一种高压变频器微机保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电流检测和保护装置领域，特别涉及一种高压变频器上的单元电流检测和保护装置，能识别不同的运行工况，并起到保护作用。
【背景技术】
[0002]目前高压变频器的功率单元在上电时冲击电流很大，有启动电阻能达到5倍额定电流，无启动电阻能达到10倍甚至更高电流，为避开上电冲击电流，熔断器的选型往往偏大，因此导致高压变频器运行时就会出现功率单元烧掉而熔断器还没保护的情况，严重的可能会烧掉变频器的移相变压器而熔断器依然没有保护动作。
【发明内容】
[0003]发明目的:克服现有技术的缺陷，研制一种微机保护装置，使该装置具备熔断器反时限特性，替代单元输入熔断器，既可以区分上电冲击电流和正常运行过流进行有效保护，又能节省恪断器成本。
[0004]技术方案:一种高压变频器微机保护装置，包括一块主控板1、一块接口板2及三块单元电流检测板3，所述主控板I和所述每块单元电流检测板3上各有一个控制器；所述单元电流检测板3用来检测单元输入电流并进行处理；所述主控板I是所述微机保护装置的核心；接口板2是微机保护系统用来与别的系统进行1信号传输、485通信、光纤通信的连接板；
[0005]所述控制器均为ST公司的STM32F103ZE，采用LQFP144封装；
[0006]所述高压变频器微机保护装置安装在一个箱子6内；主控板I安装在箱子6的背面，接口板2及三块单元电流检测板3从正面插进去；
[0007]所述箱子6为金属箱体，内设板卡接地点，同时有屏蔽外部干扰的作用；箱子6的上下面有通风口，利于板卡通风散热；
[0008]所述接口板2及三块单元电流检测板3的面板上设有助拔器，方便插拔；
[0009]所述箱子6大小一般为21cm*15cm*21cm ；
[0010]通过电流互感器及电路处理，将每个单元的电流模拟信号转化为电压模拟信号，通过AD转换为数字信号，在所述单元电流检测板3的控制器6中将每一路数字信号通过三级反时限特性运算，模拟熔断器的特性，进而对高压变频器进行保护；因为主控板I的控制器通过1信号与高压变频器的控制系统通信，所以能够区分上电和正常运行两种情况，进而所述主控板I将这个信号通过SPI通信方式传给所述单元电流检测板3，避免了熔断器的选型偏大的缺点；
[0011]在所述高压变频器微机保护装置中，所述主控板I和单元电流检测板3的控制器均采用了芯片STM32F103ZE、LQFP144封装，这款芯片拥有最多21路ADC，可以采集21路模拟信号；同时这款芯片拥有丰富的SPI通信和485通信外设，因此单元电流检测板3可以将输入电流状态快速传给所述主控板I的控制器；按照高压变频9级串联设计微机保护装置，高压变频器U、V、W三相均由9个单元级联，移相变压器二次侧有27组A、B、C三相线圈，高压变频器的每个单元连接移相变压器的一个A、B、C三相线圈，但只采集每个单元的A、C两相输入电流，因此高压变频器每相需要采集18路电流信号，一片STM32F103ZE芯片足以处理；该装置也适用于小于9级单元串联方式，如果没有接入电流信号，输入控制器的模拟信号就是OV。
[0012]本实用新型的优点和有益效果:该微机保护装置既能允许上电时大电流出现而高压变频器没有跳闸，又能完善正常运行时保护功能，且使总体成本有所降低。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型结构功能示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细描述。
[0015]整个系统由5块板卡组成，一块底板(主控板I)，四块插板(包括三块单元电流检测板3和接口板2)。单元电流检测板用来检测单元输入电流并进行处理；主控板是微机保护系统的核心；接口板是微机保护系统用来跟别的系统进行1信号传输、485通信、光纤通信。整个微机保护装置有54路互感器二次侧电流信号输入接口。
[0016]整个系统5块板卡安装在一个精致小箱子，箱子大小为21Cm*15Cm*21Cm ;主控板安装在箱子背面，4块插卡从正面插进去。箱体为金属箱体，所以提供了板卡接地点，而且有屏蔽外部干扰的作用；箱体的上下面有通风口，利于板卡通风散热；插板的面板上有助拔器，方便插拔。
[0017]如附图1所示，主控板I的控制器通过1信号能够区分上电和正常运行两种情况，进而主控板I将这个信号通过SPI通信传给单元电流检测板3。另一方面，单元电流通过电流互感器转化为额定10mA交流电流信号，进入单元电流检测板3，经过采样电阻，转化为电压信号，经过低通滤波器，然后再通过差分电路，最后传给单元电流检测板的控制器，控制器将模拟信号转化为数字信号。数字信号在单元电流检测板的控制器中要经过3级反时限运算，第一级为允许2倍额定电流运行300S，第二级为允许4.5倍额定电流运行1S，第三级为10倍额定电流以上速断。由于STM32F103ZE拥有72M主频，AD转化时间最快1.5us,内置乘法器除法器，计算速度快，内存大，每10us有充足的时间做反时限运算，将处理后得到的信息通过SPI通信传输给主控板，加上SPI通信速率快，能够及时快速的反应单元输入电流状况。在高压变频器上电时，因为上电电流大，允许第三级反时限运算超限，其他两级不允许，但是在正常运行时如果单元电流超过三级反时限保护值的任意一个，那么系统将输出高压变频器跳闸信号，整个高压变频器就会得到有效保护。
[0018]在所述高压变频器微机保护装置中，所述主控板I和单元电流检测板3的控制器均采用了芯片STM32F103ZE、LQFP144封装，这款芯片拥有最多21路ADC，可以采集21路模拟信号；同时这款芯片拥有丰富的SPI通信和485通信外设，因此单元电流检测板3可以将输入电流状态快速传给所述主控板I的控制器；按照高压变频9级串联设计微机保护装置，高压变频器U、V、W三相均由9个单元级联，移相变压器二次侧有27组A、B、C三相线圈，高压变频器的每个单元连接移相变压器的一个A、B、C三相线圈，但只采集每个单元的A、C两相输入电流，因此高压变频器每相需要采集18路电流信号，一片STM32F103ZE芯片足以处理；该装置也适用于小于9级单元串联方式，如果没有接入电流信号，输入控制器的模拟信号就是OV。
【主权项】
1.一种高压变频器微机保护装置，其特征在于，包括一块主控板(I)、一块接口板(2)及三块单元电流检测板(3)，所述主控板(I)和所述每块单元电流检测板(3)上各有一个控制器；所述单元电流检测板(3)用来检测单元输入电流并进行处理；所述主控板(I)是所述微机保护装置的核心；所述接口板(2)是与别的系统进行1信号传输、485通信、光纤通信的连接板。
2.根据权利要求1所述的高压变频器微机保护装置，其特征在于，所述控制器均为ST公司的STM32F103ZE，采用LQFP144封装。
3.根据权利要求1所述的高压变频器微机保护装置，其特征在于，所述接口板(2)及三块单元电流检测板(3)的面板上设有助拔器，方便插拔。
4.根据权利要求1所述的高压变频器微机保护装置，其特征在于，每个单元的电流模拟信号通过电流互感器及电路处理后转化为电压模拟信号，再通过AD转换为数字信号， 所述主控板(I)的控制器通过1信号与高压变频器的控制系统通信，区分高压变频器上电和正常运行两种情况，并将表示上电和正常运行的信号通过SPI通信方式传给所述单元电流检测板⑶。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压变频器微机保护装置，包括一块主控板(1)、一块接口板(2)及三块单元电流检测板(3)，所述主控板(1)和所述每块单元电流检测板(3)上各有一个控制器(4)；所述单元电流检测板(3)用来检测单元输入电流并进行处理；所述主控板(1)是所述微机保护装置的核心；所述接口板(2)是与别的系统进行IO信号传输、485通信、光纤通信的连接板。该微机保护装置既能允许上电时大电流出现而高压变频器没有跳闸，又能完善正常运行时保护功能，且使总体成本有所降低。
【IPC分类】H02H7-10
【公开号】CN204271616
【申请号】CN201420331046
【发明人】孙绍慈, 李瑞英
【申请人】北京合康亿盛变频科技股份有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年6月20日