三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域當(dāng)中的電壓采集，特別地，涉及一種在復(fù)雜電磁環(huán)境下的電壓精確采集以及數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸用的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大功率電力電子設(shè)備的需求越來(lái)越大。大功率電力電子設(shè)備(例如高壓變頻器、風(fēng)電變流器、光伏逆變器、無(wú)功補(bǔ)償裝置等)的功率等級(jí)越來(lái)越大，使得設(shè)備內(nèi)部及周?chē)碾姶怒h(huán)境變得復(fù)雜，從而數(shù)據(jù)精確采集和準(zhǔn)確傳輸變得困難。
[0003]電力電子設(shè)備，比如風(fēng)電變流器，由于設(shè)備內(nèi)部有風(fēng)機(jī)等感性負(fù)載、IGBT等大功率開(kāi)關(guān)器件，對(duì)電源產(chǎn)生的干擾特別大，尤其是對(duì)弱電控制部分的電路板產(chǎn)生的電磁擾動(dòng)很明顯。尤其是對(duì)信號(hào)幅值在±5V范圍內(nèi)的信號(hào)來(lái)講，很小的波動(dòng)就會(huì)造成很大的誤差。
[0004]風(fēng)電變流器的機(jī)側(cè)交流電壓和網(wǎng)側(cè)交流電壓以及低電壓穿越相關(guān)的直流母線電壓采集很容易受干擾。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]在風(fēng)電變流器里，需要采集的模擬量包括機(jī)側(cè)交流電壓和網(wǎng)側(cè)交流電壓以及低電壓穿越相關(guān)的直流母線電壓。這些模擬量均參與算法控制，微小的誤差會(huì)對(duì)變流器的控制效果產(chǎn)生很大影響。
[0006]本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于解決上述干擾問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于減小或消除上述誤差的影響。
[0008]本實(shí)用新型的再一個(gè)目的在于解決上述和/或其它現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題中的至少一個(gè)問(wèn)題。
[0009]本實(shí)用新型提供一種信號(hào)采集和傳輸分離的電路。總的原則是就近采集信號(hào)，通過(guò)抗干擾強(qiáng)的方式把采集信號(hào)轉(zhuǎn)化為傳輸信號(hào)，然后在末端再把信號(hào)還原成電壓信號(hào)。
[0010]本實(shí)用新型包括但不限于下述方案。
[0011]—種三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路，其中，所述電路包括:
[0012]用于強(qiáng)電采集轉(zhuǎn)換的交流電壓測(cè)量板，所述交流電壓測(cè)量板用于將強(qiáng)電轉(zhuǎn)換成一定范圍內(nèi)的電流；以及
[0013]用于信號(hào)接收調(diào)理的交流電壓調(diào)理板，所述交流電壓調(diào)理板用于將所述一定范圍的電流轉(zhuǎn)換成一定范圍內(nèi)的電壓。
[0014]優(yōu)選地，所述一定范圍內(nèi)的電流為0_15mA的電流，所述一定范圍內(nèi)的電壓為-1OV?+1V范圍內(nèi)的電壓。
[0015]優(yōu)選地，所述交流電壓測(cè)量板包括機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板和網(wǎng)側(cè)的交流電壓測(cè)量板。
[0016]優(yōu)選地，所述機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板具有6路交流相電壓輸入，共生成4路線電壓，電壓有效值為690VAC ；
[0017]所述網(wǎng)側(cè)的交流電壓測(cè)量板有兩塊，各有3路輸入，另三路備用，電壓輸入范圍為1200VDCo
[0018]優(yōu)選地，所述機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板包括四個(gè)電壓傳感器，通過(guò)所述電壓傳感器以及外圍電路就近將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。
[0019]優(yōu)選地，所述電路還包括外部電源和濾波器，所述外部電源用于對(duì)所述交流電壓測(cè)量板供給±15V電源，所述±15V電源經(jīng)過(guò)所述濾波器濾波后進(jìn)入所述交流電壓測(cè)量板。
[0020]優(yōu)選地，所述濾波器包括共模電源濾波器和差模電源濾波器。
[0021]優(yōu)選地，所述電路還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器用于將每路信號(hào)調(diào)理成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換通道采集的范圍。
[0022]優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器周邊加濾波電容，形成孤島效應(yīng)。
[0023]優(yōu)選地，所述交流電壓測(cè)量板和所述交流電壓調(diào)理板之間的電流信號(hào)傳輸通過(guò)屏蔽線實(shí)現(xiàn)，所述屏蔽線接地。
[0024]本實(shí)用新型的三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路包括:高壓信號(hào)(690VAC、1200VDC)變換采集、信號(hào)傳輸、信號(hào)接收及調(diào)理。這種設(shè)計(jì)適合在大功率的強(qiáng)電磁環(huán)境下應(yīng)用，保證采集的數(shù)據(jù)精確可靠。
[0025]本實(shí)用新型的三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路充分考慮了高壓電路對(duì)控制弱電的影響，對(duì)人身的危險(xiǎn)；同時(shí)提高了信號(hào)抗干擾的能力以及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪芰Γ贿M(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，提高了使用的靈活性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)解決故障提供了便利性。
[0026]本實(shí)用新型的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)功能及性能測(cè)試，抗干擾效果明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的前端的交流電壓采集板(交流電壓測(cè)量板)的不意圖。
[0028]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路的不意圖O
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面參照?qǐng)D1至圖2說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及示例性實(shí)施方式。
[0030]A.總體設(shè)計(jì)
[0031]信號(hào)采集分為兩大部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，前端強(qiáng)電的采集轉(zhuǎn)換和后端的信號(hào)接收調(diào)理。
[0032]前端強(qiáng)電的采集轉(zhuǎn)換是由交流電壓測(cè)量板I來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0033]后端的信號(hào)接收調(diào)理是由交流電壓調(diào)理板2來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0034]參見(jiàn)圖1，其為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的前端的交流電壓采集板(交流電壓測(cè)量板)的示意圖。該交流電壓測(cè)量板I上端為被測(cè)電壓輸入端100，下端為與調(diào)流板2的接口端200。
[0035]在一個(gè)示例中，交流電壓測(cè)量板I的具有四個(gè)電壓傳感器，交流電壓測(cè)量板I的尺寸為I1mmX 230mm，當(dāng)然，本實(shí)用新型不限于此。
[0036]B.交流電壓測(cè)量板I的設(shè)計(jì)
[0037]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路的示意圖。其中上側(cè)示出了機(jī)側(cè)交流電壓測(cè)量，下側(cè)示出了網(wǎng)側(cè)交流電路測(cè)量。
[0038]機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板I有6路交流相電壓輸入，共生成4路線電壓，電壓有效值為690VAC，通過(guò)電壓傳感器10以及外圍電路就近轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，這樣避免把高壓信號(hào)直接引入交流電壓調(diào)理板2和控制板而造成危險(xiǎn)。
[0039]同樣，另外兩塊網(wǎng)側(cè)的交流電壓測(cè)量板I各有類(lèi)似的3路輸入，另三路備用。唯一的區(qū)別是crowbar兩端電壓(U+U-)以及直流卸荷電阻兩端電壓(U+U-)的輸入范圍是1200VDCo
[0040]這三塊交流電壓測(cè)量板I實(shí)現(xiàn)了把強(qiáng)電(690VAC、1200VDC)轉(zhuǎn)換成了例如0_15mA電流的功能，這樣弱電信號(hào)干擾小，安全，并且電流信號(hào)在傳輸過(guò)程中比電壓信號(hào)的抗干擾能力能強(qiáng)。
[0041]交流電壓測(cè)量板I的±15V電源由外部電源獨(dú)立的供電，經(jīng)過(guò)濾波后進(jìn)入交流電壓測(cè)量板，最大限度的減少干擾。
[0042]C.交流電壓調(diào)理板2的設(shè)計(jì)
[0043]這部分屬于弱電，實(shí)現(xiàn)了電流信號(hào)的接收和調(diào)理放大。
[0044]首先，把例如0_15mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成例如-1OV?+1V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)，再根據(jù)系統(tǒng)要求，把每路信號(hào)利用運(yùn)算放大電路(例如，比例運(yùn)算放大電路)調(diào)理成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換通道采集的范圍。
[0045]交流電壓測(cè)量板(交流電壓采集板)I和交流電壓調(diào)理板2之間的電流信號(hào)傳輸，優(yōu)選地充分考慮傳輸過(guò)程中的信號(hào)干擾因素。第一，空間福射干擾。由于風(fēng)電變流器的功率很大，到達(dá)兆瓦級(jí)別，大電流在空間產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)必然對(duì)控制弱電產(chǎn)生影響，尤其是傳輸過(guò)程中的線纜影響更大，所以傳輸線選擇屏蔽線，在施工過(guò)程中，屏蔽線優(yōu)選接地，以便使屏蔽效果更好，并且更優(yōu)選地選擇阻抗非常低的屏蔽電纜線。第二，傳導(dǎo)干擾。采取的措施主要是把交流電壓采集板I上的供電電源進(jìn)行濾波處理，優(yōu)選采用共模和差模電源濾波器來(lái)抑制干擾。并在信號(hào)處理的核心器件運(yùn)算放大器周邊加濾波電容，形成孤島效應(yīng)，減少來(lái)自外界的干擾，同時(shí)減少向外界釋放的干擾。
[0046]本實(shí)施方式的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)功能及性能測(cè)試，抗干擾效果明顯。
[0047]上面參照【附圖說(shuō)明】了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，應(yīng)當(dāng)理解，上述說(shuō)明僅是示例性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下，對(duì)本實(shí)用新型作出各種修改和變型。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路，其特征在于，所述電路包括: 用于強(qiáng)電采集轉(zhuǎn)換的交流電壓測(cè)量板，所述交流電壓測(cè)量板用于將強(qiáng)電轉(zhuǎn)換成一定范圍內(nèi)的電流；以及 用于信號(hào)接收調(diào)理的交流電壓調(diào)理板，所述交流電壓調(diào)理板用于將所述一定范圍的電流轉(zhuǎn)換成一定范圍內(nèi)的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于， 所述一定范圍內(nèi)的電流為0-15mA的電流，所述一定范圍內(nèi)的電壓為-1OV?+1V范圍內(nèi)的電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于， 所述交流電壓測(cè)量板包括機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板和網(wǎng)側(cè)的交流電壓測(cè)量板。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于， 所述機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板具有6路交流相電壓輸入，共生成4路線電壓，電壓有效值為 690VAC。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于， 所述機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板包括四個(gè)電壓傳感器，通過(guò)所述電壓傳感器以及外圍電路就近將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于， 所述電路還包括外部電源和濾波器，所述外部電源用于對(duì)所述交流電壓測(cè)量板供給±15V電源，所述±15V電源經(jīng)過(guò)所述濾波器濾波后進(jìn)入所述交流電壓測(cè)量板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于， 所述濾波器包括共模電源濾波器和差模電源濾波器。8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于， 所述電路還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器用于將每路信號(hào)調(diào)理成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換通道采集的范圍。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于， 所述運(yùn)算放大器周邊加濾波電容，形成孤島效應(yīng)。10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于， 所述交流電壓測(cè)量板和所述交流電壓調(diào)理板之間的電流信號(hào)傳輸通過(guò)屏蔽線實(shí)現(xiàn)，所述屏蔽線接地。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及三相交流及直流電壓采集及信號(hào)傳輸電路，其中，所述電路包括：用于強(qiáng)電采集轉(zhuǎn)換的交流電壓測(cè)量板，所述交流電壓測(cè)量板用于將強(qiáng)電轉(zhuǎn)換成一定范圍內(nèi)的電流；以及用于信號(hào)接收調(diào)理的交流電壓調(diào)理板，所述交流電壓調(diào)理板用于將所述一定范圍的電流轉(zhuǎn)換成一定范圍內(nèi)的電壓。所述一定范圍內(nèi)的電流為0-15mA的電流，所述一定范圍內(nèi)的電壓為-10V～+10V范圍內(nèi)的電壓。所述交流電壓測(cè)量板包括機(jī)側(cè)的交流電壓測(cè)量板和網(wǎng)側(cè)的交流電壓測(cè)量板。這種設(shè)計(jì)適合在大功率的強(qiáng)電磁環(huán)境下應(yīng)用，保證采集的數(shù)據(jù)精確可靠。
【IPC分類(lèi)】G01R19/25
【公開(kāi)號(hào)】CN204807620
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420651872
【發(fā)明人】劉勇
【申請(qǐng)人】國(guó)電龍?jiān)措姎庥邢薰?br>【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年11月4日