专利名称：一种链式换流器输出电流测量与保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种链式换流器输出电流测量与保护装置，属于电气自动化设备技术领域。
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，可广泛应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(STATC0M)、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。此外，该输出电流可能需用于反馈控制，需要 采用很高的采样速率。因此，需要寻找一种新的测量与输出电流保护装置。
发明内容
本发明的目的是提出一种链式换流器输出电流测量与保护装置，克服现有技术之不 足，以解决高压链式换流器输出电流的快速测量与保护问题。
本发明提出的链式换流器输出电流测量与保护装置，包括电流传感器、A/D转换器 与过流保护器、现场可编程门阵列芯片、光纤驱动器和隔离稳压电源；其中，
电流传感器，用于测量链式换流器的输出电流；
A/D转换器与过流保护器，A/D转换器接收上述电流测量信号，并转换成数字信号， 同时接收现场可编程门阵列芯片的控制信号，过流保护器将电流测量信号与过流保护设定 信号比较，并将过流保护信号发送至现场可编程门阵列芯片；
现场可编程门阵列芯片，接收来自A/D转换器与过流保护器的电流测量数字信号及过 流保护信号，对信号进行编码并转换成串行通讯数据信号，并将信号发送至光纤驱动器；
光纤驱动器，用于将上述接收的串行通讯数据信号转换成光信号，发送到光纤中；
隔离稳压电源，用于为电流传感器、A/D转换器与过流保护器、现场可编程门阵列芯片和光纤驱动器提供稳压电源。
本发明提出的链式换流器输出电流测量与保护装置，其优点是测量链式换流器的电 流传感器的原边与副边只需承受一个链节功率模块最大输出电压的耐压，解决了传感器的 耐压问题；通过现场可编程门阵列(以下简称FPGA)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。因此该发明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。
图1为本发明装置的电流传感器采用霍尔电流传感器时的电路框图。 图2为本发明装置的电流传感器采用普通电流互感器时的电路框图。
具体实施例方式
本发明提出的链式换流器输出电流测量与保护装置，其结构如图l所示，包括电流
传感器(1)、 A/D转换器与过流保护器(2)、 FPGA芯片(3)、光纤驱动器(4)和隔离稳 压电源(5)。
上述的电流传感器(1)用于测量链式换流器的输出电流，它安装于为上述的隔离稳压 电源(5)提供输入电源的链节模块旁，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上述的 A/D转换器与过流保护器(3)。上述的电流传感器(1)可以采用普通电流互感器(如图2 中所示)或霍尔电流传感器(如图1中所示)。
上述的A/D转换器与过流保护器(2)中的A/D转换器接收上述的FPGA芯片(3)输出 信号的控制，并将电流测量信号转换成数字信号，输出给上述的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)。 上述的FPGA芯片(3)将来自上述的A/D转换器与过流保护器(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，通过上述的光纤驱动器(4) 转换成光信号发送到光纤中。
上述的隔离稳压电源(5)的输入(DC+/DC-)来自链式换流器的任一个链节模块，其输 出为上述的电流传感器(1)、 A/D转换器与过流保护器(2)、 FPGA芯片(3)和光纤驱动 器(4)提供稳压电源。
本发明装置中，A/D转换器可以采用AD公司生产的型号为AD7864-1的器件；过 流保护器可以采用TI公司生产的型号为LM393的器件；FPGA芯片可以采用XILINX公司的生产的XC2S50-TQ144的器件；光纤驱动器(4) (TI公司的SN75452及AVAG0公司的 HFBR1521Z)
上述的FPGA芯片(3)将来自上述的A/D转换器与过流保护器(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，通过上述的转换成光信号发送 到光纤中。
本发明也可应用于其他类似的高压电路电流测量应用场合。任何基于本发明电路所作 的等效变换电路，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种链式换流器输出电流测量与保护装置，其特征在于该保护装置包括电流传感器、A/D转换器与过流保护器、现场可编程门阵列芯片、光纤驱动器和隔离稳压电源；其中，电流传感器，用于测量链式换流器的输出电流；A/D转换器与过流保护器，A/D转换器接收上述电流测量信号，并转换成数字信号，同时接收现场可编程门阵列芯片的控制信号，过流保护器将电流测量信号与过流保护设定信号比较，并将过流保护信号发送至现场可编程门阵列芯片；现场可编程门阵列芯片，接收来自A/D转换器与过流保护器的电流测量数字信号及过流保护信号，对信号进行编码并转换成串行通讯数据信号，并将信号发送至光纤驱动器；光纤驱动器，用于将上述接收的串行通讯数据信号转换成光信号，发送到光纤中；隔离稳压电源，用于为电流传感器、A/D转换器与过流保护器、现场可编程门阵列芯片和光纤驱动器提供稳压电源。
全文摘要
本发明涉及一种链式换流器输出电流测量与保护装置，属于电气自动化设备技术领域。包括用于测量链式换流器输出电流的电流传感器；用于将接收信号转换成数字信号，将信号与过流保护设定信号比较的A/D转换器与过流保护器；用于对信号进行编码并转换成串行通讯数据信号的FPGA；用于将串行通讯数据信号转换成光信号的光纤驱动器；以及用于为各模块提供电源的隔离稳压电源。本发明装置中，电流传感器的原边与副边承受一个链节功率模块最大输出电压的耐压，解决了传感器的耐压问题；通过FPGA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。
文档编号H02H7/10GK101540496SQ20091008323
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者刘文华, 刘文辉, 强 宋, 张秀娟, 李建国, 赵香花, 陈远华 申请人:清华大学;北京思源清能电气电子有限公司