专利名称：控制用三相电子式电压互感器(nbevt)的制作方法
技术领域：
本发明属于电力设备领域，特别指一种控制用三相电子式电压互感器。
背景技术：
在电控设备中都离不开对功率电路电压信号的采样和变换。在低 压电控设备中，电压信号的采样使用的都是由变压器制成的电压互感 器。但在高压设备上使用变压器就有很多问题。变压器的高压侧和低 压侧绕在一个铁芯上，要做到上万伏电压的隔离，两个线圈必须有足 够的距离和绝缘层，接线端也要有足够的空间，使得变压器的体积非 常庞大，否则就会使高电压串到低压侧。
高压设备上除使用变压器外，还有电阻分压式采样技术。该方案 的优点是成本低。但它高低压不隔离，高压干扰容易串入低压系统中 去，影响控制系统的性能，电压检测精度不够，严重时引起设备损坏， 造成人身伤亡事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制用三相电子式电压互感器，它既
4解决了电压采样问题，又避免了变压器存在不足的问题。 本发明的技术方案是
本发明电子式电压互感器，它包括接在高压电路上的一次侧电
路NBEVTl;接在低压侧的二次侧电路NBEVT2。NBEVT由NBEVTl和NBEVT2 组成，两者之间由光纤连接。光纤是电子式电压互感器的一次侧电路 与二次侧电路的连接部件。用光纤隔离技术，将与高电压正弦信号相 等效的PWM光信号传输到低压侧，保障了高低压之间的隔离安全，提 高了系统的安全性和可靠性。
本发明的优点在于本发明使高压电控装置有了适宜的电压互感 器，不再使用高压配电装置所用的体积大、笨重的变压器式互感器， 也不再使用有电气不隔离弊端的电阻分压式采样电路。本发明采用光 信号作为高低压电位之间的联系，电压隔离强度高。
图1-A、图1-B:用矩形波等效正弦波图。 图2-A、图2-B: SPWM波形的产生机制图。 图3: PWM信号积分成正弦波图。
图4:本发明控制用三相电子式电压互感器结构示意图。 图5:本发明控制用三相电子式电压互感器的使用接线图。 图6-A:本发明中NBEVTl电气原理框图。 图6-B:本发明中NBEVT2电气原理框图。图7-A至图7-D:本发明控制用三相电子式电压互感器的一次侧电 路原理图。
图8-A至图8-E:本发明控制用三相电子式电压互感器的二次侧电 路原理图。
具体实施例方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。 如图1-A、图1-B所示，用矩形波等效正弦波。图1-A:等分的正 弦波图；图l-B :等效的矩形波图。将正弦波电压信号通过SPWM脉宽 发生器，转换为PWM脉冲波，再经过红外发光二极管变成光信号发送 出去。
一次侧电路电压信号实现传送的基本原理是将正弦波N细等分 分割，将每一等分的正弦曲线包围的面积用一个与此等面积的等高的 矩形来替代，矩形的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样N个等
幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波的半周等效，同样正弦 波的负半周也可用相同的方法来等效。
如图2-A、图2-B所示，PWM调制波的产生方法，SPWM波形的产生 机制。图2-A: SPWM形成原理图；图2-B: PWM波形图。采样的正弦波 信号通过与固定频率的载波进行比较，产生电压PWM脉冲波形，脉冲 波形通过光电发生器生成与PWM波形同样频率的光脉冲信号。
二次侧电路的作用是将光纤传输过来的PWM脉冲信号，还原成与一次电压对应的正弦波电信号。还原过程的原理是图1的逆运用。
如图3所示，PWM信号积分成正弦波图，是将接收的脉冲波信号， 通过积分运算和累加运算来将脉冲波形转换为正弦波。图3中每个 三角波就是通过积分运算形成的与每个光脉冲等面积的波形，系统经 过不断累积就形成了如上的正弦波形。
如图4所示，本发明的电气结构示意图。本发明电压互感器，它 包括 一次侧电路NBEVT1的一端与三相高压电源相连接，其另一端通 过光纤传输与二次侧电路NBEVT2的一端相连接；且二次侧电路NBEVT2 的输出端提供120 (100V)、 7.07 (6.5V)两种三相电压信号，供三相 低压采样电路或仪表使用。
如图5所示，控制用三相电子式电压互感器的使用接线图 一次 侧电路NBEVT1使用螺钉直接连接到高压电路母排上；一、二次侧电路 之间用光纤将对应的11'与11、 13'与13端子连接起来；二次侧电 路NBEVT2使用AC220V (或AC110V)低压工作电源，电源由单相三芯 电缆供电。三相电压采样信号从端子1、 2、 3上接出，直接连接到控 制电路做反馈信号。
如图6-A、图6-B所示，本发明控制用三相电子式电压互感器电路 方框图 一次侧电路接到三相高压电源上，用电压变换网络将三相高 压信号转变成低电压信号；然后经PWM生成电路产生PWM信号，并经 红外发光二极管发送出去；经过光纤的传输，将一次侧电路的PWM信号传输到二次侧电路中，完成了信号的隔离；二次侧电路接收到经光 纤传过来的PWM光脉冲，变换成电PWM信号；然后通过积分运算电路 还原成三相正弦波电信号，并输出到控制电路使用。
技术参数 一次侧额定电压2. 3kV、 3. 3kV、 4. 16kV、 6kV、 10kV、 15kV; 二次侧供电电压AC220V、 AC110V、 DC220V、 DC110V; 二次侧 输出电压AC120 (100) V、 7.07 (6.5) V; 二次侧输出功率AC120 (100) V、输出功率为IOVA。
本发明控制用三相电子式电压互感器(NBEVT)，适用于10kV以下 的电控装置使用(也可以作为10kV以下电气系统中电压测量用)。一 次侧电路NBEVT1接到高压电源上，从高压电路直接取得采样电压。二 次侧电路NBEVT2与低压控制电路相接，其输出电压与控制电路相匹配。
如图7-A至图7-D所示，本发明控制用三相电子式电压互感器一 次侧电路的电气原理图
图7-A是NBEVTl的取能与电源电路。它接在高压电路上，通过限 流电阻R31、 R31和变压器T1，从高压电路上取得能量。经B1整流， D3、 Cll、 C2稳压滤波后供本电路使用。
图7-B是NBEVT1的电压降压网络。它的作用是通过RL31、 RL32 和P2将高电压变成低电压，以便进行必要的变换。电路中的其它元件 做辅助用。
图7-C是NBEVT1的PWM发生器电路，它是由PWM发生器Ul及其外围电路组成。Ul内部集成有载波发生器、比较器等电路。从降压网 络送来的正弦波信号与Ul产生的载波进行比较，便得到了我们所需要 的PWM波形。
图7-D是NBEVT1的光脉冲发送电路。它是由发光二极管FT1及辅 助电路完成将PWM电信号变成光信号发送出去的。
如图8-A至图8-E所示，本发明控制用三相电子式电压互感器二 次侧电路的电气原理图
图8-A是光输入与变换电路。经光纤传来的光脉冲，由光电管 PHOTO变成电信号，再通过Q31放大和各U31整形，送给下一级的积分 电路做进一步变换。
图8-B是积分电路。晶体管Q70对整形后的脉冲进行积分，得到 与该脉冲占空比成比例的充放电波形。所有充放电波形的累加，就得 到了图3所示的正弦波输出。
图8-C是2/3变换与输出电路。积分电路仅做了两相。在三相交 流电路中，三相电压的关系是UA+UB+U^0，因此有任意两相的电压值就 可以算出第三相电压值。该变换由U5和U4完成。
图8-D: NBEVT1的电源电路1。其作用是通过L、 C对电源电压进 行滤波，通过B101进行整流，将市电电源220V变成干净的直流电。
图8-E: NBEVT2的电源电路2。它是一个开关电源，与常规的开关 电源相同。
权利要求
1、一种控制用三相电子式电压互感器，其特征在于它包括一次侧电路(NBEVT1)的一端与三相高压电源相连接，其另一端通过光纤传输与二次侧电路(NBEVT2)的一端相连接；且二次侧电路(NBEVT2)的输出端提供三相电压信号，供三相低压采样电路或仪表使用。
2、 根据权利要求l所述的控制用三相电子式电压互感器，其特 征在于所述的二次侧电路(NBEVT2)的输出端提供三相电压信号， 它包括120V、 IOOV、 7.07V、 6.5V。
3、 根据权利要求l所述的控制用三相电子式电压互感器，其特 征在于所述的一次侧电路接到三相高压电源上，用电压变换网络将 三相高压信号电变成低电压信号;然后经P丽生成电路产生PWM信号， 并经红外发光二极管发送出去；经过光纤的传输，将一次侧电路的 PWM信号传输到二次侧电路中，完成了信号的隔离；二次侧电路接收 到经光纤传过来的P丽光脉冲，变换成电P丽信号；然后通过积分运 算电路还原成三相正弦波电信号，并输出到控制电路使用。
4、 一种控制用三相电子式电压互感器，其特征在于它包括 一次侧电路(NBEVT1)使用螺钉直接连接到高压电路母排上；一、二 次侧电路之间用光纤将对应的(ir)与(11)、 (13')与(13)端子连接起来；二次电路(NBEVT2)的使用AC220V或AC110V低压工作电 源，电源由单相三芯电缆供电；三相电压采样信号从端子(1)、 (2)、 (3)上接出，直接连接到控制电路做反馈信号。
全文摘要
本发明属于电力设备领域，特别指一种控制用三相电子式电压互感器。本发明包括一次侧电路(NBEVT1)的一端与三相高压电源相连接，其另一端通过光纤传输与二次侧电路(NBEVT2)的一端相连接；且二次侧电路(NBEVT2)的另一端与三相低压采样信号电路相连接。本发明的优点在于本发明使高压电控装置有了适宜的电压互感器，不再使用高压配电装置所用的体积大、笨重的变压器式互感器，也不再使用没有电气隔离弊端的电阻分压式采样电路。本发明采用光信号作为高低压电位之间的联系，电压隔离强度高。
文档编号H01F38/22GK101552125SQ200810239620
公开日2009年10月7日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者于胜涛, 文 滕, 军 祖, 岚 赵 申请人:北京索控欣博通电气有限公司