基于线性光耦的强隔离直流电压检测方法基于线性光耦的强隔离直流电压检溺-方法电工电气(2009No.ll)检验与测试.基于线性光耦的强隔离直流电压检测方法郑良广，倪喜军，闫安心,赵剑锋(东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心，江苏南京210096)摘要:介绍了高精度线性光耦HCNR201的工作原理.提出了基于线性光耦的直流电压检测方法及其硬件电路，该检测电路具有较强的电气隔离特性.给出了基于该电路的试验结果,运用最佳平方逼近原理对实验数据进行分析，证明了该直流电压检测方法的线性度好，精确度高.关键词:HCNR201芯片;直流电压;检测方法;电气隔离:TM930.12文献标识码:A：HighlsolatedDCVbltageDetectingTechniqueBasedonLinearOptocouplerZHENGLiang—guang,NIXi-jun,YANAn—xin,ZHAO激an—feng(snTO—ControlEngineeringCenteroftheMinist〜"ofEducation,SoutheastUniversity,Nan激ng210O96.China)Abstract:Introductionwasmadetotheworkingprincipleofahigh一accuracylinearoptocoupler,HCNR201.ADCvoltagedetectingtechniqueanditshardwarecircuitbasedonthelinearoptocoupIerwereproposed.Thedetectingcircuitwasinpossessionofhighelec一tricalisolatedcharacteristics.ThispapergavetheexperimentalresuItsbasedonthecircuitandanalyzedtheexperimentaldatawiththeprincipleofoptimumapproximationinquadraticnorm.TheresultsprovethatthisDCvoltagedetectingtechniqueiswithhighlinear-ityandaccuracy.Keywords:HCNR201;DCvoltage;detectingtechnique;electricalisolation0引言随着电力电子技术的快速发展,电力电子设备被大量应用到电气化铁路牵引，工业生产中电力传动,柔性直流输电,UPS,航空电源，变频调速，风力发屯，光伏发屯等领域中.在这些屯力屯子设备中，经常需要将储能设备的直流电压信号采集到控制系统.使用霍尔电压传感器来实现直流电压的隔离和转换是常用方法，但国外生产的高性能电压传感器件的造价较高，而国产传感器在转换精度和电气隔离等性能上比较欠缺，并且价格也不低.种性价比较高的直流电压检测方法就是使用线性光耦转换电路，由于线性光耦输入端和输出端是通过光耦进行耦合的，并且芯片本身的电气隔离性能比较可靠，因此不仅能够实现直流电压的高精度检测，而且不会将强电侧电磁干扰耦合到控制系统，从而实现直流电压侧和控制系统的高强度电气隔离.要实现线性光耦的电气隔离功能，必须保证光耦输入输出侧的电源是隔离的，目前的应用电路多数使用DC-DC电源隔离芯片来为线性光耦两侧提供电源”，但在直流电压较高的情况下Dc-DC电源隔离性能会受很大影响，从而使得线性光耦两侧的电气隔离性能下降.本文提出了一种新的输入侧电源供电方案，使得线性光耦两侧能够实现高强度电气隔离,电路中使用了HP公司的高精度线性模拟光耦器件HCNR201.本文对新的检测电路及其工作原理基金项目:江苏省科技支撑项H(BE2008072)作者简介:郑良广(1982一),，硕士研究乍，研究方向为电力电子在电力系统中的应用：倪喜(1982一)，男，博士研究生，研究方向为电力电子在电力系统中的应用：闫安心(1984—),，硕士研究生，研究方向为电力系统及其自动化；赵剑锋(1972—)”教授，研究方向为电力系统及其自动化，电能质量监测和优化等.53一电工电气(2009No.ll)基于线性光耦的强隔离直流电压检漱方法进行分析，并通过实验证明了此方法的精确性.1HCNR201的构成和工作原理线性光耦HCNR201是美国HP公司推出的高精度线性光耦，具有低成本，高线性度，高稳定度，频带宽，设计灵活的优点，通过外接不同的分立器件，可以实现多种光电隔离转换电路.HCNR201是由1个高性〜AlGaAs型发光二极管和2个同型号光敏二极管PD1,PD2构成.输入信号经过电压一电流转化,电压的变化体现在发光二极管的电流』上，光敏二极管的电流/PD1和茶本与成线性关系，线性系数分别记为和，即满足以下关系：IPD1=1XIF(1)/PD2=X,F(2)PD2与一般很小(HCNR201是0.48%),并且随温度变化较小(HCNR201的变化范围在0.36%~0.72%之间)，但芯片的设计使得和相等.在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是(即传输增益),每只线性光耦...