專利名稱：一種高壓變頻器電壓信號測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電氣部件的測量裝置，具體說是一種高壓變頻器電壓信號測量裝置，主要用于高壓變頻器的電壓信號測量。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源成為制約經(jīng)濟(jì)增長的瓶頸，節(jié)約降耗也就成為國家和企業(yè)嚴(yán)重關(guān)切的問題。具有理想節(jié)能效果和調(diào)速性能的高壓變頻器引起政府主管部門和各高耗能企業(yè)的高度關(guān)注，變頻成為首選的節(jié)能產(chǎn)品。當(dāng)前開發(fā)高壓變頻器的過程中，對輸入、輸出電壓主要的測試方法是通過電磁式電壓互感器進(jìn)行。這種檢測方法體積大、誤差大、測量不準(zhǔn)確，鐵芯勵磁電流過大影響模擬電路穩(wěn)定性和器件壽命。信號調(diào)理部分傳統(tǒng)的解決方法是采用“低通電路一調(diào)理電路一電纜傳輸”，高壓輸入信號的處理未經(jīng)過隔離送入主控板，有安全隱患，同時，主控板和高壓變頻器電壓測量裝置之間的通訊傳統(tǒng)的解決方法是基于變壓器的電測隔離和屏蔽電纜技術(shù)， 其無故障接口方式復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，成本高。對于當(dāng)前高壓變頻器主要有以下幾個問題需要解決。第一、當(dāng)前開發(fā)高壓變頻器的過程中，對輸入、輸出電壓主要的測試方法是通過電磁式電壓互感器進(jìn)行。這種檢測方法體積大、誤差大、測量不準(zhǔn)確，鐵芯勵磁電流過大影響模擬電路穩(wěn)定性和器件壽命。第二、信號調(diào)理部分傳統(tǒng)的解決方法是采用“低通電路一調(diào)理電路一電纜傳輸”， 高壓輸入信號未經(jīng)過隔離送入主控板，帶來高壓干擾，造成安全隱患。第三、高壓變頻器電壓測量裝置與外界通訊方式，傳統(tǒng)的解決方法是基于變壓器的電測隔離和屏蔽電纜技術(shù)，其電信號遠(yuǎn)距離傳輸時，干擾大，影響傳輸精度，其無故障接口方式復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，成本高。經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)有如下一些專利和文章與本技術(shù)相關(guān)1、專利號為ZL200720072^1. X，名稱為“一種用于高壓變頻器的電壓檢測裝置”的實(shí)用新型。此專利提出了利用電阻分壓式方式測量輸入輸出電壓，具體做法是將電壓通過電阻分壓方式接入，進(jìn)行了瞬變電壓抑制后通過接口板接入電壓處理部分，電壓處理部分先用霍爾電壓傳感器，再接入檢測電路。該技術(shù)方案的不足之處有第一，采用接口板，增加了電壓測量的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性；第二，采用霍爾電壓傳感器，也增加了系統(tǒng)成本。2、專利號為ZL200720(^8589. 1，名稱為“一種中高壓變頻器電壓檢測電路”的實(shí)用新型。此專利也是利用電阻式電壓取樣方式來采集電壓，將三組串聯(lián)電阻接成了星形形式，在每一相得串聯(lián)電阻上連接電壓信號處理電路，在信號處理中也采用光纖通訊。該技術(shù)方案的不足之處有第一，電阻式分壓電路處理后，沒有對輸入電壓進(jìn)行抑制和保護(hù)；第二，此種測量方式只可以測線電壓，由于中性點(diǎn)未引出，不可以測相電壓；第三，對電壓的處理方式存在局限性，電阻取樣電路后，直接進(jìn)行了濾波、調(diào)制和解調(diào)處理后，通過光纖將電壓信號送出，電壓信號未經(jīng)過任何邏輯處理和比較。[0010]3、授權(quán)公告號為CN 201479138 U，名稱為“雙光纖通訊裝置”的實(shí)用新型。此專利提出了變頻器功率單元和主控制器之間的采用雙光纖通訊方法。該專利僅僅提出了功率模塊和主控制器之間在采用雙光纖通訊的通訊方式，而沒有其他的任何改進(jìn)。所以上述專利文獻(xiàn)并沒有很好解決目前高壓變頻器的輸入、輸出電壓測試所存在的問題，因此需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，就是針對現(xiàn)有高壓變頻器輸入、輸出電壓測試方法體積大、誤差大、測量不準(zhǔn)確問題，提出一種體積小、可靠性高、準(zhǔn)確度高的高壓變頻器輸入、輸出電壓測試裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種高壓變頻器電壓信號處理測量裝置，包括電壓采集單元，信號調(diào)理電路、邏輯處理器和光纖通訊電路，在高壓變頻器的輸入輸出兩端分別設(shè)有電壓采集單元，電壓采集單元采用電阻分壓方式采集高壓變頻器輸入輸出的電壓信號，分別轉(zhuǎn)換為低壓電路可處理的信號輸入給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路由差分放大一隔離放大電路一低通濾波電路一數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換電路組合形成，電壓信號經(jīng)差分放大、隔離、濾波后，進(jìn)行數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換，再輸入邏輯處理器，邏輯處理器將數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換結(jié)果送入邏輯處理器進(jìn)行運(yùn)算和控制；邏輯處理器處理的信號通過光纖和高壓變頻器主控制板之間通訊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于第一，本實(shí)用新型的電壓測量方式是針對高壓變頻器的使用環(huán)境惡劣，在高溫、高諧波、高噪聲的情況下，電阻式電壓取樣電路解決了電壓檢測中高壓互感器體積大、誤差大、控制不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，用電阻分壓方式測量變頻器輸入輸出電壓，體積小，成本低，可
靠性高。第二，本實(shí)用新型采用的是差分放大電路，在電路處理方面采用了差分放大電路和隔離放大處理，隔離了高壓使用環(huán)境下的強(qiáng)噪聲干擾，差分放大也去除了共模干擾信號， 提高了電路處理的準(zhǔn)確性和電壓測量的精度。在信號處理方面，進(jìn)行了隔離放大，高壓輸入側(cè)和電路處理側(cè)之間電氣絕緣，還可抑制噪聲干擾。第三，電壓信號處理時，沒有再使用傳感器或互感器，減小了體積，降低了成本。第四，采用了光纖通訊方式，應(yīng)用于電壓信號處理裝置和主控制器之間。在變頻器輸入輸出電壓信號處就地采集和處理，就近將電信號轉(zhuǎn)為了光信號，具有很好的抗電磁干擾性能，克服了電信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)姆N種不足。光纖通訊實(shí)現(xiàn)了模擬信號就地轉(zhuǎn)換為光信號。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電阻分壓方式示意圖；圖3是本實(shí)用新型的信號調(diào)理示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。附圖1給出了本實(shí)用新型的一種示意圖，通過附圖可以看出本實(shí)用新型涉及一種高壓變頻器電壓信號處理測量裝置，包括電壓采集單元，信號調(diào)理電路、邏輯處理器和光纖通訊電路，在高壓變頻器的輸入輸出兩端分別設(shè)有電壓采集單元，電壓采集單元采用電阻分壓方式采集高壓變頻器輸入輸出的電壓信號，分別轉(zhuǎn)換為低壓電路可處理的信號輸入給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路由差分放大一隔離放大電路一低通濾波電路一數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換電路組合形成，電壓信號經(jīng)差分放大、隔離、濾波后，進(jìn)行數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換，再輸入邏輯處理器，邏輯處理器將數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換結(jié)果送入邏輯處理器進(jìn)行運(yùn)算和控制；邏輯處理器處理的信號通過光纖和高壓變頻器主控制板之間通訊。所述的高壓變頻器的輸入和輸出兩端分別采用電阻分壓式采集電壓信號是指高壓變頻器輸入和輸出高壓均采用電阻分壓方式轉(zhuǎn)換為低壓電路可處理的信號輸入給調(diào)理電路。如附圖2所示，電壓測量方式以A相輸入電壓為例，高壓變頻器的輸入R相接高壓電阻Rl和分壓電阻R2，分壓R2和雙向TVS器件Dl連接后，和模擬處理板上的輸入接口相連。Rl和R2配以合適的分壓比，使輸入電壓在模擬處理板可處理的信號范圍內(nèi)，Dl可抑制浪涌電壓，保護(hù)后續(xù)電路單元。所述的調(diào)理電路如附圖3所示，由“差分放大1—隔離放大電路2—低通濾波電路3—數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換電路4”構(gòu)成，數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換完成后送入邏輯處理器5。差分放大電路可以有效濾除共模信號，提高抗干擾能力，穩(wěn)定性好。隔離運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)高低壓的有效隔離，保護(hù)電路，提高了安全性。濾波電路濾除不必要的諧波，經(jīng)濾波后送入數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換器，此種處理方式是針對高壓變頻器的使用環(huán)境惡劣，高溫、高諧波、高噪聲的情況下，提高了高壓變頻器的抗干擾能力，確保了電壓測量的準(zhǔn)確性。所述的邏輯處理器進(jìn)行運(yùn)算和控制是指將數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換結(jié)果接入邏輯處理器， 邏輯處理器對轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理，數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換器控制信號也接入邏輯處理器，編程可實(shí)現(xiàn)對數(shù)字化處理采樣的控制，可對數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換進(jìn)行軟件濾波，對高壓和諧波信號進(jìn)行了第二次濾波，提高抗干擾能力。所述邏輯處理器為可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制可選擇現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種，能同時實(shí)現(xiàn)高壓變頻器系統(tǒng)的測量和高壓變頻器測量系統(tǒng)的控制。 邏輯處理器對數(shù)字化轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行處理，并控制數(shù)字化轉(zhuǎn)換器信號，還可對數(shù)字化轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行軟件濾波，實(shí)現(xiàn)了模擬信號的高準(zhǔn)確性測量。所述的光纖通訊是指邏輯處理器的通訊信號經(jīng)隔離后，通過光纖與高壓變頻器主控板進(jìn)行通訊，減少遠(yuǎn)距離傳輸干擾，隔離高壓，抗電磁干擾，提高了信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，使用簡單方便，大大降低了系統(tǒng)成本。
權(quán)利要求1.一種高壓變頻器電壓信號處理測量裝置，包括電壓采集單元，信號調(diào)理電路、邏輯處理器和光纖通訊電路，在高壓變頻器的輸入輸出兩端分別設(shè)有電壓采集單元，電壓采集單元采用電阻分壓方式采集高壓變頻器輸入輸出的電壓信號，分別轉(zhuǎn)換為低壓電路可處理的信號輸入給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路由差分放大---隔離放大電路---低通濾波電路--數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換電路組合形成，電壓信號經(jīng)差分放大、隔離、濾波后，進(jìn)行數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換后，輸入邏輯處理器，邏輯處理器將數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換結(jié)果送入邏輯處理器進(jìn)行運(yùn)算和控制；邏輯處理器處理的信號通過光纖和高壓變頻器主控制板之間通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器電壓信號處理測量裝置，其特征在于所述的所述邏輯處理器為可編程邏輯控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器電壓信號處理測量裝置，其特征在于所述的可編程邏輯控制為現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種，能同時實(shí)現(xiàn)高壓變頻器系統(tǒng)的測量和高壓變頻器測量系統(tǒng)的控制。
專利摘要一種高壓變頻器電壓信號測量裝置，電壓采集電路采用電阻分壓式處理方式，包括電壓采集單元，信號調(diào)理電路、邏輯處理器和光纖通訊電路，在高壓變頻器的輸入輸出兩端分別設(shè)有電壓采集單元，電壓采集單元采用電阻分壓方式采集高壓變頻器輸入輸出的電壓信號，分別轉(zhuǎn)換為低壓電路可處理的信號輸入給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路由差分放大---隔離放大電路---低通濾波電路--數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換電路組合形成，電壓信號經(jīng)差分放大、隔離、濾波后，進(jìn)行數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換后，輸入邏輯處理器，邏輯處理器將數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換結(jié)果送入邏輯處理器進(jìn)行運(yùn)算和控制；邏輯處理器處理的信號通過光纖和高壓變頻器主控制板之間通訊。
文檔編號G01R19/25GK201935956SQ20112000753
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者曹洋, 李毅鑫, 王翠玲, 羅仁俊, 范偉, 藍(lán)德劭, 鐘強(qiáng), 陳孟君 申請人:株洲變流技術(shù)國家工程研究中心有限公司