专利名称：光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？榈闹谱鞣椒�
技术领域：
本实用新型涉及三相电网电压采样�？椋绕渖婕耙恢止夥姹淦骰蚍缒鼙淞髌飨低呈褂玫娜嘟涣鞯缪共裳？�。
背景技术：
光伏发电技术就是利用太阳能电池有效吸收太阳光能，并使之转化为电能。在光伏逆变器含并网功能的产品中，要求并网电压频率、相位、幅值必须与电网电压频率、相位、幅值保持一致，特别是三相电网系统中，有更可靠的要求，因此，设计一种工作稳定可靠的光伏逆变器三相交流电压采样�？椋Ｖげ⑼钡缪蛊德�、相位、幅值与电网电压频率、相位、幅值一致，对于含并网功能的光伏逆变器安全稳定运行具有十分重要的意义。目前，光伏逆变器上常用的交流电网电压采样电路形式比较多，主要包括I)含降压隔离变压器的采样形式；2)含电流变比为1:1的电流互感器的采样形式；3)差分电路采样形式。上述交流电网电压采样电路在运用于三相光伏系统中时，通常是选择三个单体采样电路组合在一起，三个单体米样电路输入端分别连接三相光伏系统中的每一相线路，输出端连接微处理器，三个单体采样电路分别配置一路信号过零捕获电路，这样接线复杂，占用的微处理器接口较多，成本相对较高。
发明内容有鉴于此，本实用新型提供一种光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？�。本实用新型的技术方案如下一种光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？椋║相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路，还包括U相过零捕获电路或V相过零捕获电路或W相电网过零捕获电路中的任意一种电路。其中，所述U相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路分别具有零线输入端及火线输入端，三采样电路零线输入端连接在一起，火线输入端分别连接U相电网、V相电网及W相电网，三个采样电路的输出端分别连接处理器；所述U相过零捕获电路或V相过零捕获电路或W相电网过零捕获电路输入端连接交流电网对应的该相电网火线，输出端连接微处理器。具体的，所述U相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路采用含降压隔离变压器采样电路或含电流互感器采样电路或差分采样电路中的任意一种或几种。优选的，所述U相或V相或W相电网电压采样电路均包括一电流互感器及精密双通道运放器；各互感器的2脚相连，各电网电压经限流电阻产生一定电流，该电流信号经电流互感器原边，在电流互感器次级产生同样大小的电流信号，再经过采样电阻输入精密双通道运放的反向输入端，则在精密双通道运放的输出端产生一定幅值的双极性交流正弦波电压，该双极性交流正弦波电压经过电阻转换为单极性正弦波信号，输出给处理器芯片的AD转换通道输入口采样，由处理器芯片计算得到对应相的电网电压幅值。优选的，所述过零捕获电路包括一运放和一比较器，电网电压采样电路产生的双极性交流正弦波电压同时输出，经过该运放进行等值反向，反向后的信号经过保护电阻和滤波电容输入到该比较器同相输入端，使其与比较器的反向输入端的零电位进行比较后输出，在该比较器输出端接上拉电阻，则该比较器输出端产生与电网电压同相的方波信号，供给处理器芯片的捕获口进行捕获，处理器芯片根据捕获的信号计算分别得到电网电压的相位和频率。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于在三相光伏逆变器系统或风能变流器系统中，本实用新型提供的三相电网电压采样模块在采样信号的输入端可减少三根电网N线的接入，减少了系统装配工作量和错误接线的可能性；另外，三路电压采样电路可只配置一路过零捕获电路，使得主处理器芯片的控制对象减少，只需控制一路并网电压的频率、相位、幅值与电网电压的频率、相位、幅值保持一致；电路简洁，减少PCB面积。·
图I为本实用新型第一实施例�？榻峁故疽馔迹煌�2为本实用新型第二实施例�？榻峁故疽馔迹煌�3为本实用新型第三实施例�？榻峁故疽馔迹煌�4为本实用新型第四实施例�？榻峁故疽馔迹煌�5为本实用新型具体实施例电路原理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。如图I所示，为所述光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？榈牡谝皇凳├瞿？榘║相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路及U相电网过零捕获电路。其中各相电网电压送至各自的采样电路输入端，经过采样电路处理后送至处理器芯片的模数转换通道，由处理器计算后得到各相电网电压的幅值。其中U相的采样信号还送至U相电网过零捕获电路，由该捕获电路获得U相电网的信号送至处理器芯片的捕获通道，由处理器芯片计算后得到U相电网的频率和相位，根据三相电网相位相差120度的特性，可得到各相电网电压的频率和相位。参见图2，为本实用新型第二实施例组成示意框图，与第一实施例的不同是过零捕获电路选择V相电网采样信号，经过V相过零捕获电路产生V相的过零捕获信号，最后由处理器芯片计算处理得到各相电网电压的频率和相位。参见图3，为本实用新型第三实施例，与第二实施例的不同是过零捕获电路选择W相采样信号，经过W相过零捕获电路产生W相的过零捕获信号，最后由处理器芯片计算处理得到各相电网电压的频率和相位。参见图4，为本实用新型第四实施例，与前三个实施例的不同是过零捕获电路设置
u、v、w三相，三相电网电压经过各相过零捕获电路产生各相的过零捕获信号，最后由处理器芯片采集得到各相电网电压的频率和相位。在三相电网电压不平衡时，此方法可以增加光伏逆变器系统或风能变流器系统的稳定性。参见图5，为本实用新型一具体实施例电路原理示意图。该实施例中，所述采样模块包括电网电压采样电路，每一项电网电压采样电路均包括一电流互感器及一精密双通道运放器，所述电流互感器次级线圈两端之间连接有保护电阻，精密双通道运放反向输入端与输出端之间连接有补偿电容。如图，其中互感器T1、T2、T3的2脚相连，U相电网电压经限流电阻Rl和R2产生小于2mA的电流，此电流信号经过精密型电流互感器Tl，在Tl的次级产生与原边同样大小的电流信号，再经过采样电阻R5、精密双通道运放Al A，在AlA的I脚产生-3. 3V到+3. 3V的双极性交流正弦波电压，该正弦波电压经过电阻R9、RlO转换为(T3. 3V正弦波信号，提供给处理器芯片的AD转换通道输入口采样，由处理器芯片计算得到U相电网电压的幅值。图中Cl为补偿电容，电阻R3用于保护电流互感器。另一方面，Al的I脚产生的双极性交流正弦波电压还经过电阻R6、R7和运放AlB进行等值反向，使Al的7脚输出与U相电网电压同相位的电压信号，该信号经过保护电阻R8和滤波电容C3引入到比较器CMl的输入端2脚，与3脚的零电位进行比较，CMl输出端接上拉电阻R12，则在比较器CMl的输出端产生与电网电压同相的方波信号提供给处理器芯片的捕获口进行捕获，处 理器芯片根据捕获到的信号计算得到其它电网电压的相位和频率。图中电阻Rll和二极管Dl作为补偿电路。所述比较器CMl同相输入端与输出端之间接有补偿电路，该补偿电路包括电阻R11、二极管D1，电阻Rll—端接比较器CMl同相输入端、另一端接二极管Dl负极，二极管Dl正极接比较器CMl输出端。同理，V相电网电压经限流电阻R13和R14产生小于2mA的电流，此电流信号经过精密型电流互感器T2，在T2的次级产生与原边同样大小的电流信号，再经过采样电阻R17，精密双通道运放A2B，在A2的7脚产生-3. 3V到+3. 3V的双极性交流正弦波电压，其中电容C4做补偿，电阻R15做电流型互感器的保护。产生的双极性交流正弦波电压经过电阻R18、R19转换为(T3. 3V正弦波信号，提供给处理器芯片的AD转换通道输入口采样，处理器芯片根据采样信号计算得到U相电网电压的幅值。W相电网电压经限流电阻R20和R21产生小于2mA的电流，此电流信号经过精密型电流互感器T3，在T3的次级产生与原边同样大小的电流信号，再经过采样电阻R24，精密双通道运放A2的A部分，在A2的I脚产生-3. 3V到+3. 3V的双极性交流正弦波电压，其中电容C5做补偿，电阻R22做电流型互感器的保护。产生的双极性交流正弦波电压经过电阻R25、R26转换为(T3. 3V正弦波信号，提供给处理器芯片的AD转换通道输入口采样，处理器芯片根据采样信号计算得到U相电网电压的幅值。本实用新型所述的三相电网电压采样�？椋视糜诠夥姹淦飨低臣胺缒鼙淞髌飨低持校乇鸲杂诤⑼δ艿墓夥姹淦骱头缒鼙淞髌飨低常梢缘玫胶芎玫挠τ�。本实用新型除图5所示实施例外，还可以采用降压隔离变压器形式、差分采样电路形式、等同或等效变换电路结构形式的采样电路，其输入、输出端连接方式与本实用新型相同的三相电网电压采样�？椋粲诒臼涤眯滦偷谋；し段А�
权利要求1.一种光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样模块，包括U相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路；其特征在于，所述U相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路分别具有零线输入端及火线输入端，三采样电路零线输入端连接在一起，火线输入端分别连接U相电网、V相电网及W相电网，三个采样电路的输出端分别连接处理器； 还包括U相过零捕获电路或V相过零捕获电路或W相电网过零捕获电路中的任意一种电路或二种电路； 所述U相过零捕获电路或V相过零捕获电路或W相电网过零捕获电路输入端连接交流电网对应的该相电网火线，输出端连接微处理器。
2.根据权利要求I所述的光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？椋涮卣髟谟冢鯱相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路采用含降压隔离变压器的采样电路或含电流互感器的采样电路或差分采样电路中的任意一种或 几种。
3.根据权利要求I所述的光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？椋涮卣髟谟冢鯱相或V相或W相电网电压采样电路均包括一电流互感器及精密双通道运放器； 各互感器的2脚相连，各相电网电压经限流电阻产生一定电流，该电流信号经电流互感器原边，在电流互感器次级产生同样大小的电流信号，再经过采样电阻输入精密双通道运放的反向输入端，则在精密双通道运放的输出端产生一定幅值的双极性交流正弦波电压，该双极性交流正弦波电压经过电阻转换为单极性正弦波信号，输出给处理器芯片的AD转换通道输入口，由处理器芯片计算得到对应相的电网电压幅值。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？椋涮卣髟谟冢龅缌骰ジ衅鞔渭断呷α蕉酥淞佑斜；さ缱瑁芩ǖ涝朔欧聪蚴淙攵擞胧涑龆酥淞佑胁钩サ缛�。
5.根据权利要求I所述的光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样模块，其特征在于，所述过零捕获电路包括运放AlB和比较器CM1，电网电压采样电路产生的双极性交流正弦波电压输出经过电阻R6、R7和运放AlB进行等值反向，反向后的信号经过保护电阻R8和滤波电容C3输入到比较器CMl同相输入端，使其与比较器CMl的反相输入端的零电位进行比较后输出，比较器CMl输出端接上拉电阻R12，则比较器CMl输出端产生与电网电压同相的方波信号，供给处理器芯片的捕获口进行捕获，处理器芯片根据捕获信号计算分别得到三相电网电压的相位和频率。
6.根据权利要求5所述的光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？椋涮卣髟谟冢霰冉掀鰿Ml同相输入端与输出端之间接有补偿电路，该补偿电路包括电阻R11、二极管D1，电阻Rll —端接比较器CMl同相输入端、另一端接二极管Dl负极，二极管Dl正极接比较器CMl输出端。
专利摘要本实用新型涉及光伏逆变器及风能变流器系统三相电网电压采样�？椋║相电网电压采样电路、V相电网电压采样电路、W相电网电压采样电路和任意一相过零捕获电路。各相电网电压采样电路用于将电网电压转换为适合处理器芯片进行AD转换的电压信号，过零捕获电路用于将对应的该相电网的过零点信号转换为数字电平送给处理器的捕获单元。其中三相电网的输入部分只需连接U、V、W三根火线的输入，不需要连接零线，输出部分的过零捕获电路只需要一相的过零捕获。本实用新型可以使处理器方便准确的计算出三相电网电压的幅值、相位和频率，实现三相并网锁相，可以减少系统的采样接线数量和误接线的概率，减少PCB的面积。
文档编号G01R25/00GK202486207SQ201220113838
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者卢文, 朱昌亚, 洪光岱 申请人:天宝电子(惠州)有限公司, 惠州天能源逆变技术有限公司
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