专利名称：中高压变频调速器电压检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变频调速器技术领域，尤其是指一种用于检测中高压变频调速器 输入/输出电压的装置。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，中高压变频调速器在国民经济的各个领域，如冶金、石 化、供水、电力等行业，得到了越来越为广泛的应用，其节能降耗的效果明显。而在诸多拓扑 结构的中高压变频调速器中，功率单元串联多电平型中高压变频调速器具有电压输出能力 强、对电网的谐波污染小、对电机输出电压的dv/dt小等诸多优点，而成为中高压变频调速 器的最主流和最优形式之一。为了保护中高压变频调速器的主回路及用户电机，必须实时 且精确地检测中高压变频调速器的输入和输出电压，以助于解决功率单元出现过压或欠压 的问题。图1示出了一种用于中高压变频调速器的电压检测装置，中高压变频器的三相输 入电压、三相输出电压分别经输入电压互感器11、输出电压互感器13的处理而转换成低电 压信号后传送至信号处理单元15，再经由该信号处理单元15衰减而成小信号，最后传送至 主控系统17以供主控系统17根据该电压信号以对变频调速器的主回路系统进行监测控 制。另一种常见的中高压变频调速器电压检测装置如图2所示，中高频变压器的三相 输入电压经电压互感器19降压、三相输出电压经高压信号分压处理单元23的分压后输入 信号处理单元21，再经该信号处理单元21的衰减处理后送至主控系统25，以供主控系统25 实现对变频调速器的主回路系统的监测和控制。从上所述可以看出，常见中高压变频调速器电压检测装置采用电压互感器以对电 压信号进行采样，由于电压互感器的特性，存在着无法检测低频电压信号的问题，难以精确 地检测电压，且，电压互感器的造价较高，导致了电压检测装置的整体成本高企。此外，现有的电压检测装置，其与主控系统之间通过电缆连接以进行信号的传输， 不能有效地将低压主控系统和高压主回路系统完全隔离，存在着信号干扰和安全性问题。 另一方面，也导致电压检测装置与主控系统之间的接线较多、走线不便。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有中高压变频调速器电压检测装置所存在的电压 检测不精确、造价高的缺陷，提供一种电压检测精确、成本较为低廉的中高压变频调速器电 压检测装置。本实用新型的另一目的在于提供一种安全性能好、布线简单的中高压变频调速器 电压检测装置。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种中高压变频调速器电压检 测装置，包括有三第一无感电阻、三第一分压电阻、三第二无感电阻、三第二分压电阻及一
4信号处理单元，其中，三第一无感电阻分别与中高压变频调速器的三相电输入端串联，用于 对来自于三相电输入端的电压进行分压；三第一分压电阻分别与所述第一无感电阻串联， 用于对来自于所述第一无感电阻的电压进行分压；三第二无感电阻分别与中高压变频调速 器的三相电输出端串联，用于对来自于三相电输出端的电压进行分压；三第二分压电阻分 别与所述第二无感电阻串联，用于对来自于所述第二无感电阻的电压进行分压；信号处理 单元连接于所述第一分压电阻、第二分压电阻和中高压变频调速器的主控系统之间，用于 将接收到的模拟电压信号转换成数字电压信号，并传送至所述主控系统。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第一分压电阻与所述信号处理单元 之间设有一第一差分运放单元，其对来自所述第一分压电阻的电压信号进行差分运算而得 出线电压信号，并将线电压信号传至所述信号处理单元。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第一差分运放单元包括有两个第一 运算放大器，两第一运算放大器的同相输入端共接于一第一分压电阻，而各自的反相输入 端则与其余的两第一分压电阻分别连接，每一第一运算放大器的输出端与反相输入端之间 接入有一反馈电阻，而两同相输入端的连接点与第一分压电阻之间接入有一接地的分压电 阻，所述第一运算放大器的输出端与所述信号处理单元连接。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第一差分运放单元包括有三个第一 运算放大器，三个第一分压电阻分别两两连接于一第一运算放大器的同相输入端和反相输 入端，每一第一运算放大器的输出端与反相输入端之间接入有一反馈电阻，而同相输入端 与所述第一分压电阻之间接入有一接地的分压电阻，所述第一运算放大器的输出端与所述 信号处理单元连接。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第二分压电阻与所述信号处理单元 之间设有一第二差分运放单元，其对来自所述第二分压电阻的电压信号进行差分运算而得 出线电压信号，并将线电压信号传至所述信号处理单元。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第二差分运放单元包括有两个第二 运算放大器，两第二运算放大器的同相输入端共接于一第二分压电阻，而各自的反相输入 端则与其余的两第二分压电阻分别连接，每一第二运算放大器的输出端与反相输入端之间 接入有一反馈电阻，而两同相输入端的连接点与第二分压电阻之间接入有一接地的分压电 阻，所述第二运算放大器的输出端与所述信号处理单元连接。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第二差分运放单元包括有三个第二 运算放大器，三个第二分压电阻分别两两联接于一第二运算放大器的同相输入端和反相输 入端，每一第二运算放大器的输出端与反相输入端之间接入有一反馈电阻，而同相输入端 与第二分压电阻之间接入有一接地的分压电阻，所述第二运算放大器的输出端与所述信号 处理单元连接。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述信号处理单元与所述主控系统之间 采用光纤连接。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第一分压电阻、第一差分运放单元、 第二分压电阻及信号处理单元设于一印刷电路板上，并与所述第一无感电阻、第二无感电 阻安装于中高压变频调速器的高压柜中。上述中高压变频调速器电压检测装置中，所述第一分压电阻、第二分压电阻、第二差分运放单元及信号处理单元设于一印刷电路板上，并与所述第一无感电阻、第二无感电 阻安装于中高压变频调速器的高压柜中。相比于现有的中高压变频调速器电压检测装置，本实用新型的有益效果在于使 用串联的无感电阻、分压电阻而对输入/输出电压进行取样，相比于采用电压互感器的方 式，其低频特性较好，且控制准确，即使是在低频且输出电压较低的情形下，也可提高输入/ 输出电压检测的精确度；此外，由于无感电阻的成本远低于电压互感器，有利于降低电压检 测装置的整体造价。进一步地，信号处理单元与主控系统两者之间使用光纤进行连接以进 行信号传送，可降低信号传送过程中受干扰的几率，提高电压检测结果的可靠性，有效地去 除电压检测的误差、零飘与波动，且可简化电压检测装置与主控系统之间的接线，而便于布 线。

图1是一种现有的中高压变频调速器电压检测装置的结构示意图。图2是另一种现有的中高压变频调速器电压检测装置的结构示意图。图3是本实用新型中高压变频调速器电压检测装置的结构示意图。图4是本实用新型中高压变频调速器电压检测装置的另一实施例的结构示意图。图5是本实用新型中高压变频调速器电压检测装置的再一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优 点，
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。参考图3所示，在本实用新型的一种实施例中，中高压变频调速器电压检测装置 包括有三个第一无感电阻10，其分别与中高压变频调速器的三相电输入端串联连接，每一 第一无感电阻10分别串联一第一分压电阻12后接入一第一差分运放单元14，变频调速器 的三相电输入电压经第一无感电阻10、第一分压电阻12的分压而得到相应的低电压信号， 再输入该第一差分运放单元14以做进一步处理。三个第二无感电阻16分别与中高压变频 调速器的三相电输出端串联连接，每一第二无感电阻10再分别串联一第二分压电阻18后 接入一第二差分运放单元20，变频调速器的三相电输出电压经第二无感电阻16、第二分压 电阻18分压而得到相应的低电压信号，然后输入该第二差分运放单元20以做进一步处理。第一无感电阻10和第二无感电阻16需使用适用于中高压电压环境的中高压无感 电阻，所谓中高压，一般指其电压大于等于660V。根据不同的三相电输入/输出电压，而选 用不同阻值的无感电阻和分压电阻，例如，对于三相电输入/输出电压均为6kV的情况，可 采用阻值为50M的第一、第二无感电阻10、16和阻值为IM的第一、第二分压电阻12、18。使用串联的无感电阻、分压电阻而对中高压变频调速器的输入/输出电压进行取 样，相比于采用电压互感器的方式，其低频特性较好，且控制准确，即使是在低频且输出电 压较低的情形下，也可提高输入/输出电压检测的精确度。此外，由于无感电阻的成本远低 于电压互感器，有利于降低电压检测装置的整体造价。第一差分运放单元14对来自第一分压电阻12的低电压信号进行差分运算而得出 相应的线电压信号，并将线电压信号传至一与之连接的信号处理单元22;第二差分运放单元20对来自第二分压电阻18的低电压信号进行差分运算而得出相应的线电压信号，并将 线电压信号传至信号处理单元22。在此实施例中，第一差分运放单元14包括有两个第一运算放大器Ul，两第一运算 放大器Ul的同相输入端共接于一第一分压电阻12，而各自的反相输入端则与其余的两第 一分压电阻12分别连接，每一第一运算放大器Ul的输出端与反相输入端之间接入有一反 馈电阻R10，而两同相输入端的连接点与第一分压电阻12之间接入有一接地的分压电阻 Rll0中高压变频调速器的三相输入电压分别经第一无感电阻10、第一分压电阻12降压，其 中一相再经分压电阻Rll的分压后，分别与其他两相的电压做差分运算，而在两第一运算 放大器Ul的输出端输出两路衰减的线电压信号至信号处理单元22。线电压信号的最大峰 值可根据输入电压的最大峰值、信号处理单元22的工作电压范围及检测精度要求通过选 择不同阻值的反馈电阻R10、分压电阻Rll来确定。第二差分运放单元20采用与第一差分运放单元14相同的结构，其包括有两个第 二运算放大器U2，两第二运算放大器U2的同相输入端共接于一第二分压电阻18，而各自 的反相输入端则与其余的两第二分压电阻18分别连接，每一第二运算放大器U2的输出端 与反相输入端之间接入有一反馈电阻R20，而两同相输入端的连接点与第二分压电阻18之 间接入有一接地的分压电阻R21。中高压变频调速器的三相输出电压分别经第二无感电阻 16、第二分压电阻18降压，其中一相再经分压电阻R21的分压后，分别与其他两相的电压做 差分运算，而在两第二运算放大器U2的输出端输出两路衰减的线电压信号至信号处理单 元22。线电压信号的最大峰值可根据输出电压的最大峰值、信号处理单元22的工作电压范 围及检测精度要求通过选择不同阻值的反馈电阻R20、分压电阻R21来确定。信号处理单元22将接收到的各路线电压信号转换成数字信号，并传送至与之连 接的主控系统24，以供主控系统24实现对主回路系统的监测和控制。当然，也可将来自于 第一差分运放单元14、第二差分运放单元20的模拟线电压信号转换成数字信号后实时存 储，当收到主控系统24的查询信号时，再将所存储的数据发送至主控系统24。信号处理单元22与主控系统24之间可采用光纤、双绞线等传输媒介进行连接以 实现信号的传送。优选地，两者之间使用光纤进行连接以进行信号传送。通过光纤以数字 信号方式将各路线电压信号传送到主控系统24，可降低信号传送过程中受干扰的几率，提 高电压检测结果的可靠性，有效地去除电压检测的误差、零飘与波动。另外，采用光纤进行 通信，相比于现有采用电缆进行通信的方式，可简化电压检测装置与主控系统24之间的接 线，而便于布线。进一步地，可将第一分压电阻12、第一差分运放单元14、第二分压电阻18、第二差 分运放单元20及信号处理单元22等功能装置设于一印刷电路板上，并与第一无感电阻10、 第二无感电阻16 —起安装于中高压变频调速器的高压柜中，且通过光纤与主控系统24通 信，这样，可将中高压变频调速器的高压主回路系统和低压主控系统完全可靠地隔离，保证 系统的安全性，并减少信号间的互相干扰。参阅图4所示，以说明本实用新型的另一种实施例。中高压变频调速器的三相输 入电压分别经第一无感电阻10、第一分压电阻12的分压后送至第一差分运放单元14做进 一步处理，而其三相输出电压则分别经第二无感电阻16、第二分压电阻18的分压后送至第 二差分运放单元20做进一步处理。此实施例与上一实施例的不同之处在于采用不同结构的第一差分运放单元14和第二差分运放单元20以构建该中高压变频调速器电压检测装 置。在此实施例中，第一差分运放单元14包括有三个第一运算放大器Ul，三个第一分压电 阻12分别两两连接于一第一运算放大器Ul的同相输入端和反相输入端，每一第一运算放 大器Ul的输出端与反相输入端之间接入有一反馈电阻R10，而同相输入端与第一分压电阻 12之间接入有一接地的分压电阻R11。第二差分运放单元20也可采用与第一差分运放单 元14相同的结构，其包括有三个第二运算放大器U2，三个第二分压电阻18分别两两联接于 一第二运算放大器U2的同相输入端和反相输入端，每一第二运算放大器U2的输出端与反 相输入端之间接入有一反馈电阻R20，而同相输入端与第二分压电阻18之间接入有一接地 的分压电阻R21。这样，第一差分运放单元14的三个第一运算放大器Ul的输出端、第二差 分运放单元20的三个第二运算放大器U2的输出端分别输出三路线电压信号至信号处理单 元22以做后续处理。图5为本实用新型再一实施例的结构示意图，中高压变频调速器的三相输入电压 分别经串联的第一无感电阻10、第一分压电阻12的分压后送入信号处理单元22，而三相输 出电压分别经串联的第二无感电阻16、第二分压电阻18的分压后也送入信号处理单元22， 该信号处理单元22将接收到的各路模拟电压信号转换成数字电压信号，并传送至与之连 接的主控系统24，或者实时存储以待主控系统24查询。此实施例与上述两实施例相比，在 于省略了差分运放单元，进一步简化中高压变频调速器电压检测装置的结构，当然，由于省 略了差分运放单元，电压信号在传递的过程容易受到干扰，而降低电压检测的精度。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式限制，凡 在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。
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权利要求一种中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，包括有三第一无感电阻(10)，分别与中高压变频调速器的三相电输入端串联，用于对来自于三相电输入端的电压进行分压；三第一分压电阻(12)，分别与所述第一无感电阻(10)串联，用于对来自于所述第一无感电阻(10)的电压进行分压；三第二无感电阻(16)，分别与中高压变频调速器的三相电输出端串联，用于对来自于三相电输出端的电压进行分压；三第二分压电阻(18)，分别与所述第二无感电阻串联，用于对来自于所述第二无感电阻(16)的电压进行分压；一信号处理单元(22)，连接于所述第一分压电阻(12)、第二分压电阻(18)和中高压变频调速器的主控系统(24)之间，用于将接收到的模拟电压信号转换成数字电压信号，并传送至所述主控系统(24)。
2.如权利要求1所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第一分压 电阻(12)与所述信号处理单元(22)之间设有一第一差分运放单元(14)，其对来自所述第 一分压电阻(12)的电压信号进行差分运算而得出线电压信号，并将线电压信号传至所述 信号处理单元(22)。
3.如权利要求2所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第一差分 运放单元(14)包括有两个第一运算放大器(Ul)，两第一运算放大器(Ul)的同相输入端共 接于一第一分压电阻(12)，而各自的反相输入端则与其余的两第一分压电阻(12)分别连 接，每一第一运算放大器(Ul)的输出端与反相输入端之间接入有一反馈电阻(RlO)，而两 同相输入端的连接点与第一分压电阻(12)之间接入有一接地的分压电阻(Rll)，所述第一 运算放大器(Ul)的输出端与所述信号处理单元(22)连接。
4.如权利要求2所述的中高压变频器电压检测装置，其特征在于，所述第一差分运放 单元(14)包括有三个第一运算放大器(Ul)，三个第一分压电阻(12)分别两两连接于一第 一运算放大器(Ul)的同相输入端和反相输入端，每一第一运算放大器(Ul)的输出端与反 相输入端之间接入有一反馈电阻(RlO)，而同相输入端与所述第一分压电阻(12)之间接入 有一接地的分压电阻(Rll)，所述第一运算放大器(Ul)的输出端与所述信号处理单元(22) 连接。
5.如权利要求1或2所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第二分 压电阻(18)与所述信号处理单元(22)之间设有一第二差分运放单元(20)，其对来自所述 第二分压电阻(18)的电压信号进行差分运算而得出线电压信号，并将线电压信号传至所 述信号处理单元(22)。
6.如权利要求5所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第二差分 运放单元(20)包括有两个第二运算放大器(U2)，两第二运算放大器(U2)的同相输入端共 接于一第二分压电阻(18)，而各自的反相输入端则与其余的两第二分压电阻(18)分别连 接，每一第二运算放大器(U2)的输出端与反相输入端之间接入有一反馈电阻(R20)，而两 同相输入端的连接点与第二分压电阻(18)之间接入有一接地的分压电阻(R21)，所述第二 运算放大器(U2)的输出端与所述信号处理单元(22)连接。
7.如权利要求5所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第二差分运放单元(20)包括有三个第二运算放大器(U2)，三个第二分压电阻(18)分别两两联接于 一第二运算放大器(U2)的同相输入端和反相输入端，每一第二运算放大器(U2)的输出端 与反相输入端之间接入有一反馈电阻(R20)，而同相输入端与第二分压电阻(18)之间接入 有一接地的分压电阻(R21)，所述第二运算放大器(U2)的输出端与所述信号处理单元(22) 连接。
8.如权利要求1所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述信号处理 单元(22)与所述主控系统(24)之间采用光纤连接。
9.如权利要求2所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第一分压 电阻(12)、第一差分运放单元(14)、第二分压电阻(18)及信号处理单元(22)设于一印刷 电路板上，并与所述第一无感电阻(10)、第二无感电阻(16)安装于中高压变频调速器的高 压柜中。
10.如权利要求5所述的中高压变频调速器电压检测装置，其特征在于，所述第一分压 电阻(12)、第二分压电阻(18)、第二差分运放单元(20)及信号处理单元(22)设于一印刷 电路板上，并与所述第一无感电阻(10)、第二无感电阻(16)安装于中高压变频调速器的高 压柜中。
专利摘要本实用新型公开一种中高压变频调速器电压检测装置，其包括有三第一无感电阻，分别与中高压变频调速器的三相电输入端串联，对来自于三相电输入端的电压进行分压；三第一分压电阻，分别与第一无感电阻串联，对来自于第一无感电阻的电压进行分压；三第二无感电阻，分别与中高压变频调速器的三相电输出端串联，对来自于三相电输出端的电压进行分压；三第二分压电阻，分别与第二无感电阻串联，用于对来自于第二无感电阻的电压进行分压；一信号处理单元，连接于第一分压电阻第二分压电阻和中高压变频调速器的主控系统之间，用于将接收到的模拟电压信号转换成数字电压信号，并传送至主控系统；本实用新型具有电压检测精确成本较为低廉的优点。
文档编号G01R19/00GK201666911SQ201020122249
公开日2010年12月8日 申请日期2010年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者张波, 李忠锋, 欧阳昆华, 潘泰孚 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司