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一种隔离采样系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种隔离采样系统，包括隔离电源模块以及信号采样板，其中：信号采样板包括交流电压信号采样模块、直流母线电压信号采样模块、温度信号采样模块、模数转换器、可编程逻辑控制器以及光纤收发器；交流电压信号采样模块、直流母线电压信号采样模块以及温度信号采样模块均与模数转换器连接，模数转换器将采样到的模拟信号转换成数字信号并传给可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器将接收到的数字信号转换成控制信号并通过光纤收发器传输给主控系统。实施本实用新型的有益效果是：信号采样板与主控系统间采用光纤通讯方式分别对高压防爆变频器的交流、直流以及温度信号进行采样，能够轻松实现高压隔离。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及高压变频器领域，更具体地说，涉及一种应用于高压防爆变频器 中的隔离采样系统。 一种隔离采样系统

【背景技术】
[0002] 在高压防爆变频器系统中，交流电压信号、直流母线电压信号及温度信号等需要 进行参与控制，而这些信号必须保证高压隔离。传统的采样方法一般是通过高压互感器或 者隔离变压器的方式进行采样，将模拟量直接或经过光耦隔离传输给变频器主控系统。但 在高压防爆变频器中要求的隔离电压较高，采用互感器或隔离变压器采样方式时，要求隔 离电压等级高，因此通常体积比较大，成本较高。 实用新型内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种应用于 高压防爆变频器中的隔离采样系统。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该隔离采样系统包括隔离电源 模块以及信号采样板，其中：所述信号采样板包括交流电压信号采样模块、直流母线电压信 号采样模块、温度信号采样模块、模数转换器、可编程逻辑控制器以及光纤收发器；所述交 流电压信号采样模块、直流母线电压信号采样模块以及温度信号采样模块均与所述模数转 换器连接，所述模数转换器将采样到的模拟信号转换成数字信号并传给所述可编程逻辑控 制器，由所述可编程逻辑控制器将接收到的数字信号转换成控制信号并通过光纤收发器传 输给变频器主控系统。
[0005] 在上述隔离采样系统中，所述模数转换器的型号为AD7606。
[0006] 在上述隔离采样系统中，所述隔离采样系统还包括与所述隔离电源模块连接的电 源转换模块，所述电源转换模块用于对所述隔离电源模块输出的直流电压进行转换以对所 述信号采样板供电。
[0007] 在上述隔离采样系统中，所述交流电压信号采样模块包括三路交流采样电路，分 别与变频器的三相交流输入线连接或与变频器的三相交流输出线连接，每路交流采样电路 均包括前级采样电路以及均与所述前级采样电路连接的后级输入信号调理电路和后级输 出信号调理电路。
[0008] 在上述隔离采样系统中，所述直流母线电压采样模块包括两路直流母线电压采样 电路，一路连接在正直流母线和中点电平直流母线之间，另一路连接在中点电平直流母线 和负直流母线之间，所述直流母线电压采样电路为差分式放大电路。
[0009] 在上述隔离采样系统中，所述直流母线电压采样模块包括一路连接在正直流母线 和负直流母线之间的直流母线电压采样电路，所述直流母线电压采样电路为差分式放大电 路。
[0010] 在上述隔离采样系统中，所述温度信号采样模块包括三路温度信号采样电路，每 路温度信号采样电路均包括依次电连接的热敏电阻、信号转换电路以及电压跟随电路，所 述信号转换电路用于将热敏电阻采样到的温度信号转化成电压信号，并经电压跟随电路调 理后传送给所述模数转换器。
[0011] 实施本实用新型的隔离采样系统，具有以下有益效果：信号采样板与变频器主控 系统之间采用光纤通讯方式分别对高压防爆变频器的交流电压信号、直流母线电压信号以 及温度信号进行采样，能够轻松实现高压隔离。信号采样板集成对交流电压信号、直流母线 电压信号以及温度信号的采样电路，电路板通用性强。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0013] 图1是本实用新型隔离采样系统实施例的示意图；
[0014] 图2是图1中交流电压信号采样模块内部电路示意图；
[0015] 图3是图1中直流母线电压信号采样模块内部电路示意图；
[0016] 图4是图1中温度信号采样模块内部电路示意图。

【具体实施方式】
[0017] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细 说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0018] 如图1所示，为本实用新型隔离采样系统实施例的示意图，该隔离采样系统主要 应用在高压防爆变频器中，包括隔离电源模块1以及信号采样板2,其中：信号采样板2包 括交流电压信号采样模块21、直流母线电压信号采样模块22、温度信号采样模块23、模数 转换器24、可编程逻辑控制器25以及光纤收发器26。其中，隔离电源模块1为高压隔离电 源，用于将工频控制电源转换为24V的直流电压。交流电压信号采样模块21用于对变频器 三相交流输入电压信号和三相交流输出电压信号进行米样，但输入和输出不可同时米样； 直流母线电压信号采样模块22用于对变频器的直流母线电压信号进行采样，对于三电平 结构，有正母线P、中点〇和负母线N，此时需对正母线和中点电平母线之间的电压信号VP0 以及中点电平母线和负母线之间的电压信号V0N进行采样；对于两电平结构，只需对正母 线和负母线之间的电压信号VPN进行采样。
[0019] 交流电压信号采样模块21、直流母线电压信号采样模块22以及温度信号采样模 块23均与模数转换器24连接，该模数转换器24的型号在本实施例中优选为AD7606,其具 有8路同步采样输入通道，16位分辨率等特性，采样精度高，成本低，用于将将采样到的交 流电压、母线电压及温度信号等模拟信号转换成数字信号并传给可编程逻辑控制器25,由 可编程逻辑控制器25将接收到的数字信号转换成控制信号并通过光纤收发器26传输给变 频器主控系统3,即可编程逻辑控制器通过光纤通讯方式与变频器主控系统进行通讯，该可 编程逻辑控制器25还具有信号关键信息存储作用。在该隔离采样系统中，还包括电源转换 模块27,该电源转换模块27用于将隔离电源模块1输出的24V直流电转换为合适的电压给 信号采样板中的各个模块进行供电，该电源转换模块27集成在信号采样板2中。
[0020] 上述信号采样板2通过光纤与变频器主控系统3连接，可编程逻辑控制器CPLD与 变频器主控系统采用光纤通讯方式进行通讯，将电信号转为光信号进行传输，在接收到变 频器主控系统发送的采样命令后，可以分别对交流、直流、温度信号进行采样并实现隔离， 采样信息传输给变频器主控系统参与控制，通过采用光纤通讯方式进行通讯克服了电信号 传输的种种缺陷，解决了数据传输交换中容易发生的数据混乱问题，具有很好的抗电磁干 扰性能，而且光纤的传输距离较远，轻松实现了高压隔离。
[0021] 上述交流电压信号采样模块21包括三路交流采样电路，在对变频器的交流输入 电压信号进行采样时，分别与变频器的三相交流输入线连接，用于对三相交流输入电压信 号进行采样；在对变频器的交流输出电压信号进行采样时，分别与变频器的三相交流输出 线连接，用于对三相交流输出电压信号进行采样。其中，每路交流采样电路的电路示意图如 图2所示，在该电路中：包括前级采样电路211以及均与前级采样电路211连接的后级输入 信号调理电路212和后级输出信号调理电路213。
[0022] 电阻R1?R5,电容C1和C2以及二极管D1和运放构成前级采样电路211，其中： 二极管D1为双向瞬态抑制二极管，可以防止输入电压过大，保护后级调理电路。电阻R6? R8、电阻R12、电容C3和运放构成后级输入信号调理电路212,用于对采样信号进行相位翻 转和幅值调理，在对变频器的三相交流输入电压信号进行采样时通过开关控制接入该信号 调理电路212。电阻R9?R11、电阻R13、电容C4和运放构成后级输出信号调理电路214，在 对变频器的三相交流输出电压信号进行采样时通过开关控制接入。因此，变频器的三相交 流输入电压信号和三相交流输出电压信号使用相同的交流采样电路，不能同时进行采样。
[0023] 对于三电平高压防爆变频器，有正母线P、中点0和负母线N，上述直流母线电压采 样模块22包括两路直流母线电压采样电路，一路连接在正直流母线和中点电平直流母线 之间，另一路连接在中点电平直流母线和负直流母线之间。对于两电平高压防爆变频器，上 述直流母线电压采样模块22包括一路直流母线电压采样电路，连接在正母线和负母线之 间。该直流母线电压采样电路为差分式放大电路，如图3所示，该电路具有电压钳位保护功 能，电容C1和C2能够减小差模和共模干扰。
[0024] 上述温度信号采样模块23包括三路温度信号采样电路，每路温度信号采样电路 的示意图如图4所示，该电路包括依次电连接的NTC热敏电阻、信号转换电路231以及电 压跟随电路232。电阻R1和R2、电容C1构成信号转换电路231，用于将NTC热敏电阻的温 度信号转化成电压信号，并经一级电压跟随电路232调理后将采样信号传送给模数转换器 AD7606。
[0025] 因此，实施本实用新型的应用在高压防爆变频器中的隔离采样系统，信号采样板 与变频器主控系统之间采用光纤通讯方式分别对高压防爆变频器的交流电压信号、直流母 线电压信号以及温度信号等模拟信号进行采样，能够轻松实现高压隔离。信号采样板集成 对交流电压信号、直流母线电压信号以及温度信号的采样电路，电路板通用性强。
[0026] 上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上 述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通 技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况 下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1. 一种隔离采样系统，应用于高压防爆变频器中，其特征在于，包括隔离电源模块以 及信号采样板，其中：所述信号采样板包括交流电压信号采样模块、直流母线电压信号采样 模块、温度信号采样模块、模数转换器、可编程逻辑控制器以及光纤收发器；所述交流电压 信号采样模块、直流母线电压信号采样模块以及温度信号采样模块均与所述模数转换器连 接，所述模数转换器将采样到的模拟信号转换成数字信号并传给所述可编程逻辑控制器， 由所述可编程逻辑控制器将接收到的数字信号转换成控制信号并通过光纤收发器传输给 变频器主控系统。
2. 根据权利要求1所述的隔离采样系统，其特征在于，所述模数转换器的型号为 AD7606。
3. 根据权利要求1所述的隔离采样系统，其特征在于，所述隔离采样系统还包括与所 述隔离电源模块连接的电源转换模块，所述电源转换模块用于对所述隔离电源模块输出的 直流电压进行转换以对所述信号采样板供电。
4. 根据权利要求1所述的隔离采样系统，其特征在于，所述交流电压信号采样模块包 括三路交流采样电路，分别与变频器的三相交流输入线连接或与变频器的三相交流输出线 连接，每路交流采样电路均包括前级采样电路以及均与所述前级采样电路连接的后级输入 信号调理电路和后级输出信号调理电路。
5. 根据权利要求1所述的隔离采样系统，其特征在于，所述直流母线电压采样模块包 括两路直流母线电压采样电路，一路连接在正直流母线和中点电平直流母线之间，另一路 连接在中点电平直流母线和负直流母线之间，所述直流母线电压采样电路为差分式放大电 路。
6. 根据权利要求1所述的隔离采样系统，其特征在于，所述直流母线电压采样模块包 括一路连接在正直流母线和负直流母线之间的直流母线电压采样电路，所述直流母线电压 采样电路为差分式放大电路。
7. 根据权利要求1所述的隔离采样系统，其特征在于，所述温度信号采样模块包括三 路温度信号采样电路，每路温度信号采样电路均包括依次电连接的热敏电阻、信号转换电 路以及电压跟随电路，所述信号转换电路用于将热敏电阻采样到的温度信号转化成电压信 号，并经电压跟随电路调理后传送给所述模数转换器。
【文档编号】G01R15/14GK203894319SQ201420179050
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】陈卫国 申请人:苏州汇川技术有限公司