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第 35卷 第 2期
2014年 4月
河 南 科 技 大 学 学 报 :自 然 科 学 版
JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology:NaturalScience
Vol.35 No.2
Apr. 2014
基金项目:国家自然科学基金项目(51277054)
作者简介:朱艺锋(1979-),男,河南南阳人,讲师,博士,研究方向为大功率变流器的优化设计及高性能控制.
收稿日期:2013-07-09
文章编号:1672-6871(2014)02-0044-04
脉宽调制整流器中模拟信号的远距离隔离传输
朱艺锋
(河南理工大学 电气学院,河南 焦作 454003)
摘要:提出了一种适用于高压环境下远距离传输模拟信号的方法。利用 AD650构成 压频和 频压 转换电 路,先
将模拟信号转换成 ±5V,后经压频电路将电压信号线性变成一定频率的方波脉冲列,并经光纤传输到远处的
控制中心。在控制中心再将脉冲列送入频压转换电路还原成电压信号,最终送入 AD芯片转 换成 数字信 号送
入控制器进行处理。设计了电路结构和参数,并进行了 实验。实验 结果 表明:所设 计方 案可 以有 效地 传 输模
拟信号,既无衰减,又有良好的抗干扰能力。传输距离可达
200m,传输过程中的延时小于 20
μ
s。
关键词:隔离传输;光纤;AD650;压频转换;频压转换
中图分类号:TM461 文献标志码:A
0 引言
在计算机测控系统 中,计 算 机 与 被 控 对 象 往 往 有 一 定 距 离,电 磁 干 扰 不 可 避 免 地 要 混 入 连 接 导
线
[1-2]
,快速准确地捕捉现场参数是进行有效控制的基础。特别 在像磁悬浮 列车那样控 制对象和控 制
系统远距离分离的场合,需要将传感器转换后的模拟信号传输到控制中心进行模数(AD)转换后再送到
控制器进行处理
[3]
。为了消除这些干扰,除了合理地 处理接地 问 题外
[4]
,还必须 使 输入电路 与 输出电
路彼此隔离,并对信号进行远距离传输
[5]
。模拟信号隔 离传输的方 法分为直接 隔离法
[6-7]
和间接隔离
法
[8-9]
,其中,直接隔离法包括变压器隔离法和光电隔离法,间接隔离法 包括隔离放 大器法和调 制解调
法。直接隔离法原理简单但是传输距离短,调制解调法传输距离长但传输精度低。相比而言,采用压频
转换器,以频率形式传输模拟信号是远距离传输模拟信号而又不损失精度的最好解决方法
[10]
。但文献
[1-10]都没有对模拟信号的远距离隔离传输进行系统的实验研究,仅限于理论分析,对于隔离传输的
具体性能没有论述。本文利用 AD650构成压频和频压转换电路,先将模拟信号转换成 ±5V,后经压频
转换线性变成一定频率的方波脉冲列,经光纤传输到远处的控制中心,接着再将脉冲列送入频压转换电
路还原成电压信号,最终送入模数转换(ADC)芯片转换成数字信号送入控制器进行处理。通过详细的
实验研究,深入分析该系统的工作性能。
1 系统构成及工作原理
图 1 模拟信号远距离隔离传输系统框图
图 1为模拟信号远距离隔离
传输系统框图。功率变流器的模
拟信号远距离隔离传输系统主要
由 4个部分组成,即电压采样、压
频转换 (VFC)、光 纤 传 输 和 频 压
转换(FVC)。电压采样部分完成
从功率变换器 如 PWM 整 流 器 上
取出整流器输入侧线电压信号,经电流霍尔传感器 (LEM)变换和 电阻采样后 得到 ±5V的正 弦脉宽调
制(SPWM)信号波,而后作为输入信号送到压频转换部分。在压频转换中,将输入电压信号线性变换成
一定频率(几十到几百 kHz)的方波脉冲列,而后传到光纤传输部分。在光纤传输部分,电脉冲信号变成