專利名稱：一種用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于高壓大功率電力電子變換器系統(tǒng)的信號(hào)采集和傳輸裝置。
背景技術(shù)：
隨著高壓大功率電力設(shè)備的不斷發(fā)展，信號(hào)的檢測(cè)必須要進(jìn)行隔離傳送，以免受 到干擾，同時(shí)也是系統(tǒng)安全性的一種要求。比如在高壓大功率電力電子變換器系統(tǒng)中，采 用的主電路拓?fù)渲饕卸O管鉗位式多電平變換器、飛跨電容式多電平變換器、級(jí)聯(lián)H橋 型變換器和模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)，都需要采集大量的電壓和電流信號(hào)，系統(tǒng)電磁環(huán)境 復(fù)雜，電磁干擾對(duì)信號(hào)的影響十分強(qiáng)烈，若采集信號(hào)不可靠，就談不上控制和系統(tǒng)的可靠運(yùn) 行。目前現(xiàn)有的類似裝置中，都是將外部的高電壓、或者電流的模擬信號(hào)，通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電 路后，經(jīng)過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換電路，將電壓信號(hào)變成頻率信號(hào)，然后再通過(guò)頻壓轉(zhuǎn)換電路，將頻率信 號(hào)再變成電壓信號(hào)，也就是信號(hào)的一種解調(diào)過(guò)程；或者通過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換電路，將頻率信號(hào)通過(guò) 無(wú)線傳輸，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的傳輸協(xié)議將信號(hào)發(fā)送出去，接收端再通過(guò)調(diào)制解調(diào)電路，將頻率信號(hào) 變換成電壓信號(hào)，即使有現(xiàn)成的轉(zhuǎn)換芯片，也會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)變得很復(fù)雜，而且頻率信號(hào)很容 易受到復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，采集到的數(shù)據(jù)不一定準(zhǔn)確，增加了系統(tǒng)控制的不可靠性。中國(guó)專利02144877. 9涉及一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電壓電流傳感器，將取得的電 流信號(hào)和電阻上取得的電壓信號(hào)經(jīng)頻率變換電路變換，再經(jīng)過(guò)光耦、光纖或者變壓器隔離 后。再經(jīng)頻率變換電路的解調(diào)，最后完成信號(hào)的檢測(cè)功能。我們直接采用現(xiàn)有數(shù)字芯片，將 信號(hào)變成方波信號(hào)，通過(guò)光纖發(fā)送出去，接收方獲得方波信號(hào)，只要讀取出脈沖寬度，就獲 得采集信號(hào)的大小信息，沒(méi)有復(fù)雜的解調(diào)電路，讓系統(tǒng)整體更加可靠，適合高壓大功率系統(tǒng) 使用。中國(guó)專利200710121174. 3涉及一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電壓電流傳感器，是從導(dǎo) 體上直接取得電流信號(hào)和電阻上信號(hào)，經(jīng)過(guò)特殊的晶片和激光，將電壓信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)制 器調(diào)制成特殊頻率信號(hào)，通過(guò)變換電路將信號(hào)傳送到上位機(jī)。這種裝置的確能比較好的達(dá) 到抗干擾的目的，但裝置對(duì)制作材料的要求較高，不是很通用，而且信號(hào)必須經(jīng)過(guò)調(diào)制解 調(diào)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，相對(duì)也就降低了系統(tǒng)的可靠性。在高壓大功率系統(tǒng)中，一般都會(huì)采用比較復(fù)雜的主電路結(jié)構(gòu)，需要采集的電壓和 電流信號(hào)比較多，甚至還有溫度等很多信號(hào)也要采集，在這種情況下，要是想將采集的大量 數(shù)據(jù)傳送出去，需要復(fù)雜的傳輸協(xié)議，會(huì)增加控制的難度，甚至?xí)斐蓴?shù)據(jù)的丟失和不同步 現(xiàn)象，因此就使系統(tǒng)的控制無(wú)法做到準(zhǔn)確。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種適用于高壓系統(tǒng)的電壓、電 流采集和隔離傳輸裝置。本實(shí)用新型是針對(duì)模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種高壓電力 電子系統(tǒng)的電壓、電流信號(hào)采集和隔離傳輸裝置，其信號(hào)采樣不易受復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，可做到準(zhǔn)確采集信號(hào)，隔離傳輸，同時(shí)沒(méi)有復(fù)雜的傳輸協(xié)議，大大簡(jiǎn)化了高壓系統(tǒng)控制的復(fù) 雜程度。本實(shí)用新型采用的數(shù)據(jù)采集和傳輸方式，沒(méi)有復(fù)雜的壓頻轉(zhuǎn)換，也沒(méi)有數(shù)據(jù)的調(diào)制 解調(diào)環(huán)節(jié)，可以同時(shí)采集多路信號(hào)，準(zhǔn)確度高，為高壓系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制提供保障。本實(shí)用新 型適用于高壓大功率場(chǎng)合，也適用于其他高壓大功率系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)的采集和隔離傳送。本實(shí)用新型包括電壓、電流信號(hào)的檢測(cè)電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)傳輸電路電路。所述的電壓、電流信號(hào)的檢測(cè)電路由高電壓等級(jí)的電壓傳感器和電流傳感器，以 及一個(gè)直流電源組成。檢測(cè)電路部分的直流電源，可以同時(shí)輸出不同電壓等級(jí)的直流電壓 信號(hào)，傳感器需要的直流電壓信號(hào)通過(guò)電纜將電壓信號(hào)傳輸?shù)诫妷簜鞲衅骱碗娏鱾鞲衅鞯?電源輸入端，為檢測(cè)電路部分的電壓傳感器和電流傳感器提供工作電源；直流電源通過(guò)電 路板布線，將不同的電壓信號(hào)，傳輸?shù)叫盘?hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)傳輸電路中電子器件的電源端， 為電子器件提供工作電源。電壓傳感器固定在需要采集的高壓大功率電力電子系統(tǒng)的高電 壓信號(hào)附近。信號(hào)檢測(cè)電路中，將高電壓連接到電壓傳感器的原邊輸入端，從電壓傳感器 的模擬信號(hào)輸出端輸出一個(gè)恒流源信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣電阻，將高壓大功率電力電子系統(tǒng) 的需要檢測(cè)的高電壓轉(zhuǎn)變成+5V到-5V之間的一個(gè)弱的電壓信號(hào)，通過(guò)屏蔽電纜傳送到信 號(hào)轉(zhuǎn)換電路輸入端。電流信號(hào)的檢測(cè)是通過(guò)互感器的原理，將主電路中的連接導(dǎo)線穿過(guò)電 流傳感器，電流傳感器將需要檢測(cè)的高壓大功率電力電子系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)恒流源信 號(hào)。所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路包括濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。所述的信號(hào) 檢測(cè)電路得到的模擬信號(hào)，通過(guò)電纜傳送到信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的濾波電路輸入端，經(jīng)過(guò)濾波 后的模擬信號(hào)傳輸?shù)侥?shù)轉(zhuǎn)換AD芯片的模擬輸入口，由可編程邏輯器件CPLD控制模數(shù)轉(zhuǎn) 換AD芯片工作，將外部的模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，并且將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存在可編程邏輯器件 CPLD中，然后將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成一個(gè)方波信號(hào)，輸入到信號(hào)傳輸輸入端。所述的信號(hào)傳輸電路包括信號(hào)發(fā)送電路和信號(hào)接收電路。為了達(dá)到電氣上的隔 離，所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖傳送，將方波電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)光纖發(fā)送到信號(hào)接收 端。本實(shí)用新型利用數(shù)字化控制，將電壓信號(hào)變成簡(jiǎn)單可靠的方波信號(hào)，通過(guò)光纖發(fā) 送出去，去除了信號(hào)的頻壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，避免了頻率信號(hào)易受外部電磁環(huán)境的影響，也不需要 復(fù)雜的傳輸協(xié)議，可靠性提高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，可靠性高。本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1.可以實(shí)現(xiàn)高電壓場(chǎng)合多路信號(hào)的實(shí)時(shí)、可靠采集；2.對(duì)傳感器輸入的模擬信號(hào)，通過(guò)數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，誤差小，精度可以 控制；3.信號(hào)的傳輸過(guò)程，避免了復(fù)雜的傳輸協(xié)議，不需要添加信號(hào)的解調(diào)電路，同時(shí)也 消除了將電壓信號(hào)變成頻率信號(hào)后再傳輸，易受復(fù)雜電磁環(huán)境影響的弊端，能做到信號(hào)隔 離傳輸。

圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；圖2為信號(hào)轉(zhuǎn)換部分的模擬信號(hào)濾波電路；[0018]圖3為信號(hào)轉(zhuǎn)換部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路框圖；圖4為信號(hào)的傳輸電路；圖5方波信號(hào)形成機(jī)理的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。本實(shí)用新型包括電壓、電流信號(hào)的檢測(cè)電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)傳輸電路。如圖1所示，信號(hào)的檢測(cè)電路主要包括電壓傳感器和電流傳感器和直流電源。信 號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。信號(hào)傳輸電路包括信號(hào)發(fā)送電路和信號(hào)接收電路。本實(shí)用新型通過(guò)電壓傳感器和電流傳感器獲得主電路中的電壓和電流的模擬信 號(hào)，所采集的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的濾波電路濾波。濾波電路輸出連接模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路中的12位的AD芯片模擬信號(hào)輸入口，模擬信號(hào)通過(guò)可編程邏輯器件CPLD控制12位 的AD芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并過(guò)CPLD讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)周期固定、占空比隨CPLD 讀取到的數(shù)據(jù)大小變化的方波信號(hào)，數(shù)據(jù)越大，占空比也越大，然后通過(guò)信號(hào)傳輸電路，以 固定的頻率通過(guò)光纖發(fā)送到信號(hào)傳輸電路的方波信號(hào)接收端，接收端接收到方波信號(hào)，以 固定的頻率通過(guò)光纖發(fā)送到信號(hào)的傳輸電路中的信號(hào)接收電路的輸入端，信號(hào)接收電路的 輸入端接收到方波信號(hào)，通過(guò)信號(hào)接收電路通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片的控制，計(jì)算 出接收到的方波信號(hào)的脈沖寬度，再經(jīng)過(guò)換算，獲得采集信號(hào)的數(shù)值大小，完成數(shù)據(jù)采集， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)隔離傳輸，以供高高壓大功率電力電子系統(tǒng)使用。檢測(cè)電路部分的直流電源，可以 同時(shí)輸出不同電壓等級(jí)的直流電壓信號(hào)，傳感器需要的直流電壓信號(hào)通過(guò)電纜將電壓信號(hào) 傳輸?shù)诫妷簜鞲衅骱碗娏鱾鞲衅鞯碾娫摧斎攵?，為檢測(cè)電路部分的電壓傳感器和電流傳感 器提供工作電源；直流電源通過(guò)電路板布線，將不同的電壓信號(hào)，傳輸?shù)叫盘?hào)轉(zhuǎn)換電路和信 號(hào)傳輸電路中電子器件的電源端，為電子器件提供工作電源。圖2所示為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的濾波電路。為了減少模擬信號(hào)上的高頻干擾，傳感 器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)濾波之后傳輸?shù)降?2位的AD芯片的模擬輸入口?？梢葬槍?duì)不同頻率 的信號(hào)采用不同的帶寬進(jìn)行濾波，既要保證信號(hào)不失真，同時(shí)也要減少信號(hào)中的高頻干擾 信息。傳感器輸出的模擬信號(hào)Xin通過(guò)電纜傳輸?shù)降谝浑娮鑂l的一端和第二電阻R2的一 端，第一電阻Rl的另一端接模擬地，第二電阻R2的另一端連接到第四電阻R4和第一電容 Cl的上端，第二電阻R2的另一端同時(shí)連接到放大器TLC2^4A1D的2腳，放大器TLC2^4A1D 的3腳與第三電阻R3的上端相連，第三電阻R3的下端接模擬地，TLC2264A1D的1腳同時(shí) 與第四電阻R4和第一電容Cl的下端相連，第五電阻R5的一端和TLC2^4A1D的1腳相連， R5的另一端和TLC2^4A1D的6腳相連，TLC2264A1D的5腳和第六電阻R6的一端相連，R6 的另一端和模擬地相連，TLC2264A1D的6腳同時(shí)和第七電阻R7和第二電容C2的一端相連， 第七電阻R7和第二電容C2的另一端和TLC2^4A1D的7腳相連，產(chǎn)生濾波后的模擬信號(hào)。圖3所示為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路框圖，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由12位的AD芯 片和CPLD芯片組成。經(jīng)過(guò)濾波后的模擬信號(hào)，傳輸?shù)?2位的AD芯片的模擬信號(hào)輸入端， CPLD的第一 I/O端口與AD芯片的使能腳相連，來(lái)啟動(dòng)12位的AD芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。12 位AD芯片的數(shù)據(jù)線和地址線分別與CPLD芯片的第二到第十三I/O 口連接，二者之間實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳送。12位的AD芯片的轉(zhuǎn)換完成輸出信號(hào)連接到CPLD芯片的第十四I/O端口， CPLD芯片通過(guò)對(duì)12位的AD芯片發(fā)出的轉(zhuǎn)換完成信號(hào)的判斷，進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作。CPLD讀取 數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)周期固定，占空比隨CPLD讀取到的數(shù)據(jù)大小變化的方波信號(hào)。如圖4所示為信號(hào)傳輸電路，信號(hào)傳輸電路包括信號(hào)發(fā)送電路和信號(hào)接收電路。 信號(hào)發(fā)送電路由SN75451芯片和光纖發(fā)送器HFBR-15^器件以及電阻構(gòu)成；信號(hào)接收電路 由光纖發(fā)送器HFBR-25^器件以及電阻、電容構(gòu)成。首先通過(guò)信號(hào)發(fā)送電路實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換， 將電壓信號(hào)變換成光信號(hào)，然后通過(guò)光纖傳輸出去。CPLD芯片的第十五I/O 口連接到與門(mén) SN75451芯片的2腳，SN7M51芯片的1腳連接到電源+5V，同時(shí)和第一電阻Rl和第二電阻 R2的一端相連，第一電阻Rl的另一端連接到光纖發(fā)送器HFBR-15^器件的1腳，第二電阻 R2的另一端接SN7M51芯片的3腳，同時(shí)SN7M51芯片的3腳連接到圖4中HFBR_15^器 件的2腳，HFBR-15^器件的3、4、5腳同時(shí)接數(shù)字地。HFBR_15^器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信 號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖將光信號(hào)傳送到光纖接收器HFBR-25^的輸入端；光纖接收器HFBR-25^將接 收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，光纖接收器HFBR-25^器件的1腳將電信號(hào)傳輸?shù)降紽PGA的 第一 I/O 口，HFBR-25^器件的1腳接電阻Ro的一端，Ro的另一端接直流電源的+5V端， HFBR-2528器件的2、4、8腳同時(shí)接數(shù)字地，HFBR-2528器件的3腳接直流電源的+5V端，在 HFBR-2528器件的2、3腳之間連接一個(gè)濾波電容C。現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA計(jì)算出接收到 的方波信號(hào)的寬度，進(jìn)行換算，就獲得采集的模擬信號(hào)值，完成數(shù)據(jù)的采集和隔離傳送，能 做到誤差小，不受復(fù)雜電磁環(huán)境的影響。如圖5所示，本實(shí)用新型中采用12位的AD芯片轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)CPLD 的控制，將從AD讀取的不同的數(shù)值轉(zhuǎn)換成IOOs固定周期而占空比不同的方波信號(hào)，然后以 20kHz的頻率發(fā)送出去，接收端的FPGA以50MHz的時(shí)鐘頻率計(jì)算出方波的大小，這樣獲得的 數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的比例關(guān)系就能換算出采集的模擬信號(hào)的值的大小，由于FPGA的時(shí)鐘 周期很小，所以計(jì)算出的方波脈沖寬度是比較精確的，獲得的采集信號(hào)的信息不會(huì)影響到 系統(tǒng)的控制，信號(hào)的誤差范圍滿足系統(tǒng)控制的要求。
權(quán)利要求1.一種用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置，其特征在于所述的采集和傳輸 裝置包括電壓、電流的信號(hào)檢測(cè)電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)傳輸電路；所述的信號(hào)檢測(cè)電路 包括電壓傳感器和電流傳感器和直流電源；信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路； 信號(hào)傳輸電路包括信號(hào)發(fā)送電路和信號(hào)接收電路；直流電源電壓為電壓傳感器和電流傳感 器，以及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)傳輸電路中電子器件提供工作電源；電壓傳感器和電流傳感 器采集高壓大功率電力電子系統(tǒng)主電路中的電壓和電流的模擬信號(hào)，所述的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò) 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的濾波電路濾波，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；可編程邏輯器件CPLD控 制數(shù)模轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)周期固定、占空比隨CPLD讀取到的數(shù)據(jù)大小變 化的方波信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)傳輸電路，以固定的頻率通過(guò)光纖發(fā)送到信號(hào)的傳輸電路中的 信號(hào)接收電路的輸入端，信號(hào)接收電路的輸入端接收到方波信號(hào)，通過(guò)信號(hào)接收電路中的 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片的控制，計(jì)算出收到的方波信號(hào)的脈沖寬度，經(jīng)過(guò)換算，獲得 采集信號(hào)的數(shù)值大小，完成數(shù)據(jù)采集，并隔離傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置，其特征在于所述 的信號(hào)檢測(cè)電路中，將高電壓信號(hào)傳輸?shù)诫妷簜鞲衅鞯脑呡斎攵丝?，從電壓傳感器的?邊輸出端傳輸出一個(gè)恒流源信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣電阻，將恒流源信號(hào)變成低的電壓信號(hào)，通 過(guò)電纜將需要檢測(cè)的電壓信號(hào)傳送到信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路輸入端，完成電壓信號(hào)的檢測(cè)；電流 信號(hào)的檢測(cè)，是通過(guò)互感器的原理，將主電路中的連接導(dǎo)線穿過(guò)電流傳感器，從電流傳感器 的副邊得到恒流源，經(jīng)過(guò)采樣電阻，將恒流源信號(hào)轉(zhuǎn)變成低電壓信號(hào)，通過(guò)電纜傳輸?shù)叫盘?hào) 的轉(zhuǎn)換電路輸入端，完成電流信號(hào)的檢測(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置，其特征在于 所述的濾波電路中，所述的電壓傳感器和電流傳感器輸出的模擬信號(hào)Xin通過(guò)電纜傳輸?shù)?第一電阻Rl的一端和第二電阻R2的一端，第一電阻Rl的另一端接模擬地，第二電阻R2的 另一端連接到第四電阻R4和第一電容Cl的上端，第二電阻R2的另一端同時(shí)連接到放大器 TLC2264A1D的2腳，放大器TLC2^4A1D的3腳與第三電阻R3的上端相連，第三電阻R3的 下端接模擬地，TLC2264A1D的1腳同時(shí)與第四電阻R4和第一電容Cl的下端相連，第五電阻 R5的一端和TLC2^4A1D的1腳相連，R5的另一端和TLC2^4A1D的6腳相連，TLC2264A1D 的5腳和第六電阻R6的一端相連，R6的另一端和模擬地相連，TLC2264A1D的6腳同時(shí)和第 七電阻R7和第二電容C2的一端相連，第七電阻R7和第二電容C2的另一端和TLC2^4A1D 的7腳相連，產(chǎn)生濾波后的模擬信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置，其特征在于所述 的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，所述的濾波后的電壓、電流模擬信號(hào)傳送到12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換AD芯片的 模擬信號(hào)輸入端，可編程邏輯器件CPLD的第一 I/O端口與模數(shù)轉(zhuǎn)換AD芯片的使能腳相連， 模數(shù)轉(zhuǎn)換AD芯片的數(shù)據(jù)線和地址線分別與可編程邏輯器件CPLD的第二到第十三I/O 口連 接，模數(shù)轉(zhuǎn)換AD芯片的輸出信號(hào)連接到可編程邏輯器件CPLD的第十四I/O端口，可編程邏 輯器件CPLD通過(guò)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD芯片發(fā)出的轉(zhuǎn)換完成信號(hào)的判斷，進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作；可編程 邏輯器件CPLD讀取數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)周期固定，占空比隨可編程邏輯器件CPLD讀 取到的數(shù)據(jù)大小變化的方波信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置，其特征在于所述 的信號(hào)傳輸電路中，可編程邏輯器件CPLD芯片的第十五I/O 口連接到與門(mén)SN7M51芯片的2腳，與門(mén)SN7M51芯片的1腳連接到電源+5V，同時(shí)和第一電阻Rl和第二電阻R2的一端 相連，第一電阻Rl的另一端連接到光纖發(fā)送器HFBR-15^的1腳，第二電阻R2的另一端接 與門(mén)SN75451芯片的3腳，同時(shí)與門(mén)SN7M51芯片的3腳連接到光纖發(fā)送器HFBR_15^的 2腳，光纖發(fā)送器HFBR-15^的3、4、5腳同時(shí)接數(shù)字地；通過(guò)HFBR_15^器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換 成光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳送到光纖接收器HFBR-25^的輸入端；光纖接收器HFBR-25^將接收 到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，光纖接收器HFBR-25^器件的1腳將電信號(hào)傳輸?shù)降叫酒現(xiàn)PGA 的第一 I/O 口，HFBR-25^器件的1腳接電阻Ro的一端，Ro的另一端接直流電源的+5V端， HFBR-2528器件的2、4、8腳同時(shí)接數(shù)字地，HFBR-2528器件的3腳接直流電源的+5V端，在 HFBR-2528器件的2、3腳之間連接一個(gè)濾波電容C。;現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA計(jì)算出接收到 的方波信號(hào)的寬度，并進(jìn)行換算，獲得采集的模擬信號(hào)值。
專利摘要一種用于高壓系統(tǒng)的電壓、電流采集和傳輸裝置，包括電壓、電流的信號(hào)檢測(cè)電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)傳輸電路。電壓傳感器和電流傳感器采集高壓大功率電力電子系統(tǒng)主電路中的電壓和電流的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的濾波電路濾波，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD控制數(shù)模轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)周期固定、占空比隨CPLD讀取到的數(shù)據(jù)大小變化的方波信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)傳輸電路，以固定的頻率通過(guò)光纖發(fā)送到信號(hào)傳輸電路，通過(guò)可編程門(mén)陣列FPGA芯片的控制，計(jì)算出收到的方波信號(hào)的脈沖寬度，再換算獲得采集信號(hào)的數(shù)值大小，完成電壓信號(hào)和電流信號(hào)的采集，并隔離傳輸。
文檔編號(hào)G08C23/06GK201918010SQ20102068845
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者朱海濱, 李子欣, 李耀華, 王平, 勝曉松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所