專利名稱：一種鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，屬于電氣自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鏈?zhǔn)綋Q流器也稱為H橋串聯(lián)換流器，該換流器由多個(gè)鏈節(jié)模塊(或稱單相H橋換流器 模塊)的交流輸出串聯(lián)而成，可廣泛應(yīng)用于各種變流裝置中，如高壓變頻調(diào)速器、新型靜 止同步補(bǔ)償器(STATC0M)、新能源發(fā)電逆變器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、有源濾波器(APF) 等。
由于鏈?zhǔn)綋Q流器常用于輸出較高交流電壓的應(yīng)用場(chǎng)合(3kV—35kV)，使得其輸出電流 測(cè)量及輸出電流保護(hù)變得困難。采用霍爾電流傳感器測(cè)量其輸出電流時(shí)，受霍爾電流傳感 器原副邊絕緣耐壓的限制，無(wú)法直接測(cè)量較高電壓應(yīng)用場(chǎng)合的鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流。而 采用高壓電流互感器又導(dǎo)致測(cè)量成本偏高。此外，該輸出電流可能需用于反饋控制，需要 采用很高的采樣速率。因此，需要尋找一種新的測(cè)量與輸出電流保護(hù)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)之不 足，以解決高壓鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流的快速測(cè)量與保護(hù)問(wèn)題。
本發(fā)明提出的鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，包括電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器 與過(guò)流保護(hù)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片、光纖驅(qū)動(dòng)器和隔離穩(wěn)壓電源；其中，
電流傳感器，用于測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流；
A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器，A/D轉(zhuǎn)換器接收上述電流測(cè)量信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， 同時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片的控制信號(hào)，過(guò)流保護(hù)器將電流測(cè)量信號(hào)與過(guò)流保護(hù)設(shè)定 信號(hào)比較，并將過(guò)流保護(hù)信號(hào)發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片；
現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片，接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器的電流測(cè)量數(shù)字信號(hào)及過(guò) 流保護(hù)信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換成串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送至光纖驅(qū)動(dòng)器；
光纖驅(qū)動(dòng)器，用于將上述接收的串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，發(fā)送到光纖中；
隔離穩(wěn)壓電源，用于為電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片和光纖驅(qū)動(dòng)器提供穩(wěn)壓電源。
本發(fā)明提出的鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器的電 流傳感器的原邊與副邊只需承受一個(gè)鏈節(jié)功率模塊最大輸出電壓的耐壓，解決了傳感器的 耐壓?jiǎn)栴}；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(以下簡(jiǎn)稱FPGA)采樣輸出電流及過(guò)流保護(hù)信號(hào)并通 過(guò)光纖進(jìn)行串行通信傳遞所測(cè)量的電流及過(guò)流保護(hù)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)高速的采樣和過(guò)流保 護(hù)，滿足實(shí)時(shí)反饋控制輸出電流的需要。因此該發(fā)明可以有效地解決高壓鏈?zhǔn)綋Q流器輸出 電流的快速測(cè)量與保護(hù)問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明裝置的電流傳感器采用霍爾電流傳感器時(shí)的電路框圖。 圖2為本發(fā)明裝置的電流傳感器采用普通電流互感器時(shí)的電路框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖l所示，包括電流
傳感器(1)、 A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器(2)、 FPGA芯片(3)、光纖驅(qū)動(dòng)器(4)和隔離穩(wěn) 壓電源(5)。
上述的電流傳感器(1)用于測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流，它安裝于為上述的隔離穩(wěn)壓 電源(5)提供輸入電源的鏈節(jié)模塊旁，該鏈節(jié)模塊的一個(gè)交流輸出端連線直接穿過(guò)所述的 電流傳感器(1)的原邊測(cè)量孔，上述的電流傳感器(1)的副邊輸出信號(hào)連接到上述的 A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器(3)。上述的電流傳感器(1)可以采用普通電流互感器(如圖2 中所示)或霍爾電流傳感器(如圖1中所示)。
上述的A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器(2)中的A/D轉(zhuǎn)換器接收上述的FPGA芯片(3)輸出 信號(hào)的控制，并將電流測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸出給上述的FPGA芯片(3);過(guò)流保 護(hù)器比較電流測(cè)量信號(hào)與過(guò)流保護(hù)設(shè)定信號(hào)并輸出過(guò)流保護(hù)信號(hào)給上述的FPGA芯片(3)。 上述的FPGA芯片(3)將來(lái)自上述的A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器(2)的電流測(cè)量數(shù)字 信號(hào)及過(guò)流保護(hù)信號(hào)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換成串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)上述的光纖驅(qū)動(dòng)器(4) 轉(zhuǎn)換成光信號(hào)發(fā)送到光纖中。
上述的隔離穩(wěn)壓電源(5)的輸入(DC+/DC-)來(lái)自鏈?zhǔn)綋Q流器的任一個(gè)鏈節(jié)模塊，其輸 出為上述的電流傳感器(1)、 A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器(2)、 FPGA芯片(3)和光纖驅(qū)動(dòng) 器(4)提供穩(wěn)壓電源。
本發(fā)明裝置中，A/D轉(zhuǎn)換器可以采用AD公司生產(chǎn)的型號(hào)為AD7864-1的器件；過(guò) 流保護(hù)器可以采用TI公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)M393的器件；FPGA芯片可以采用XILINX公司的生產(chǎn)的XC2S50-TQ144的器件；光纖驅(qū)動(dòng)器(4) (TI公司的SN75452及AVAG0公司的 HFBR1521Z)
上述的FPGA芯片(3)將來(lái)自上述的A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器(2)的電流測(cè)量數(shù)字 信號(hào)及過(guò)流保護(hù)信號(hào)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換成串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)上述的轉(zhuǎn)換成光信號(hào)發(fā)送 到光纖中。
本發(fā)明也可應(yīng)用于其他類似的高壓電路電流測(cè)量應(yīng)用場(chǎng)合。任何基于本發(fā)明電路所作 的等效變換電路，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，其特征在于該保護(hù)裝置包括電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片、光纖驅(qū)動(dòng)器和隔離穩(wěn)壓電源；其中，電流傳感器，用于測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流；A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器，A/D轉(zhuǎn)換器接收上述電流測(cè)量信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片的控制信號(hào)，過(guò)流保護(hù)器將電流測(cè)量信號(hào)與過(guò)流保護(hù)設(shè)定信號(hào)比較，并將過(guò)流保護(hù)信號(hào)發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片；現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片，接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器的電流測(cè)量數(shù)字信號(hào)及過(guò)流保護(hù)信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換成串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送至光纖驅(qū)動(dòng)器；光纖驅(qū)動(dòng)器，用于將上述接收的串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，發(fā)送到光纖中；隔離穩(wěn)壓電源，用于為電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片和光纖驅(qū)動(dòng)器提供穩(wěn)壓電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，屬于電氣自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括用于測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流的電流傳感器；用于將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將信號(hào)與過(guò)流保護(hù)設(shè)定信號(hào)比較的A/D轉(zhuǎn)換器與過(guò)流保護(hù)器；用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換成串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)的FPGA；用于將串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的光纖驅(qū)動(dòng)器；以及用于為各模塊提供電源的隔離穩(wěn)壓電源。本發(fā)明裝置中，電流傳感器的原邊與副邊承受一個(gè)鏈節(jié)功率模塊最大輸出電壓的耐壓，解決了傳感器的耐壓?jiǎn)栴}；通過(guò)FPGA采樣輸出電流及過(guò)流保護(hù)信號(hào)并通過(guò)光纖進(jìn)行串行通信傳遞所測(cè)量的電流及過(guò)流保護(hù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速的采樣和過(guò)流保護(hù)，滿足實(shí)時(shí)反饋控制輸出電流的需要。
文檔編號(hào)H02H7/10GK101540496SQ20091008323
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者劉文華, 劉文輝, 強(qiáng) 宋, 張秀娟, 李建國(guó), 趙香花, 陳遠(yuǎn)華 申請(qǐng)人:清華大學(xué);北京思源清能電氣電子有限公司