[发明专利]高隔离耐压串联电路功率器件均压测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了高隔离耐压串联电路功率器件均压测量装置，采集发射器与接收处理器通过高速集成光纤相连，采集发射器基于曼彻斯特进行信号编码，接收处理器基于曼彻斯特进行解码；采集发射器可根据实际需求选配数量，每个采集发射器均带有电池，电池供电实现各电压采集AD模块的隔离运行；接收处理器采用FPGA芯片实现多路信号同时采集，减少电路的复杂性；本发明的均压测量方法中采用基于FPGA的曼彻斯特编码与解码技术，减少传输所需要的光纤数量，多路分别实现了单根光纤串行信号高速传输，线路简单，抗干扰力强，传输距离远，方便排查、检修。

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种高隔离耐压串联电路功率器件均压测量装置，还涉及一种高隔离耐压串联电路功率器件均压测量方法。

背景技术

变频驱动设备广泛应用于各种工程机械设备控制领域，可以提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，节能减排，延长设备使用寿命，简化系统，方便操作和控制，甚至可改变原有工艺，提高整个产品性能。

由于每个功率开关的触发能力不同，即使同一厂家的同一型号，开关时间或者性能也是有差异的，这些原因造成在开关过程中必然会出现开关速度不一致，这种串联运行时候的均压问题是必须要予以检测和控制的，在研发串联高压变频器的过程中，需要测量每只功率元件的两端电压，用于判断均压电路工作效果，因为开关数量众多，目前传统方法是采用示波器高压差分探头测量，需要购置大量探头，高压探头成本较高，连接复杂，而且对于10kV以上系统电压，适用的高压示波器电压探头较难得到。

发明内容

本发明的目的是提供一种高隔离耐压串联电路功率器件均压测量装置，解决了采用示波器高压差分探头测量时，需要购置大量探头且连接关系复杂的技术问题。

本发明的目的是提供一种高隔离耐压串联电路功率器件均压测量方法。

本发明所采用的技术方案是，一种高隔离耐压串联电路功率器件均压测量装置，包括多个基于曼彻斯特编码技术编码的采集发射器，多个采集发射器通过多个集成光纤连接一个基于曼彻斯特解码技术解码的接收处理器。

本发明的特点还在于：

每个基于曼彻斯特编码技术编码的采集发射器包括编码单元，编码单元连接发射接口，还包括电池，电池分别连接编码单元、发射接口，发射接口连接集成光纤。

每个编码单元包括用于采集电压信号的运算放大器，每个运算放大器依次连接AD模数转换器、编码FPGA芯片，电池分别连接运算放大器、AD模数转换器、编码FPGA芯片，编码FPGA芯片连接发射接口。

发射接口为光纤发射头。

基于曼彻斯特解码技术解码的接收处理器包括多个连接集成光纤的接收接口，多个接收接口连接解码FPGA芯片，解码FPGA芯片连接输出接口，还包括外接电源，外接电源分别连接接收接口、解码FPGA芯片、输出接口。

输出接口包括多个DA模数转换器，每个DA模数转换器均连接解码FPGA芯片。

解码FPGA芯片连接存储接口。

解码FPGA芯片连接显示单元，显示单元连接外接电源。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种高隔离耐压串联电路功率器件均压测量方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、采集n个高隔离耐压串联电路功率器件两侧电压信号，分别将n个电压信号进行差分运算、模数转换，得到n个时钟信号对应的电压数字量信号；

步骤2、分别将每个时钟信号对应的电压数字量信号进行曼彻斯特编码调制，得到单一的串行数字信号，将单一的串行数字信号传输至集成光纤进行传输；

步骤3、通过一个接收处理器接收集成光纤中的n个单一的串行数字信号，分别将单一的串行数字信号进行曼彻斯特解码，得到n个数据流，分别将n个数据流进行数模转换，得到n个高隔离耐压串联电路功率器件的电压。