三相交流及直流电压采集及信号传输电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电力电子领域当中的电压采集，特别地，涉及一种在复杂电磁环境下的电压精确采集以及数据稳定传输用的电路。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术的发展，对大功率电力电子设备的需求越来越大。大功率电力电子设备(例如高压变频器、风电变流器、光伏逆变器、无功补偿装置等)的功率等级越来越大，使得设备内部及周围的电磁环境变得复杂，从而数据精确采集和准确传输变得困难。
[0003]电力电子设备，比如风电变流器，由于设备内部有风机等感性负载、IGBT等大功率开关器件，对电源产生的干扰特别大，尤其是对弱电控制部分的电路板产生的电磁扰动很明显。尤其是对信号幅值在±5V范围内的信号来讲，很小的波动就会造成很大的误差。
[0004]风电变流器的机侧交流电压和网侧交流电压以及低电压穿越相关的直流母线电压采集很容易受干扰。
【实用新型内容】
[0005]在风电变流器里，需要采集的模拟量包括机侧交流电压和网侧交流电压以及低电压穿越相关的直流母线电压。这些模拟量均参与算法控制，微小的误差会对变流器的控制效果产生很大影响。
[0006]本实用新型的一个目的在于解决上述干扰问题。
[0007]本实用新型的另一个目的在于减小或消除上述误差的影响。
[0008]本实用新型的再一个目的在于解决上述和/或其它现有技术中的问题中的至少一个问题。
[0009]本实用新型提供一种信号采集和传输分离的电路。总的原则是就近采集信号，通过抗干扰强的方式把采集信号转化为传输信号，然后在末端再把信号还原成电压信号。
[0010]本实用新型包括但不限于下述方案。
[0011]—种三相交流及直流电压采集及信号传输电路，其中，所述电路包括:
[0012]用于强电采集转换的交流电压测量板，所述交流电压测量板用于将强电转换成一定范围内的电流；以及
[0013]用于信号接收调理的交流电压调理板，所述交流电压调理板用于将所述一定范围的电流转换成一定范围内的电压。
[0014]优选地，所述一定范围内的电流为0_15mA的电流，所述一定范围内的电压为-1OV?+1V范围内的电压。
[0015]优选地，所述交流电压测量板包括机侧的交流电压测量板和网侧的交流电压测量板。
[0016]优选地，所述机侧的交流电压测量板具有6路交流相电压输入，共生成4路线电压，电压有效值为690VAC ；
[0017]所述网侧的交流电压测量板有两块，各有3路输入，另三路备用，电压输入范围为1200VDCo
[0018]优选地，所述机侧的交流电压测量板包括四个电压传感器，通过所述电压传感器以及外围电路就近将电压信号转换成电流信号。
[0019]优选地，所述电路还包括外部电源和滤波器，所述外部电源用于对所述交流电压测量板供给±15V电源，所述±15V电源经过所述滤波器滤波后进入所述交流电压测量板。
[0020]优选地，所述滤波器包括共模电源滤波器和差模电源滤波器。
[0021]优选地，所述电路还包括运算放大器，所述运算放大器用于将每路信号调理成适合模数转换通道采集的范围。
[0022]优选地，所述运算放大器周边加滤波电容，形成孤岛效应。
[0023]优选地，所述交流电压测量板和所述交流电压调理板之间的电流信号传输通过屏蔽线实现，所述屏蔽线接地。
[0024]本实用新型的三相交流及直流电压采集及信号传输电路包括:高压信号(690VAC、1200VDC)变换采集、信号传输、信号接收及调理。这种设计适合在大功率的强电磁环境下应用，保证采集的数据精确可靠。
[0025]本实用新型的三相交流及直流电压采集及信号传输电路充分考虑了高压电路对控制弱电的影响，对人身的危险；同时提高了信号抗干扰的能力以及远距离传输的能力；进行了模块化设计，提高了使用的灵活性，对现场解决故障提供了便利性。
[0026]本实用新型的产品经过功能及性能测试，抗干扰效果明显。
【附图说明】
[0027]图1为根据本实用新型的一个实施方式的前端的交流电压采集板(交流电压测量板)的不意图。
[0028]图2为根据本实用新型的一个实施方式的三相交流及直流电压采集及信号传输电路的不意图O
【具体实施方式】
[0029]下面参照图1至图2说明本实用新型的原理及示例性实施方式。
[0030]A.总体设计
[0031]信号采集分为两大部分来实现，前端强电的采集转换和后端的信号接收调理。
[0032]前端强电的采集转换是由交流电压测量板I来实现的。
[0033]后端的信号接收调理是由交流电压调理板2来实现的。
[0034]参见图1，其为根据本实用新型的一个实施方式的前端的交流电压采集板(交流电压测量板)的示意图。该交流电压测量板I上端为被测电压输入端100，下端为与调流板2的接口端200。
[0035]在一个示例中，交流电压测量板I的具有四个电压传感器，交流电压测量板I的尺寸为I1mmX 230mm，当然，本实用新型不限于此。
[0036]B.交流电压测量板I的设计
[0037]图2为根据本实用新型的一个实施方式的三相交流及直流电压采集及信号传输电路的示意图。其中上侧示出了机侧交流电压测量，下侧示出了网侧交流电路测量。
[0038]机侧的交流电压测量板I有6路交流相电压输入，共生成4路线电压，电压有效值为690VAC，通过电压传感器10以及外围电路就近转换成电流信号，这样避免把高压信号直接引入交流电压调理板2和控制板而造成危险。
[0039]同样，另外两块网侧的交流电压测量板I各有类似的3路输入，另三路备用。唯一的区别是crowbar两端电压(U+U-)以及直流卸荷电阻两端电压(U+U-)的输入范围是1200VDCo
[0040]这三块交流电压测量板I实现了把强电(690VAC、1200VDC)转换成了例如0_15mA电流的功能，这样弱电信号干扰小，安全，并且电流信号在传输过程中比电压信号的抗干扰能力能强。
[0041]交流电压测量板I的±15V电源由外部电源独立的供电，经过滤波后进入交流电压测量板，最大限度的减少干扰。
[0042]C.交流电压调理板2的设计
[0043]这部分属于弱电，实现了电流信号的接收和调理放大。
[0044]首先，把例如0_15mA的电流信号转换成例如-1OV?+1V范围内的电压信号，再根据系统要求，把每路信号利用运算放大电路(例如，比例运算放大电路)调理成适合模数转换通道采集的范围。
[0045]交流电压测量板(交流电压采集板)I和交流电压调理板2之间的电流信号传输，优选地充分考虑传输过程中的信号干扰因素。第一，空间福射干扰。由于风电变流器的功率很大，到达兆瓦级别，大电流在空间产生的强电磁场必然对控制弱电产生影响，尤其是传输过程中的线缆影响更大，所以传输线选择屏蔽线，在施工过程中，屏蔽线优选接地，以便使屏蔽效果更好，并且更优选地选择阻抗非常低的屏蔽电缆线。第二，传导干扰。采取的措施主要是把交流电压采集板I上的供电电源进行滤波处理，优选采用共模和差模电源滤波器来抑制干扰。并在信号处理的核心器件运算放大器周边加滤波电容，形成孤岛效应，减少来自外界的干扰，同时减少向外界释放的干扰。
[0046]本实施方式的产品经过功能及性能测试，抗干扰效果明显。
[0047]上面参照【附图说明】了本实用新型的优选实施方式，但是，应当理解，上述说明仅是示例性的。本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，对本实用新型作出各种修改和变型。本实用新型的保护范围由所附的权利要求书限定。
【主权项】
1.一种三相交流及直流电压采集及信号传输电路，其特征在于，所述电路包括: 用于强电采集转换的交流电压测量板，所述交流电压测量板用于将强电转换成一定范围内的电流；以及 用于信号接收调理的交流电压调理板，所述交流电压调理板用于将所述一定范围的电流转换成一定范围内的电压。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于， 所述一定范围内的电流为0-15mA的电流，所述一定范围内的电压为-1OV?+1V范围内的电压。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于， 所述交流电压测量板包括机侧的交流电压测量板和网侧的交流电压测量板。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于， 所述机侧的交流电压测量板具有6路交流相电压输入，共生成4路线电压，电压有效值为 690VAC。5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于， 所述机侧的交流电压测量板包括四个电压传感器，通过所述电压传感器以及外围电路就近将电压信号转换成电流信号。6.根据权利要求1-5中任一项所述的电路，其特征在于， 所述电路还包括外部电源和滤波器，所述外部电源用于对所述交流电压测量板供给±15V电源，所述±15V电源经过所述滤波器滤波后进入所述交流电压测量板。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于， 所述滤波器包括共模电源滤波器和差模电源滤波器。8.根据权利要求1-5中任一项所述的电路，其特征在于， 所述电路还包括运算放大器，所述运算放大器用于将每路信号调理成适合模数转换通道采集的范围。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于， 所述运算放大器周边加滤波电容，形成孤岛效应。10.根据权利要求1-5中任一项所述的电路，其特征在于， 所述交流电压测量板和所述交流电压调理板之间的电流信号传输通过屏蔽线实现，所述屏蔽线接地。
【专利摘要】本实用新型涉及三相交流及直流电压采集及信号传输电路，其中，所述电路包括：用于强电采集转换的交流电压测量板，所述交流电压测量板用于将强电转换成一定范围内的电流；以及用于信号接收调理的交流电压调理板，所述交流电压调理板用于将所述一定范围的电流转换成一定范围内的电压。所述一定范围内的电流为0-15mA的电流，所述一定范围内的电压为-10V～+10V范围内的电压。所述交流电压测量板包括机侧的交流电压测量板和网侧的交流电压测量板。这种设计适合在大功率的强电磁环境下应用，保证采集的数据精确可靠。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN204807620
【申请号】CN201420651872
【发明人】刘勇
【申请人】国电龙源电气有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年11月4日