一種多點檢測直流電壓的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多點檢測直流電壓的裝置和方法，裝置包括恒流源模塊、消磁模塊、檢測模塊、多點采樣模塊和選路模塊，恒流源模塊定時向多點采樣模塊注入穩(wěn)定的電流，消磁模塊定時對多點采樣模塊進行消磁，多點采樣模塊設置多個變壓器，變壓器的初級連接檢測模塊，變壓器的次級連接直流負載，檢測模塊檢測變壓器初級繞組電壓，根據變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定直流負載的電壓，選路模塊通過開關控制變壓器初級繞組的通斷。本發(fā)明通過選路器件控制多個電壓檢測電路的通斷，而直流負載和電壓檢測電路又通過變壓器進行隔離，所有的電路控制部分都位于變壓器的初級，使直流負載不會受初級信號的影響，實現了高精度、低成本的多點直流電壓檢測。
【專利說明】一種多點檢測直流電壓的裝置和方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流電壓檢測【技術領域】，具體涉及一種多點檢測直流電壓的裝置和方 法。

【背景技術】
[0002] 蓄電池由于其儲能特性，目前已廣泛用于汽車、不間斷電源系統（UPS)、應急電源 系統（EPS)等供電系統中。在外部電能中斷時，配備蓄電池的供電系統需要其在此關鍵時 刻給外部提供電能；蓄電池因而成為供電安全的最后保障。然而由于蓄電池為易耗損物品， 為保障需要蓄電池供電的關鍵時刻，蓄電池可正常提供電能；供電系統則需配置電池巡檢 單元對蓄電池狀態(tài)進行檢測，盡早診斷定位異常蓄電池并及時更換異常蓄電池。電池巡檢 的關鍵在于電池電壓檢測技術。在多電池的電壓檢測中，由于不同電池的具有不同"地"電 平，電壓非隔離檢測方法難以應用，而現有技術電池巡檢的電壓隔離檢測技術達到的檢測 精度過低，不能滿足供電安全的要求。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種多點檢測直流電 壓的裝置和方法，克服現有技術電池巡檢的電壓隔離檢測技術達到的檢測精度過低，不能 滿足供電安全要求的缺陷。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案為：
[0005] -種多點檢測直流電壓的裝置，包括恒流源模塊、消磁模塊、檢測模塊、多點采樣 模塊和選路模塊，該恒流源模塊用于定時向該多點采樣模塊注入穩(wěn)定的電流，該消磁模塊 用于定時對該多點采樣模塊進行消磁，該多點采樣模塊用于設置多個變壓器，該變壓器的 初級連接該檢測模塊，該變壓器的次級連接直流負載，該檢測模塊用于檢測該變壓器初級 繞組電壓，根據該變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定該直流負載的電壓，該選路模塊 用于通過開關控制該變壓器初級繞組的通斷。
[0006] 根據本發(fā)明的實施例，該消磁模塊包括串聯的開關元件和耗能元件。
[0007] 根據本發(fā)明的實施例，該恒流源模塊包括電壓比較器，該電壓比較器的輸出端連 接場效應管，該電壓比較器的輸入端連接電壓分配電阻，該電壓分配電阻連接開關元件。
[0008] 根據本發(fā)明的實施例，該選路模塊設為多選一控制器件。
[0009] 根據本發(fā)明的實施例，該檢測模塊包括模數轉換器件。
[0010] 根據本發(fā)明的實施例，該直流負載包括電池，在該變壓器和該電池之間設置有單 向導通元件。
[0011] 一種多點檢測直流電壓的方法，包括步驟：
[0012] A1、設置多個變壓器，每個該變壓器的次級連接被檢測的直流負載；
[0013]A2、每個該變壓器的初級連接同一恒流源、消磁電路和檢測電路；
[0014]A3、選通需檢測電壓的一路該變壓器的初級繞組；
[0015]A4、按照一定的邏輯時序向該變壓器的初級繞組注入電流，對該初級繞組的電壓 進行檢測以及對該變壓器進行消磁；
[0016]A5、根據該變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定該直流負載的電壓；
[0017] △6、重復步驟43、八4、八5。
[0018] 根據本發(fā)明的實施例，該恒流源、該消磁電路和該檢測電路各設置有開關元件以 實現該邏輯時序。
[0019] 根據本發(fā)明的實施例，通過微處理器、CPLD器件或者FPGA器件選通該變壓器的初 級繞組。
[0020] 實施本發(fā)明的技術方案，具有以下有益效果：本發(fā)明通過選路器件控制多個電壓 檢測電路的通斷，而直流負載和電壓檢測電路又通過變壓器進行隔離，所有的電路控制部 分都位于變壓器的初級，使直流負載不會受初級信號的影響，實現了高精度、低成本的多點 直流電壓檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 下面通過參考附圖并結合實例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和實現方式將會 更加明顯，其中附圖所示內容僅用于對本發(fā)明的解釋說明，而不構成對本發(fā)明的任何意義 上的限制，在附圖中：
[0022] 圖1為本發(fā)明多點檢測直流電壓的裝置模塊圖；
[0023]圖2為本發(fā)明多點采樣模塊實施例電路圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明多選一控制電路示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明多點檢測直流電壓的方法電路示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明多點檢測直流電壓的方法控制邏輯時序。

【具體實施方式】
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明多點檢測直流電壓的裝置包括恒流源模塊、消磁模塊、檢測模 塊、多點采樣模塊和選路模塊，恒流源模塊定時向多點采樣模塊注入穩(wěn)定的電流，消磁模塊 定時對多點采樣模塊進行消磁，多點采樣模塊設置多個變壓器，變壓器的初級連接檢測模 塊，變壓器的次級連接直流負載，檢測模塊檢測變壓器初級繞組電壓，根據變壓器初級繞組 和次級繞組的關系確定直流負載的電壓，選路模塊通過開關控制變壓器初級繞組的通斷。 根據本發(fā)明的實施例，消磁模塊包括串聯的開關元件和耗能元件。恒流源模塊包括電壓比 較器，電壓比較器的輸出端連接場效應管，電壓比較器的輸入端連接電壓分配電阻，電壓分 配電阻連接開關元件。選路模塊設為多選一控制器件。檢測模塊包括模數轉換器件。直流 負載包括電池，在變壓器和電池之間設置有單向導通元件。
[0028] 如圖2所示，本發(fā)明具體實施方案包括變壓器檢測部分1、變壓器消磁部分2、恒流 源部分3和電壓采樣部分4,其中變壓器消磁部分2、恒流源部分3和電壓采樣部分4為共 用部分。變壓器檢測部分1由多個相同變壓器檢測子單元部分（單元11、單元12、…單元 In)組成。通過變壓器檢測子單元部分Ii的開關器件QOi選擇是否檢測本節(jié)點的直流電 壓，同一時刻只能檢測單個節(jié)點直流電壓。
[0029] 檢測第i個節(jié)點直流電壓時：
[0030] 1、將變壓器檢測子單元部分Ii的場效應管QOi打開，同時關斷其他所有變壓器檢 測子單元部分Ix的場效應管Q〇x。
[0031] 2、〇1、〇2、采樣時刻分別對應圖5中的1(1、1(235，并按照該邏輯關系檢測選定節(jié)點 的直流電壓。
[0032] 當恒流源部分3中的Ql導通（對應圖4中的Kl)時，恒流源部分3將往變壓器檢 VR3\ 測子單元部分Ii的變壓器TOi的Np繞組注入電流Il(其大小為)，變壓器 R33R32+R33 TOi的Ns繞組產生電流Is正向經過DOi注入被測直流負載BOi;此時變壓器TOi的Ns繞 組電壓為Vb+Vd(Vb為被測直流電壓，Vd為二極管正向導通電壓），則變壓器TOi的Np繞組 Nn 電壓為呎+6)·#。由于二極管導通壓降為常數，由變壓器TOi的Np繞組電壓可計算出被 測直流電壓信號的電壓值。此時，啟動電壓采樣部分4的U41 (模數轉換器）采集Np繞組 的電壓，可獲得Np繞組電壓對應的數字量，根據變壓器初級繞組和次級繞組的關系計算得 到第i節(jié)點的被測直流電壓值。3、關斷變壓器檢測子單元部分Ii的場效應管QOi，為檢測 其他節(jié)點直流電壓做準備。
[0033] 如圖3所示，A5、A4、A3、A2、AUAO為微處理器輸出的控制信號，選取對應的開關 管QOi導通，其余關閉。當A5A4A3A2A1A0 =' 000000'時，開關管QOl導通，其余關斷；當 A5A4A3A2A1A0 = ' 000001 '時，開關管Q02導通，其余關斷；以此類推，當A5A4A3A2A1A0 = (i-Ι)時，開關管QOi導通，其余關斷。需要更多檢測通道，可根據圖3的電路進行擴展。場 效應管QOi的控制信號也可由微處理器的數字IO端口直接控制，或者通過CPLD、FPGA等直 接實現多選一功能。
[0034] 如圖4和圖5所示，本發(fā)明多點檢測直流電壓的方法，包括步驟：
[0035] A1、設置多個變壓器，每個變壓器的次級連接被檢測的直流負載；
[0036]A2、每個變壓器的初級連接同一恒流源、消磁電路和檢測電路；
[0037]A3、選通需檢測電壓的一路變壓器的初級繞組；
[0038]A4、按照一定的邏輯時序向變壓器的初級繞組注入電流，對初級繞組的電壓進行 檢測以及對變壓器進行消磁；
[0039]A5、根據變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定直流負載的電壓；
[0040] △6、重復步驟八3、八4、八5。
[0041] 根據本發(fā)明的實施例，恒流源、消磁電路和檢測電路各設置有開關元件以實現該 邏輯時序。通過微處理器、CPLD器件或者FPGA器件選通變壓器的初級繞組。
[0042] 如圖4所示，本發(fā)明在變壓器檢測部分1設置有開關器件KOi，形成變壓器檢測部 分li，每個Ii分別隔離檢測不同點直流電壓，變壓器消磁部分2、恒流源部分3、電壓采樣部 分4為共用部分。當需要檢測第1點直流電壓時：開通K01，同時關斷所有其他變壓器檢測 部分Ix的開關ΚΟχ，可獲得第1點的直流電壓值。其他點直流電壓檢測類似，當需要檢測 第i點直流電壓時：開通KOi，同時關斷所有其他變壓器檢測部分Ix的開關ΚΟχ，可獲得第 i點的直流電壓值。
[0043] 本領域技術人員不脫離本發(fā)明的實質和精神，可以有多種變形方案實現本發(fā)明， 以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本 發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構變化，均包含于本發(fā)明的權利范圍之內。
【權利要求】
1. 一種多點檢測直流電壓的裝置，其特征在于：包括恒流源模塊、消磁模塊、檢測模 塊、多點采樣模塊和選路模塊，所述恒流源模塊用于定時向所述多點采樣模塊注入穩(wěn)定的 電流，所述消磁模塊用于定時對所述多點采樣模塊進行消磁，所述多點采樣模塊用于設置 多個變壓器，所述變壓器的初級連接所述檢測模塊，所述變壓器的次級連接直流負載，所述 檢測模塊用于檢測所述變壓器初級繞組電壓，根據所述變壓器初級繞組和次級繞組的關系 確定所述直流負載的電壓，所述選路模塊用于通過開關控制所述變壓器初級繞組的通斷。
2. 根據權利要求1所述的多點檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述消磁模塊包括 串聯的開關元件和耗能元件。
3. 根據權利要求1所述的多點檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述恒流源模塊包 括電壓比較器，所述電壓比較器的輸出端連接場效應管，所述電壓比較器的輸入端連接電 壓分配電阻，所述電壓分配電阻連接開關元件。
4. 根據權利要求1所述的多點檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述選路模塊設為 多選一控制器件。
5. 根據權利要求1所述的多點檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述檢測模塊包括 模數轉換器件。
6. 根據權利要求1所述的多點檢測直流電壓的裝置，其特征在于：所述直流負載包括 電池，在所述變壓器和所述電池之間設置有單向導通元件。
7. -種多點檢測直流電壓的方法，其特征在于，包括步驟： A1、設置多個變壓器，每個所述變壓器的次級連接被檢測的直流負載； A2、每個所述變壓器的初級連接同一恒流源、消磁電路和檢測電路； A3、選通需檢測電壓的一路所述變壓器的初級繞組； A4、按照一定的邏輯時序向所述變壓器的初級繞組注入電流，對所述初級繞組的電壓 進行檢測以及對所述變壓器進行消磁； A5、根據所述變壓器初級繞組和次級繞組的關系確定所述直流負載的電壓； 八6、重復步驟八334、八5。
8. 根據權利要求7所述的多點檢測直流電壓的方法，其特征在于：所述恒流源、所述消 磁電路和所述檢測電路各設置有開關元件以實現所述邏輯時序。
9. 根據權利要求7所述的多點檢測直流電壓的方法，其特征在于：通過微處理器、CPLD 器件或者FPGA器件選通所述變壓器的初級繞組。
【文檔編號】G01R19/25GK104483536SQ201410854630
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權日:2014年12月31日
【發(fā)明者】余蜜, 李運, 陳學 申請人:廣東樂科電力電子技術有限公司