[发明专利]一种功率单元体直流电压检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对链式SVG和链式APF的功率单元体直流电压进行检测的装置及方法。

背景技术

链式SVG和链式APF装置的主回路由若干相同的功率单元体级联而成，为了满足装置可靠、稳定运行的需要，成套装置的主控制器必须对每一个功率单元体直流支撑电容两端的直流电压进行实时检测。传统技术的检测方案一般分为两步：

第一步安装霍尔传感器直接测量直流电压，将直流电压从大信号转化为小信号，采用专用AD采样芯片或者集成了AD采样功能的处理器对小信号的进行计算，将模拟信号离散为数字信号；

第二步通过通讯接口将数字信号编码后变为若干位的串行信号发送至主控制器，主控制器接收串行信号后进行解码，从而获得了表征功率单元体直流电压的数字信号。

上述方案虽然可以实现对功率单元体直流电压的实时监测，但是存在如下不足：

1、霍尔传感器价格很高，还需要配置相应的辅助电路，不利于提高装置的价格竞争力；

2、功率单元体内是强电磁干扰环境，模拟或者数字电路都容易受到干扰，在功率单元体内对直流电压进行离散化，转化出的数字信号容易出现错误；

3、采样精度和通讯可靠性之间的矛盾难以协调，为了保证电压采样精度，表征直流电压的数字信号位数越多越好，为了降低通讯误码率，数字信号的位数越少越好。

4、多位数的数字信号传输必然包含了信息编码和信息解码的过程，这一过程需要解决通讯时钟同步、信息校验和误码纠错等诸多问题，即消耗了芯片资源，也增大了实现难度。

发明内容

为了解决链式SVG和链式APF功率单元体直流电压的检测问题，本发明提供一种功率单元体直流电压检测装置及方法，能够准确采样直流电压，同时无需安装霍尔传感器，避免在功率单元体内进行直流电压离散化，省去了多位数的数字信号传输，从而降低了装置成本，简化了软、硬件设计，具有很高的工程应用价值。

本发明提供的一种功率单元体直流电压检测装置，包括依次连接的分压电路、调理电路、压频转化电路、传输电路、现场可编程逻辑门阵列及数字信号处理器；所述分压电路对功率单元体内直流支撑电容的直流电压进行取样，并将取样电压传输给调理电路进行滤波，得到滤波后的电压信号；所述压频转化电路将来自调理电路的电压信号转化为矩形波信号，矩形波信号经传输电路传输至现场可编程逻辑门阵列；现场可编程逻辑门阵列对相邻两次矩形波信号高电平之间的高频脉冲个数N进行计数；数字信号处理器根据分压电路的比例系数K₁、压频转化电路的比例系数K₂、高频脉冲的周期t和高频脉冲的个数N计算出功率单元体内直流支撑电容的直流电压。

优选地，所述现场可编程逻辑门阵列对相邻两次矩形波信号高电平之间的高频脉冲个数N进行计数之前，还对矩形波信号的毛刺进行滤除。从而有效地对传输后的矩形波信号进行防错处理。

本发明提供的一种功率单元体直流电压检测方法，包括以下步骤：

S1、电阻分压：将待检测功率单元体内直流支撑电容的直流电压U_dc按照分压比例系数K₁缩小为一个电压信号U₁；

S2、压频转化：将分压后的电压信号U₁转化为矩形波信号；矩形波信号的频率F_jxb和分压后电压信号的幅值成正比，压频转化比例系数为K₂；

S3、光纤传输：将矩形波信号通过光纤进行传输；

S4、滤除毛刺：采用压缩高电平时间的方式，滤除矩形波信号中的毛刺；

S5、脉冲计数：采用周期为T_p的高频脉冲信号对矩形波信号的周期T_jxb进行计算，对相邻两次矩形波信号高电平之间的高频脉冲个数N进行计数，T_jxb＝N×T_p，T_jxb为F_jxb的倒数；

S6、根据分压比例系数K₁、压频转化比例系数K₂、高频脉冲的周期T_p和高频脉冲的个数N计算待检测功率单元体内直流支撑电容的直流电压U_dc。

优选地，步骤S1与S2之间还包括以下步骤：