本實(shí)用新型涉及電氣自動(dòng)化設(shè)備，具體涉及一種用于鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

鏈?zhǔn)綋Q流器也稱為H橋串聯(lián)換流器，該換流器由多個(gè)鏈節(jié)模塊(或稱單相H橋換流器模塊)的交流輸出串聯(lián)而成，可廣泛用于各種變流裝置中，如高壓變頻調(diào)速器、新型靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)、新能源發(fā)電逆變器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、有源濾波器(APF)等。

由于鏈?zhǔn)綋Q流器常用于輸出較高交流電壓的應(yīng)用場(chǎng)合(3kV－35kV)，使得其輸出電流測(cè)量及輸出電流保護(hù)變得困難。采用霍爾電流傳感器測(cè)量其輸出電流時(shí)，受霍爾電流傳感器原副邊絕緣耐壓的限制，無法直接測(cè)量較高電壓應(yīng)用場(chǎng)合的鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流。而采用高壓電流互感器又導(dǎo)致測(cè)量成本偏高，且無法測(cè)量換流器輸出電流中的直流分量，對(duì)控制性能造成影響。此外，該輸出電流可能需用于反饋控制，采樣速率可能需要高達(dá)50us一點(diǎn)。因此，需要尋找一種新的測(cè)量與輸出電流保護(hù)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題：提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出電流的測(cè)量與保護(hù)、電流傳感器的原邊與副邊不需要承受高電壓、解決傳感器的耐壓?jiǎn)栴}、通過FPGA芯片采樣輸出電流及過流保護(hù)信號(hào)并通過光纖進(jìn)行串行通信傳遞所測(cè)量的電流及過流保護(hù)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)高速的采樣和過流保護(hù)，滿足實(shí)時(shí)反饋控制輸出電流的需要，能夠可以有效地解決高壓鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流的快速測(cè)量與保護(hù)問題的用于鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種用于鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置，包括電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊、FPGA芯片、通信模塊和電源模塊，所述電流傳感器安裝于被測(cè)鏈?zhǔn)綋Q流器的任一鏈節(jié)模塊旁，且所述鏈節(jié)模塊的一個(gè)交流輸出端連線直接穿過電流傳感器的原邊測(cè)量孔，所述電流傳感器的副邊輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊和FPGA芯片相連，所述FPGA芯片和通信模塊相連，所述電源模塊分別與A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊、FPGA芯片、通信模塊相連。

優(yōu)選地，所述電流傳感器為電流互感器或霍爾電流傳感器。

優(yōu)選地，所述A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器和過流保護(hù)器，所述電流傳感器的輸出端分別和A/D轉(zhuǎn)換器和過流保護(hù)器相連，且所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端、過流保護(hù)器的過流保護(hù)信號(hào)輸出端分別與FPGA芯片相連。

優(yōu)選地，所述通信模塊為光纖驅(qū)動(dòng)器。

優(yōu)選地，所述電源模塊包括隔離穩(wěn)壓電源和隔離電源變壓器，所述隔離電源變壓器的原邊和外部交流電源相連、副邊和隔離穩(wěn)壓電源相連，所述隔離穩(wěn)壓電源分別與A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊、FPGA芯片、通信模塊相連。

本實(shí)用新型用于鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置具有下述優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型包括電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊、FPGA芯片、通信模塊和電源模塊，所述電流傳感器安裝于被測(cè)鏈?zhǔn)綋Q流器的任一鏈節(jié)模塊旁，且所述鏈節(jié)模塊的一個(gè)交流輸出端連線直接穿過電流傳感器的原邊測(cè)量孔，所述電流傳感器的副邊輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊和FPGA芯片相連，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出電流的測(cè)量與保護(hù)，電流傳感器的原邊與副邊不需要承受高電壓、解決了傳感器的耐壓?jiǎn)栴}，而且通過FPGA芯片采樣輸出電流及過流保護(hù)信號(hào)并通過光纖進(jìn)行串行通信傳遞所測(cè)量的電流及過流保護(hù)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)高速的采樣和過流保護(hù)，滿足實(shí)時(shí)反饋控制輸出電流的需要，能夠可以有效地解決高壓鏈?zhǔn)綋Q流器輸出電流的快速測(cè)量與保護(hù)問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：1、電流傳感器；2、A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊；3、FPGA芯片；4、通信模塊；5、電源模塊；51、隔離穩(wěn)壓電源；52、隔離電源變壓器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

如圖1所示，本實(shí)施例用于鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置包括電流傳感器1、A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2、FPGA芯片3、通信模塊4和電源模塊5，電流傳感器1安裝于被測(cè)鏈?zhǔn)綋Q流器的任一鏈節(jié)模塊旁，且鏈節(jié)模塊的一個(gè)交流輸出端連線直接穿過電流傳感器1的原邊測(cè)量孔，電流傳感器1的副邊輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2和FPGA芯片3相連，F(xiàn)PGA芯片3和通信模塊4相連，電源模塊5分別與A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2、FPGA芯片3、通信模塊4相連。通過上述結(jié)構(gòu)，使得本實(shí)施例用于鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流測(cè)量與保護(hù)裝置的電流傳感器1原邊與副邊不需要承受高電壓，解決了電流傳感器1的耐壓?jiǎn)栴}；通過FPGA芯片3采樣輸出電流及過流保護(hù)信號(hào)并通過光纖進(jìn)行串行通信傳遞所測(cè)量的電流及過流保護(hù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速的采樣和過流保護(hù)，滿足實(shí)時(shí)反饋控制輸出電流的需要。

電流傳感器1用于測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流。本實(shí)施例中，電流傳感器1為霍爾電流傳感器，參見圖1，其中V+、V-分別為供電電源的正負(fù)極連接端子，IO為檢測(cè)信號(hào)輸出端子。電流傳感器1用于測(cè)量鏈?zhǔn)綋Q流器的輸出電流，它安裝于鏈?zhǔn)綋Q流器的任一鏈節(jié)模塊旁，該鏈節(jié)模塊的一個(gè)交流輸出端連線直接穿過所述的電流傳感器1的原邊測(cè)量孔，上述的電流傳感器1的副邊輸出信號(hào)連接到A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2。

本實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2包括A/D轉(zhuǎn)換器和過流保護(hù)器，電流傳感器1的輸出端分別和A/D轉(zhuǎn)換器和過流保護(hù)器相連，且A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端、過流保護(hù)器的過流保護(hù)信號(hào)輸出端分別與FPGA芯片3相連。A/D轉(zhuǎn)換器接收FPGA芯片3輸出的控制信號(hào)，并將電流測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出給FPGA芯片3；過流保護(hù)器比較電流測(cè)量信號(hào)與過流保護(hù)設(shè)定信號(hào)并輸出過流保護(hù)信號(hào)給上述的FPGA芯片3。本實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器具體采用AD公司生產(chǎn)的型號(hào)為AD7656的A/D轉(zhuǎn)換器件，過流保護(hù)器具體采用TI公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)M293的過流保護(hù)器件。

FPGA芯片3用于將來自A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2的電流測(cè)量數(shù)字信號(hào)及過流保護(hù)信號(hào)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)換成串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)，通過通信模塊4輸出，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)50uS以內(nèi)的高速采樣和通信。本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA芯片3具體采用XILINX公司的生產(chǎn)的XC3E100E-4TQG144I的器件。

本實(shí)施例中，通信模塊4為光纖驅(qū)動(dòng)器，用于將FPGA芯片3輸出的串行通訊數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)發(fā)送到光纖中。本實(shí)施例中，光纖驅(qū)動(dòng)器具體采用TI公司的SN55452及AVAGO公司的HFBR1521Z。

本實(shí)施例中，電源模塊5包括隔離穩(wěn)壓電源51和隔離電源變壓器52，隔離電源變壓器52的原邊和外部交流電源相連、副邊和隔離穩(wěn)壓電源51相連，隔離穩(wěn)壓電源51分別與A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2、FPGA芯片3、通信模塊4相連。隔離穩(wěn)壓電源51用于為A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2、FPGA芯片3、通信模塊4提供穩(wěn)壓電源；隔離電源變壓器52用于為穩(wěn)壓電源提供高絕緣耐壓及低局放的電氣隔離，隔離穩(wěn)壓電源51的輸入(DC+/DC-)來自隔離電源變壓器52的副邊，隔離穩(wěn)壓電源51的輸出為A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2、FPGA芯片3、通信模塊4提供穩(wěn)壓電源。隔離電源變壓器52的原邊來自市電交流電源或UPS交流電源的不停電交流輸出，它需要具有高絕緣耐壓及低局放的性能指標(biāo)。

實(shí)施例二：

如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，其主要不同點(diǎn)為：本實(shí)施例中，電流傳感器1為電流互感器，電流互感器的兩個(gè)輸出連接端子與A/D轉(zhuǎn)換及過流保護(hù)模塊2的兩個(gè)輸入端子相連。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。