一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统的制作方法
【专利摘要】木发明提供了一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，属于高压变频器【技术领域】。包括：系统电源（1)、监控指示灯（4)、光纤输入接收（6)、光纤输出发送（5)、可编程逻辑器件（3)、输入电压检测（10)、输入电压给定（11)、比较器(7)、温度检测（12)、光电耦合器（13)、缓冲电路(8)、光电隔离芯片（9)，旁路保护（2)。本发明的优点在于能够使级联式多电平高压变频器功率单元处在良好的监控状态，并对功率单元有很好的保护作用。
【专利说明】一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压变频器【技术领域】，特别是涉及一种级联式多电平高压变频器功率 单元的监控系统。
【背景技术】
[0002] 级联式多电平高压变频器已经应用在工业生产中。由于其采用多个功率单元级联 方式，所以对多个级联的功率单元的监控就显得格外重要。对功率单元的监控有多种实现 方法，随着电子器件、电子技术的发展，采用新型电子器件，并具有对信号有快速处理功能 的器件，将会对功率单元进行良好的监控和可靠的保护。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，以完 成对功率单元的实时监控，对出现的故障进行显示，并对发生故障的功率单元进行旁路切 换，所以，对功率单元起到了很好的保护作用。
[0004] 本发明包括：系统电源1、监控指示灯4、光纤输入接收6、光纤输出发送5、可编程 逻辑器件3、输入电压检测10、输入电压给定11、比较器7、温度检测12、光电耦合器13、缓 冲电路8、光电隔离芯片9、旁路保护2。光纤输入接收6、光纤输出发送5与可编程逻辑器 件3联接，可编程逻辑器件3与缓冲电路8联接，缓冲电路8与光电隔离芯片9联接，输入 电压检测10和输入电压给定11与比较器7联接，温度检测12与光电耦合器13联接，光电 耦合器13、旁路保护2、监控指示灯4和比较器7与可编程逻辑器件3联接。
[0005] 从光纤输入的脉冲和使能两路光信号经过光纤输入接收，和可编程逻辑器件连 接，信号经过处理后，和缓冲电路连接，对信号进行缓冲之后，经过光电隔离芯片与输出端 相连；与此同时，此监控系统对功率单元的输入的电压进行监控，与输入电压给定经过比较 器后，与可编程逻辑器件连接；通过温度传感器对功率单元的工作温度进行温度检测后，经 过光电耦合器与可编程逻辑器件连接；返回的故障信号，与光电隔离芯片相连，经过缓冲电 路对故障信号进行缓冲之后，送入可编程逻辑器件，经过逻辑处理，判断故障的类型后，发 出故障信号，送入监控指示灯，与此同时，将故障信息，通过光纤将故障信息，传入上级控制 系统，如果出现重故障，要进行相应的保护动作，即由可编程逻辑器件发出控制信号，驱动 旁路电路部分，使旁路起到保护作用。
[0006] 本发明使输入的光信号经接收之后，利用可编程逻辑器件的快速处理功能，精确 的将转换后电信号进行输出，同时，反馈回来的故障信号，经处理之后，利用可编程逻辑器 件强大的逻辑处理功能，对故障的种类进行分析处理，做出相应的指示，并发出信号，保护 电路起作用；此外，对功率单元的工作温度进行检测，并对检测的信息进行处理。
[0007] 脉冲和使能两路光信号输入到光纤输入接收6,将电信号送入可编程逻辑器件3， 经过可编程逻辑器件3进行分配和处理，通过缓冲电路8对信号进行缓冲后，再经光电隔离 芯片9将信号输出。
[0008] 经过输入电压检测10检测到的电压和输入电压给定11的信号同时送入比较器7， 经比较后的结果送入可编程逻辑器件3，如果检测的电压不在给定电压范围之内，经过可编 程逻辑器件3的分析处理后，如果超出给定电压的范围就是过电压，有相应的过电压指示 灯显示，如果低于给定电压的范围就是欠电压，有相应的欠电压指示灯显示。
[0009] 温度检测12检测到功率单元实际工作的温度电信号，经过光电藕合器13的隔离 作用，将隔离之后，没有干扰的信号送入可编程逻辑器件3进行分析处理，如果检测到的温 度信号为正常信号，可编程逻辑器件3将没有相应的动作，如果检测到的温度信号为非正 常信号，可编程逻辑器件3将输出控制信号，驱动监控指示灯4显示过温，同时告警。
[0010] 功率单元的故障信息，通过光电隔离芯片9的作用之后，经过缓冲电路8对故障信 号的缓冲之后，送入可编程逻辑器件3,可编程逻辑器件3通过其强大的逻辑处理功能，分 别对输入的故障信号进行分析处理，确定故障信号属于哪种故障信号，同时，驱动相应的监 控指示灯4,进行故障显示。与此同时，系统共分出四种故障状态，经过光纤输出发送5,将 代表四种故障信号的两个光信号，送入上级控制系统。对于四种故障状态中，只有出现重故 障的情况下（如过电压），旁路保护2经可编程逻辑器件3发出控制信号，进行旁路动作，保 护功能生效。
[0011] 有益效果
[0012] 本监控系统的优点在于：
[0013] (1)应用了可编程逻辑器件，对输入及反馈的信号进行快速的处理，完成实时监 控，并对出现的故障，发出控制信号，对功率单元进行保护。
[0014] (2)由于此监控系统用在功率单元上，处在高压的环境中，所以与上级控制系统联 接的脉冲、使能信号和反馈故障都采用了光纤进行联接。
[0015] (3)此监控系统能够对出现的故障信息及时、无误的传入上级控制系统，同时在本 监控系统中，对相应的故障进行显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的结构示意图。
[0017] 包括：可编程逻辑器件3、监控指示灯4、缓冲电路8、光电隔离芯片9、输入电压检 测10、系统电源1、旁路保护2、光纤输出发送5、光纤输入接收6、比较器7、输入电压给定 11、温度检测12、光电藕合器13。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合附图对本专利作进一步的说明。
[0019] 请参见图1所示，一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统包括：系统 电源（1)、监控指示灯（4)、光纤输入接收￠)、光纤输出发送（5)、可编程逻辑器件（3)、输入 电压检测（10)、输入电压给定（11)、比较器（7)、温度检测（12)、光电耦合器（13)、缓冲电路 ((8)、光电隔离芯片（9)、旁路保护（(2)。光纤输入接收（6)和光纤输出发送（5)与可编程 逻辑器件（3)联接，可编程逻辑器件（3)与缓冲电路（8)联接，缓冲电路（8)与光电隔离芯 片（9)联接，输入电压检测（10)和输入电压给定（11)与比较器（7)联接，温度检测（12) 与光电耦合器（13)联接，光电耦合器（13)、旁路保护（2)、监控指示灯（4)和比较器（7)与 可编程逻辑器件（3)联接。
[0020] 脉冲和使能两路光信号输入到光纤输入接收（6) R-2521，将电信号送入可编程逻 辑器件（3)，经过可编程逻辑器件（3)进行分配和处理，缓冲电路（8)使用芯片74HC244对 信号进行缓冲之后，再经光电隔离芯片（9)⑶4504将信号输出。
[0021] 输入电压检测（10)使用电压互感器LV25-P检测到的电压和输入电压给定（11) 的信号同时送入比较器（7)LM348,经比较后的结果送入可编程逻辑器件（3)，如果检测的 电压不在给定电压范围之内，经过可编程逻辑器件（3)的分析处理后，如果超出给定电压 的范围就是过电压，有相应的过电压指示灯显示，如果低于给定电压的范围就是欠电压，有 相应的欠电压指示灯显示。
[0022] 温度检测（12)使用温度传感器检测到功率单元实际工作的温度电信号，经过光 电藕合器（13)TLP-521的隔离作用之后，没有干扰的信号送入可编程逻辑器件（3)进行分 析处理，如果检测到的温度信号为正常信号，可编程逻辑器件（3)将没有相应的动作，如果 检测到的温度信号为非正常信号，可编程逻辑器件（3)可编程逻辑器件将输出控制信号， 驱动监控指示灯（4)显示过温，同时告警。
[0023] 功率单元的故障信息，通过光电隔离芯片（9)⑶4504的作用之后，经过缓冲电路 (8) 74HC244对故障信号的缓冲之后，送入可编程逻辑器件（3)，可编程逻辑器件（3)通过其 强大的逻辑处理功能，分别对输入的故障信号进行分析处理，确定故障信号属于哪种故障 信号，同时，驱动相应的监控指示灯（4)，进行故障显示。与此同时，系统共分出四种故障状 态，经过光纤输出发送（5) T-1521，将代表四种故障信号的两个光信号，送入上级控制系统。
[0024] 对于四种故障状态中，只有出现重故障的情况下（如过电压），旁路保护C2)经过 可编程逻辑器件（3)发出控制信号，进行旁路动作，保护功能生效。
[0025] 本专利能够使级联式多电平高压变频器功率单元处在良好的监控状态，并对功率 单元有很好的保护作用。
【权利要求】
1. 一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，包括系统电源（1)、监控指示 灯（4)、光纤输入接收￠)、光纤输出发送（5)、可编程逻辑器件（3)，输入电压检测（10)、输 入电压给定（11)、比较器（7)、温度检测（12)、光电耦合器（13)、缓冲电路（(8)、光电隔离芯 片（(9)、旁路保护（(2);其特征在于：光纤输入接收（6)和光纤输出发送（5)与可编程逻辑 器件⑶联接，可编程逻辑器件⑶与缓冲电路（⑶联接，缓冲电路（⑶与光电隔离芯片 ((9)联接，输入电压检测（10)和输入电压给定（11)与比较器（7)联接，温度检测（12)与 光电藕合器（13)联接，光电耦合器（13)、旁路保护（2)、监控指示灯（4)和比较器（7)与可 编程逻辑器件（3)联接。
2. 根据权利要求1所述的级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，其特征在 于：脉冲和使能两路光信号输入到光纤输入接收￠)，将电信号送入可编程逻辑器件（3)， 经过可编程逻辑器件（3)进行分配和处理，通过缓冲电路（8)对信号进行缓冲后，再经光电 隔离芯片（9)将信号输出。
3. 根据权利要求1所述的级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，其特征在 于：经过输入电压检测（10)检测到的电压和输入电压给定（11)的信号同时送入比较器 (7)，经比较后的结果送入可编程逻辑器件（3)，如果检测的电压不在给定电压范围之内，经 过可编程逻辑器件（3)的分析处理后，如果超出给定电压的范围就是过电压，有相应的过 电压指示灯显示，如果低于给定电压的范围就是欠电压，有相应的欠电压指示灯显示。
4. 根据权利要求1所述的级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，其特征在 于：温度检测（12)检测到功率单元实际工作的温度电信号，经过光电耦合器（13)的隔离作 用，将隔离之后，没有干扰的信号送入可编程逻辑器件（3)进行分析处理，如果检测到的温 度信号为正常信号，可编程逻辑器件（3)将没有相应的动作，如果检测到的温度信号为非 正常信号，可编程逻辑器件（3)将输出控制信号，驱动监控指示灯（4)显示过温，同时告警。
5. 根据权利要求1所述的级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，其特征在 于：功率单元的故障信息，通过光电隔离芯片（(9)的作用之后，经过缓冲电路（8)对故障 信号的缓冲之后，送入可编程逻辑器件（3)，可编程逻辑器件（3)通过其强大的逻辑处理功 能，分别对输入的故障信号进行分析处理，确定故障信号属于哪种故障信号，同时，驱动相 应的监控指示灯（4)，进行故障显示；与此同时，系统共分出四种故障状态，经过光纤输出 发送（5)，将代表四种故障信号的两个光信号，送入上级控制系统。
6. 根据权利要求5所述的级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统，其特征在 于：对于四种故障状态中，只有出现重故障的情况下，旁路保护（2)经可编程逻辑器件（3) 发出控制信号，进行旁路动作，保护功能生效。
【文档编号】G01R31/00GK104218777SQ201410474572
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】张朝龙, 刘君, 李旭阳, 陈昱达, 孙道军 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电, 公司