一种用于链式换流器的输出电流测量与保护装置的制作方法

本实用新型涉及电气自动化设备，具体涉及一种用于链式换流器的输出电流测量与保护装置。

背景技术：

链式换流器也称为H桥串联换流器，该换流器由多个链节模块(或称单相H桥换流器模块)的交流输出串联而成，可广泛用于各种变流装置中，如高压变频调速器、新型静止同步补偿器(STATCOM)、新能源发电逆变器、动态电压恢复器(DVR)、有源滤波器(APF)等。

由于链式换流器常用于输出较高交流电压的应用场合(3kV－35kV)，使得其输出电流测量及输出电流保护变得困难。采用霍尔电流传感器测量其输出电流时，受霍尔电流传感器原副边绝缘耐压的限制，无法直接测量较高电压应用场合的链式换流器的输出电流。而采用高压电流互感器又导致测量成本偏高，且无法测量换流器输出电流中的直流分量，对控制性能造成影响。此外，该输出电流可能需用于反馈控制，采样速率可能需要高达50us一点。因此，需要寻找一种新的测量与输出电流保护装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：提供一种能够实现对输出电流的测量与保护、电流传感器的原边与副边不需要承受高电压、解决传感器的耐压问题、通过FPGA芯片采样输出电流及过流保护信号并通过光纤进行串行通信传递所测量的电流及过流保护数据，可以实现高速的采样和过流保护，满足实时反馈控制输出电流的需要，能够可以有效地解决高压链式换流器输出电流的快速测量与保护问题的用于链式换流器的输出电流测量与保护装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于链式换流器的输出电流测量与保护装置，包括电流传感器、A/D转换及过流保护模块、FPGA芯片、通信模块和电源模块，所述电流传感器安装于被测链式换流器的任一链节模块旁，且所述链节模块的一个交流输出端连线直接穿过电流传感器的原边测量孔，所述电流传感器的副边输出端通过A/D转换及过流保护模块和FPGA芯片相连，所述FPGA芯片和通信模块相连，所述电源模块分别与A/D转换及过流保护模块、FPGA芯片、通信模块相连。

优选地，所述电流传感器为电流互感器或霍尔电流传感器。

优选地，所述A/D转换及过流保护模块包括A/D转换器和过流保护器，所述电流传感器的输出端分别和A/D转换器和过流保护器相连，且所述A/D转换器的数字信号输出端、过流保护器的过流保护信号输出端分别与FPGA芯片相连。

优选地，所述通信模块为光纤驱动器。

优选地，所述电源模块包括隔离稳压电源和隔离电源变压器，所述隔离电源变压器的原边和外部交流电源相连、副边和隔离稳压电源相连，所述隔离稳压电源分别与A/D转换及过流保护模块、FPGA芯片、通信模块相连。

本实用新型用于链式换流器的输出电流测量与保护装置具有下述优点：本实用新型包括电流传感器、A/D转换及过流保护模块、FPGA芯片、通信模块和电源模块，所述电流传感器安装于被测链式换流器的任一链节模块旁，且所述链节模块的一个交流输出端连线直接穿过电流传感器的原边测量孔，所述电流传感器的副边输出端通过A/D转换及过流保护模块和FPGA芯片相连，因此能够实现对输出电流的测量与保护，电流传感器的原边与副边不需要承受高电压、解决了传感器的耐压问题，而且通过FPGA芯片采样输出电流及过流保护信号并通过光纤进行串行通信传递所测量的电流及过流保护数据，可以实现高速的采样和过流保护，满足实时反馈控制输出电流的需要，能够可以有效地解决高压链式换流器输出电流的快速测量与保护问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的结构示意图。

图例说明：1、电流传感器；2、A/D转换及过流保护模块；3、FPGA芯片；4、通信模块；5、电源模块；51、隔离稳压电源；52、隔离电源变压器。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例用于链式换流器的输出电流测量与保护装置包括电流传感器1、A/D转换及过流保护模块2、FPGA芯片3、通信模块4和电源模块5，电流传感器1安装于被测链式换流器的任一链节模块旁，且链节模块的一个交流输出端连线直接穿过电流传感器1的原边测量孔，电流传感器1的副边输出端通过A/D转换及过流保护模块2和FPGA芯片3相连，FPGA芯片3和通信模块4相连，电源模块5分别与A/D转换及过流保护模块2、FPGA芯片3、通信模块4相连。通过上述结构，使得本实施例用于链式换流器的输出电流测量与保护装置的电流传感器1原边与副边不需要承受高电压，解决了电流传感器1的耐压问题；通过FPGA芯片3采样输出电流及过流保护信号并通过光纤进行串行通信传递所测量的电流及过流保护数据，实现高速的采样和过流保护，满足实时反馈控制输出电流的需要。

电流传感器1用于测量链式换流器的输出电流。本实施例中，电流传感器1为霍尔电流传感器，参见图1，其中V+、V-分别为供电电源的正负极连接端子，IO为检测信号输出端子。电流传感器1用于测量链式换流器的输出电流，它安装于链式换流器的任一链节模块旁，该链节模块的一个交流输出端连线直接穿过所述的电流传感器1的原边测量孔，上述的电流传感器1的副边输出信号连接到A/D转换及过流保护模块2。

本实施例中，A/D转换及过流保护模块2包括A/D转换器和过流保护器，电流传感器1的输出端分别和A/D转换器和过流保护器相连，且A/D转换器的数字信号输出端、过流保护器的过流保护信号输出端分别与FPGA芯片3相连。A/D转换器接收FPGA芯片3输出的控制信号，并将电流测量信号转换成数字信号输出给FPGA芯片3；过流保护器比较电流测量信号与过流保护设定信号并输出过流保护信号给上述的FPGA芯片3。本实施例中，A/D转换器具体采用AD公司生产的型号为AD7656的A/D转换器件，过流保护器具体采用TI公司生产的型号为LM293的过流保护器件。

FPGA芯片3用于将来自A/D转换及过流保护模块2的电流测量数字信号及过流保护信号进行编码并转换成串行通讯数据信号，通过通信模块4输出，而且能够实现高达50uS以内的高速采样和通信。本实施例中，FPGA芯片3具体采用XILINX公司的生产的XC3E100E-4TQG144I的器件。

本实施例中，通信模块4为光纤驱动器，用于将FPGA芯片3输出的串行通讯数据信号转换成光信号发送到光纤中。本实施例中，光纤驱动器具体采用TI公司的SN55452及AVAGO公司的HFBR1521Z。

本实施例中，电源模块5包括隔离稳压电源51和隔离电源变压器52，隔离电源变压器52的原边和外部交流电源相连、副边和隔离稳压电源51相连，隔离稳压电源51分别与A/D转换及过流保护模块2、FPGA芯片3、通信模块4相连。隔离稳压电源51用于为A/D转换及过流保护模块2、FPGA芯片3、通信模块4提供稳压电源；隔离电源变压器52用于为稳压电源提供高绝缘耐压及低局放的电气隔离，隔离稳压电源51的输入(DC+/DC-)来自隔离电源变压器52的副边，隔离稳压电源51的输出为A/D转换及过流保护模块2、FPGA芯片3、通信模块4提供稳压电源。隔离电源变压器52的原边来自市电交流电源或UPS交流电源的不停电交流输出，它需要具有高绝缘耐压及低局放的性能指标。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为：本实施例中，电流传感器1为电流互感器，电流互感器的两个输出连接端子与A/D转换及过流保护模块2的两个输入端子相连。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。