǎn)換裝置可以將串聯(lián)電池中各節(jié)電池的電壓轉(zhuǎn)換成與電池隔離的共地電壓，以便于微處理器測量電路進行測量和處理，轉(zhuǎn)換精度可達1％，且具有線路簡單可靠的優(yōu)點。電路中所加的可控開關(guān)可使電池放電終止后的電池泄放電流為0，有利于電池的保護。


圖1是本實用新型的電原理框圖；圖2是電原理圖。
具體實施方式
本實用新型的關(guān)鍵之處是要把電池組中非共模電壓線性地轉(zhuǎn)換成與MCU供電電源共地的電壓，這就需要設(shè)計一種線性隔離的電壓轉(zhuǎn)換電路。從圖中可以看到，電路的主要部分由取樣電路2和線性隔離電壓跟隨器3組成。取樣電路2由電阻R1、R2組成，它的輸出接線性隔離電壓跟隨器3。選擇電阻R1、R2的阻值時，應(yīng)使輸出電壓即電壓R2上的壓降在微處理器的A/D轉(zhuǎn)換器的允許范圍之內(nèi)，同時考慮到放電終止時的電流要求，它們的阻值應(yīng)足夠大。
線性隔離電壓跟隨器3由運放器N1、線性光耦器N2、電阻R3、R4、R5、電容C1、C2組成。它的作用是輸出一個隔離電壓，并與微處理器的電源共地。運放器N1采用低功耗運放器，本實施例采用的型號為TLV27L1、LM324等。光耦器N2可采用集成線性光耦器，如LOC210等型號，但成本較高，本實施例采用集成在一塊硅片上的兩個普通光耦器，型號為TLP521-2，在圖中編號為N2A、N2B。采用兩個光耦器可以解決兩個不共地電路的平衡問題。連接時運放器N1的輸出端接光耦器N2A發(fā)光管的正極，光耦器N2A光敏管的發(fā)射極為輸出端，其信號用于輸出至微處理器的A/D轉(zhuǎn)換器，以便進行處理。光耦器N2B發(fā)光管與N2A發(fā)光管相串接，光耦器N2B光敏管的集電極接電源正極，發(fā)射極經(jīng)負載電阻R4接地，同時，并接于運放器N1的負相端。電阻R5是光耦器N2A光敏管發(fā)射極輸出負載電阻，它的另一端接GND。電容C1用來消除運放器N1的振蕩電壓。電容C2用以濾除外部干擾。
圖中VCC為MCU測量電路中的電源正極符號、GND為接地符號。
為了消除放電后的電流消耗，本實用新型還設(shè)計了一個可控開關(guān)4，可控開關(guān)4接在被測電池1的正極端與取樣電路2之間，可以由繼電器或電子模擬開關(guān)組成。本實施例采用電子模擬開關(guān)，由三極管V1、光耦器N3、電阻R6、R7、R8組成，三極管V1也可以采用P溝道場效應(yīng)管。V1的發(fā)射極接被測電池1的正極，集電極接取樣電路2的取樣端，基極接光耦器N3光敏管的集電極，光敏管的發(fā)射極接被測電池1的負極，發(fā)光管的正極接電池放電信號控制端，負極接地。當(dāng)放電終止信號到來時，光耦器N3的光敏管截止，V1也截止，取樣電路2和線性隔離跟隨器3與電池斷開而不消耗電流，使電池放電終止時的泄放電流為0，有利于電池的保護。
當(dāng)增設(shè)可控開關(guān)4后就不再要求轉(zhuǎn)換電路是低功耗的。因此取樣電路2的電阻R1和R2的阻值不用取得過高。線性隔離電壓跟隨器3中運放N1也可采用普通的低成本運放，如LM324等。而通過光耦器N2中電流的取值也可以增大以改善光耦的線性度。
權(quán)利要求1.一種用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于它由取樣電路[2]和線性隔離電壓跟隨器[3]組成；取樣電路[2]由電阻R1、R2組成，電阻R1、R2串聯(lián)連接，串聯(lián)后兩端分別接被測電池[1]的正負極，串聯(lián)節(jié)點為輸出端、接線性隔離電壓跟隨器[3]；線性隔離電壓跟隨器[3]由運放器N1、線性光耦器N2、電阻R3、R5、電容C1組成，運放器N1的正相端接取樣電路[2]的輸出端，前者輸出端經(jīng)電阻R3接光耦器N2的發(fā)光管正極，光耦器N2由光耦器N2A和光耦器N2B組成，兩個光耦器的發(fā)光管串接在一起，光耦器N2A光敏管的集電極接微處理器測量電路中的電源VCC，發(fā)射極為輸出端，連接微處理器測量電路中A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，電阻R5是發(fā)射極輸出負載電阻，它的另一端接微處理器測量電路中的GND，光耦器N2B光敏管的集電極接電源正極、發(fā)射極經(jīng)電阻R4接電源負極，電容C1接在運放器N1的負相端與輸出端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于它還設(shè)有一個可控開關(guān)[4]，可控開關(guān)[4]采用繼電器或電子模擬開關(guān)，所述可控開關(guān)[4]接在被測電池[1]的正極端與取樣電路[2]之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述可控開關(guān)[4]為電子模擬開關(guān)，它由三極管V1、光耦器N3、電阻R6、R7、R8組成，其中，三極管V1的發(fā)射極接被測電池[1]的正極，集電極接取樣電路[2]的取樣端，基極接光耦器N3光敏管的集電極；光敏管的發(fā)射極接被測電池[1]的負極，光耦器N3的發(fā)光管正極接電池放電信號控制端，負極接微處理器測量電路中的GND，電阻R6為三極管V1的基極偏置電阻，電阻R7為光敏管集電極負載電阻，電阻R8為發(fā)光管限流電阻。
專利摘要一種用于逆變器電池電壓測量的轉(zhuǎn)換裝置，屬控制技術(shù)領(lǐng)域，用于解決將逆變器串聯(lián)電池中各節(jié)電池電壓信號的轉(zhuǎn)換問題。其技術(shù)方案是它由取樣電路和線性隔離電壓跟隨器組成，取樣電路由電阻R1、R2串聯(lián)組成，串接點為輸出端；線性隔離電壓跟隨器由運放器N1、線性光耦器N2、電阻R3、R5、電容C1組成，信號由運放器N1處理后送光耦器N2隔離，光耦器隔離后的信號為輸出至微處理器測量電路、并與MCU電源共地的電壓信號。本裝置具有線路簡單可靠的優(yōu)點，轉(zhuǎn)換精度可達1％。
文檔編號H02J7/00GK2718594SQ20042001605
公開日2005年8月17日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者金巨寶 申請人:金巨寶