專利名稱：一種整流元件溫度監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大功率整流^S転件的微裝置，屬鵬技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在大功率電力電子.設(shè)備(女趣流、逆變?cè)O(shè)備)中，大功率電子元^ft (如晶閘管、硅二極管、IGBT、驗(yàn)t^)往往由于運(yùn)fi^S過高而損壞，因而必須加以微。目前，在整流設(shè)備中對(duì)整流元件的 方法一般，各整^^件的工作電 行檢測(cè)，當(dāng)個(gè)別整流元件的電M:大時(shí)，w^裝置發(fā)出警報(bào)，采取保護(hù)措施，防止硅整流元件因as過高而燒壞。但是，對(duì)于采用7jc冷卻 的硅整流元件，如果冷卻水路出現(xiàn)故陣，即使工作電流不是很大，硅整流元件同樣會(huì)由于冷卻不 良而驗(yàn)升高，導(dǎo)致硅整流元件娜事故的發(fā)生。因此，現(xiàn)有的整流元# >裝置只,免硅整 航件因電、艦大而鵬，而當(dāng),微出現(xiàn)鵬時(shí)，卻不肖^J"碰流元〗糊行有效的微。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于麟一種能在電艦大或冷卻不良弓胞整m^件鵬升高時(shí)對(duì)整流元件進(jìn)行有效W"的整^ftaS^測(cè)與W^裝置。*^用新,稱問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種整m^maOte測(cè)與做裝置，由直流電源、溫度檢測(cè)電路、多鵬A/D轉(zhuǎn)換器U5、 CPU 以及保護(hù)執(zhí)行電路組成，所述溫度檢測(cè)電路由六個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的溫度檢測(cè)單元組成，每個(gè)MS 檢測(cè)單元均由MS傳感器Rt和電位器W2串聯(lián)而成，其串接點(diǎn)的輸出信號(hào)接多iiit A/D轉(zhuǎn)換器U5 的輸入端，六個(gè)m檢測(cè)單元的輸出信號(hào)分別接多Mit A/D轉(zhuǎn)換器U5的A0 A5輸入端多MM A/D轉(zhuǎn)換器U5的輸出端Dout接CPU的P00端缺執(zhí)行％^ CH;的輸出端，所述鵬傳麟 Rt安裝于雌流元件的散鄉(xiāng)上。J^jraWM8與，裝置，皿直流電源由數(shù)1I器T、第二二極管D2、第三二極管
D3、第王電容C3、第四電容C4以及三端穩(wěn)壓器U2組成，其中，劃K器T、第二二極管l)2、第二 二極管D3接成全M流電路，第四電容C4為其熗波電容，全波整流f鵬的輸出接三端穩(wěn)壓器U2 的Vin與GM)端，第三電容C3為三端穩(wěn)壓器U2的輸出端的濾波ill容。上鄉(xiāng)流元件鵬監(jiān)測(cè)與微裝置，所述保護(hù)執(zhí)行電路由繼電器J構(gòu)成，繼電器J的線圈接 CPU的一個(gè)渝出端，其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)T整流電路主回路中。.J:，整,件aM測(cè)與W"裝置，所述CPU與繼電器J之間增設(shè)PLC,所述PLC的RXD、 TXD端分別接CPU的TXD、 RXD端，繼電器J的線圈接PLC輸出端PIO。上^^^^件aSm測(cè)與i^裝置，所述CPU與PLC之問增設(shè)光電隔離電路GL,所述CPU 的TXD、 RXD端經(jīng)光電隔離^GL與上位機(jī)的RXD、 TXD端連接。一種整^￡件 測(cè)與做裝置，由直流電源、溫度檢測(cè)電路、多鵬A/D轉(zhuǎn)換器U5、 CPU、 PLC以及保護(hù)執(zhí)行電路組成，所述溫度檢測(cè)屯路由結(jié)構(gòu)完全相同的溫度檢測(cè)單元組成，齡鵬檢 測(cè)單;^X才應(yīng)一個(gè)整流元件，均lilMjS傳感器Rt、第二電阻R2、第三電阻R3、運(yùn)算放大器F、第三 光隔芯片U3、第四^il芯片U4以及電位器W1,,其中，MM傳感器Rt與第二電阻R2串, 接，其串接點(diǎn)的輸出信號(hào)^S算放大器F的同相輸入端，運(yùn)算放大器F的輸出端纟統(tǒng)三光隔芯片 U3的發(fā)光二極管、第四，芯片U4的發(fā)光二極管以及電阻R4接電源負(fù)極，第三光隔芯片U3的光mn極管的集電極接電源正極，，^第三電阻R3接電源負(fù)極，第三光隔芯片U3的光ge極管的mf極的反餓信號(hào)gHt算放大器F的反相輸入端，第四光隔芯片U4的光icH極管的集電極接 電源正極，mf,電位器Wl接電源負(fù)極，第四光隔芯片U4的光ie極管，極的輸出信號(hào)接 多31ilA/D轉(zhuǎn)換器U5的輸入端；所述多MA/D轉(zhuǎn)換器U5和CPU各設(shè)置六個(gè)，分別對(duì)應(yīng)六個(gè)整 流,，六個(gè)多鵬VD轉(zhuǎn)換器U5的輸出端Dout分別接六個(gè)CPU的P00端，六個(gè)CPU的TXD、 RXD 端接PLC的RXD、 TXD端，^^執(zhí)行電路接PLC的輸出端，每個(gè)多鵬A/D轉(zhuǎn)換器U5的輸入端A0 A7接2 8個(gè)M/皇檢測(cè)單元，分別對(duì)應(yīng)同-橋臂上的2 8個(gè)整流元件，所i^傳自Rt安裝于碰麵牛的散麟上o上述整m^件Mtm測(cè)與保護(hù)裝置，所皿流電源設(shè)覽六個(gè)，分別對(duì)應(yīng)六個(gè)橋臂，均由DC/DC電源模塊U1、穩(wěn)壓管D1、三端穩(wěn)壓器U2電阻K1以及電容(:、C2、 C3組成,其屮，DC / DC 電源模塊Ul的輸入端Vin、 IN0接電源，電容C1為DC/DC電源模塊Ul輸出端Vout、 0UT0之間 的濾波電容，所述電阻Kl與穩(wěn)壓管Dl串TOmEE電S&^于DC / DC電源模塊Ul的輸出端Vout、 OJT0之間，電容C2為其穩(wěn)壓輸出端微電容,三端穩(wěn)壓器U2的Vin與GND端接干電阻Rl的兩端， 其輸出端接滄波第三電容C3; DC / DC電源模塊Ul的輸出端^it算放大器F， 一:端穩(wěn)壓器U2的輸 出端mS傳M Rt與第二電阻R2的串聯(lián)電路。上鵬流元件Mffi&測(cè)與^^裝置，所述保護(hù)執(zhí)行電路ll灘電器J構(gòu)成，繼電器J的線圈接 PLC的輸出端PIO，其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于整流電路主回路中。本實(shí)用新型利用鍵檢測(cè)電路采集整流/講的沾彼模擬信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)多鵬A/D轉(zhuǎn)換器U5 轉(zhuǎn)換為數(shù)雜號(hào)后，^ACPU進(jìn)行處理，得到鵬值，最后信號(hào)被送到PLC社位機(jī)。當(dāng)某整流 元件因工作電流過大或冷卻不良或其它原因引起溫度過高時(shí)，PLC或上位機(jī)向繼電器發(fā)出控制信 號(hào)，切斷主回路，對(duì)整船￡件實(shí)施微，防止整流元件燒毀；本實(shí)用新型中，處于不同的主電源電平上的電路M直流電源中的變壓器、光隔離器件實(shí)現(xiàn)與其它電路之間的隔離，保證了裝置的 安被行。本實(shí)用新型不lXiiffl于做整流設(shè)備中的整流元件，也翻于餅其它設(shè)備中的大功 率電力電子元器件。本實(shí)用新型,免硅整流元件或其它大功率電力電子元器件因電'皿大或冷 卻不良而燒壞，"5TW效W^大功率電力電子設(shè)備的安^i行。

預(yù)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一 辦述。圖1是本實(shí)用新型電原理框圖；圖2 JiS流糊沒有并^^糊整m^^^置電原理圖；圖3 JiHWt有并^;件的整^^做驢電原理圖。圖中各標(biāo)號(hào)為Ul、 DC/DC^1I微，U2、三端穩(wěn)』E器，U3、光隔芯片，U4、光隔芯片，U5、 多l(xiāng)ilA/D轉(zhuǎn)換器，GL、光^|離* |, J、繼電器，T-1 T~6、溫變檢測(cè)牟.元。
具體實(shí)施方式圖中，三端mE器U2的型號(hào)^7805，第三光隔芯片U3、 U4的型號(hào)采用SFH615A-4 ，多通 道A/D轉(zhuǎn)換器U5的型號(hào)采用TLV2556 , CPU的型號(hào)，STC12C5410AD 。本實(shí)用新型ffifflNTC型,傳自，它是一種非線性電P且元件，其電阻值與^Jgm反比。 由于其^R比較小，電阻隨驗(yàn)變化的靈驗(yàn)比較高，因雌合作碰航件的鵬檢測(cè)元件。 具體實(shí)施時(shí)，為保證安全，不能Jl^專S^的絕緣作為主絕緣使用，Mj^傳感器的外，硅整流元 件散M或陰極/陽極的,5SS/S不小于2000Vrms / 1 ，。圖2中，M/皇檢測(cè)單元有六個(gè)，適合在整流糊沒有并軀件的三鵬流器設(shè)備中艦，每 個(gè),檢測(cè)單元對(duì)應(yīng)- 個(gè),上的整流元件，整流回路與工頻電源的絕緣由變壓器T承擔(dān)。對(duì)于三相整《, —^it況下不霈要plc stb位m^可工作。當(dāng)整流器相數(shù)較多，或有多個(gè)整'an工作時(shí)，可增設(shè)PLCSJLh位機(jī)，利用PLC處位機(jī)il^lg、實(shí)施微。圖2中，如果鵬傳麟 Rt和CPU同處于一個(gè)主回路電平上，i^、須使用光電隔離^SGL,防止高電自plcs)U:位;fcn3t圖3麟合整^^有并暢件的整^1§ ^ 的電原理圖。圖3中，三端狡姬器U2的+5V 輸出端與GND之間的輸出電Ji激li^傳感器Rt與下拉第二電阻R2分壓，得到We傳自輸出 信^tAit算^:器F的同相輸A^。運(yùn)算放大器F、第三光隔芯片U3、第四光隔芯片U4、第三 電阻R3、第四電阻R4以及電位器W1構(gòu)成一個(gè)具有光電隔離功能的信號(hào)放大器，Mm設(shè)計(jì)為 "1"。其工作皿是運(yùn)算M器F直接向第三光隔芯片U3、第四光隔芯片U4的^3fe二極管和 R4的串聯(lián)^i^電，iiilB三艦芯片U3、第四光隔芯片U4的發(fā)光二極箭的電流大小相等，而光電隔離輸出三極管的輸出電流在R3上的壓降作為反餓信號(hào)送到遠(yuǎn)改的反相輸入端(這jiiia:光tli離的間接的反饋)，由于ii^的高放大倍數(shù)，R3上的壓降與M傳自的輸出^ES該相等， ^ffii^的正負(fù)輸入的電壓^全相等。如果光隔芯片CTR (電流^i率)參數(shù)完^"致，第三電 阻R3和電位器W1中的電自相等，如果再調(diào)節(jié)W1的電阻值與R4相等，I仏電位器W1兩端的電 壓，即光隔芯片U4光gtH極管皿極的輸出^E^和R3上的^Ji相等，也就是^^傳asm 出信號(hào)^ffi相等。具體實(shí)施時(shí)并不要求Wl上的^E與ftK傳g^出信號(hào)tJ5完全相等，也用不
著衫隨^i芯片的crR參數(shù)完^"致，只要成正比例就可以了。，電位器wi是為了調(diào)整同一橋臂上各MSSiii的""iC性。，大器不僅育灘將MS傳SISRt的輸出電壓，線性皿處于高^E 腿的前級(jí)ft^到處于CPU電源艦的后級(jí)，而且實(shí)現(xiàn)了光電隔離。圖3中，第四光隔芯片U4的 ^t二極管處于要力05S^的高^ffi隔離系統(tǒng)，而其光ilH極管處于CPU的5V電源系統(tǒng)中。圖3中，DC/DC電源模決U1、穩(wěn)壓管D1、三端穩(wěn)壓器U2電阻R1以及電容C1、 C'2、 C3構(gòu)成 了供電的直流電源。DC/DC電源模塊U1采用5V輸入，單路12V輸出，該12Y輸出電JB5過電阻 R1和穩(wěn)壓管D1，在穩(wěn)壓管01上產(chǎn)生一個(gè)約3.5￥的電壓，這使得運(yùn)算放大器F得到一個(gè)相對(duì)于電 阻Rl和穩(wěn)壓管Dl的串接點(diǎn)+8.5V和一3.5V的電壓，也就是說，運(yùn)算放大器F的電源負(fù)極電位比 皿信號(hào)的負(fù)極電位低3.5￥,保證了運(yùn)算放大器F在0 5V范圍內(nèi)有良好的輸出特性。三端穩(wěn)壓 器7805的輸出電壓，給同一橋臂上的各,傳^l^工作電源。實(shí)際實(shí)施時(shí)，直流電源也可以 ftffl單,A^I出的mffi,'性,完全相同的。圖3中，^t多MilA/D轉(zhuǎn)換器U5的輸入端A0 A3分別接有四個(gè)M檢測(cè)單元，這是同一 蹄上有四支并聯(lián)的iiilM^件的情況。如果有更多的并,件，可以起用AO到A7八個(gè)MJI。 如^ffl八個(gè)iKt,就要^兩塊四3i^芯片和8對(duì)(16片)光隔芯片，而DC/DC電源模塊、三 端穩(wěn)壓器U2、多,A/D轉(zhuǎn)換器U5、和CPU^用的。 -對(duì)于同一糊上有四支并聯(lián)W^1航件的三相整流器設(shè)備，齢彌上的四個(gè)ag檢測(cè)單 元共用一個(gè)多鵬A/D轉(zhuǎn)鄉(xiāng)U5和一個(gè)CPU,六個(gè)糊有六個(gè)多鵬A/D轉(zhuǎn)換器U5、六個(gè)CPU和 二十四個(gè)M檢測(cè)單元，圖3中只畫出了一個(gè)橋臂上的四個(gè)M檢測(cè)單元、 一個(gè)多,A/D轉(zhuǎn)換 器U5和一個(gè)CPU。 A/D轉(zhuǎn)麵6^lg存放于CPU的內(nèi)部隨中，此娜鵬CPU的TXD和RXD口 線，向PLC ^±位機(jī)匯報(bào)。所有六個(gè)CPU的TXD 口線完全直接并鵬與PLC ^i:位機(jī)的RXD 口線 所有六個(gè)CPU的RXD 口線也完全直接并^jg再與PLC ^th位機(jī)的TXD 口,接。
權(quán)利要求1、 一種整^6件鵬監(jiān)測(cè)與做裝置，其特征是，它由直流電源、M/t檢測(cè)電路、多鵬 A/D轉(zhuǎn)換器(U5) 、 CPU以及f斜艱行電路組成，所述M檢測(cè)電路由六個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的MJt檢 測(cè)單元組成，每個(gè),檢測(cè)單元均山旨傳感器(Rt)和電位器(W2)串聯(lián)而成，其串接點(diǎn)的輸 出信號(hào)接多鵬A/D轉(zhuǎn)換器(U5)的輸入端，六個(gè)溫度檢測(cè)單元的輸出信號(hào)分別接多鵬A/D轉(zhuǎn) 換器(U5)的A0 A5輸入端；多iii!A/D轉(zhuǎn)換器(U5)的輸出端l)out接CPU的P00端；保護(hù)執(zhí) 行電離CPU的輸出端，所述驗(yàn)傳g^安裝于雌航件的散鄉(xiāng)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述整te;件MM測(cè)與旨裝置，其特征是，所述直流電源由變壓器 (T)、第二二極管(D2)、第三二極管(1)3)、第三電容(C3)、第四電容(C4)以^H端穩(wěn)壓器(U2)組成，其中，變壓器、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)接成全波整流電路，第四 電容(C4)為^^波電容，全鵬流鵬的輸出接三端穩(wěn)壓器(U2)的Vin與GND端，第三電容 (C3)為三端mffi器(U2)的輸出端的滄波電容。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所^M^件MM測(cè)與M^裝置，其特征是'所述保護(hù)執(zhí)行電路由繼 電器(J)構(gòu)成，繼電器的線圈接CPU的輸出端P03，其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于整寧電路主回路中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3^^ 件^ 測(cè)與 裝置，其特征是，所述CPU與繼電器 (J)之間增設(shè)PLC，臓P1X'的RXD、 TXD端分別接CPU的TXD、 RXD端，繼電器的線圈接PLC輸出端PIO。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4 B^yi^^WKie測(cè)與W^置，其游征是，所述CPU與PLC之間增 設(shè)光 離％^ (GL)，所述CPU的TXD、 RXD端經(jīng)光電隔離電路(GL)與上位機(jī)的RXD、 TXD端 連接。
6、 一種整tje件iMi8與w^置，其特征是，它由直流電源、m翻他路、多nA/D轉(zhuǎn)換器(U5) 、 CPU、 PLC以刻跌執(zhí)行f鵬組成，所述謝皇檢測(cè) 各由結(jié)構(gòu)完全相同的齟皇 ,單元,，旨M^H單^應(yīng)一個(gè)整流元件，均由,傳感器(Rt)、第二電阻(R2)、 第三電阻(R3)、運(yùn)算放大器(F)、第三光隔芯片(U3)、第四光隔芯片(U4)以及電位器(Wl) 艦，其中，鵬傳麟與第二電阻(R2)串聯(lián)雜，其串接點(diǎn)的輸出信號(hào)接運(yùn)算放大器的同相 輸入端，運(yùn)算放大自輸出端經(jīng)第三光隔芯片(U3)的發(fā)光二極管、第四光隔芯片(U4)的發(fā)光 二極管以綠四電阻(R4)接電源負(fù)極，第三光隔芯片(U3)的光itH極管的集電極接電源正極, 鎌^m三電阻(R3)接電源負(fù)極，第三光隔芯片(U3)的光i[H極管的鄉(xiāng)極的反饋信號(hào)接 運(yùn)算放大器的反相輸A^，第四光隔芯片(U4)的光sse極管的集電極接電源正極，鄉(xiāng)鵬電 位器(wi)接電，負(fù)極，第四光隔芯片(U4)的光ie極管鄉(xiāng)極的輸出信號(hào)接多aii A/D轉(zhuǎn)換器(U5)的輸入端；所述多鵬A/D轉(zhuǎn)換器(U5)和CPU各設(shè)置六個(gè)，分別對(duì)SA'個(gè)整流,， 六個(gè)多鵬A/D轉(zhuǎn)換器(U5)的輸出端Dout分別接六個(gè)CPU的POO端，六個(gè)〔Hi的TXD、 RXI)端 接PLC的RXD、 TXD端，M^'執(zhí)行ttiJ^ PLC的輸出端，毎個(gè)多鵬A/D轉(zhuǎn)鵬(U5)的輸入端A0 A7接2 8個(gè)M檢測(cè)單元，分別對(duì)應(yīng)同'糊上的2 8個(gè)整流元件，所述鵬傳麟安裝于硅 整綱牛的散繊上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6f^m^件aKi&測(cè)與w裝置，其特征是，所^m流電源設(shè)置六個(gè),分別對(duì)應(yīng)六個(gè)糊，均由DC/DC電源微(Ul)、雛管(Dl)、三端穩(wěn)fl;器(U2)、電阻(Rl) 以及第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)組成，其中，DC/DC電源模塊(Ul)的 輸入端Vin、 INO接電源，第一電容(Cl)為DC / DC電源模塊Ul輸出端Vout、 OUTO之間的濾波 電容，所述電阻(Rl)與穩(wěn)壓管(Dl)串聯(lián)^mE4^于DC/DC電源模塊(Ul)的輸出端Vout、 OJT0之間，第二電容(C2)為^E輸出端滄波電容，三端穩(wěn)壓器(U2)的Vin與GND端接于電 阻(Rl)的兩端，KH出端接第三電容(C3) ; DC/DC電源模塊(Ul)的輸出端^t算放大器， 三端穩(wěn)壓器(U2)的輸出^^鵬傳鵬(Rt)與電阻(R2)的串聯(lián)鵬。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所鵬航^M^測(cè)與做裝置，其特征是，所述被'執(zhí)行電路 由繼電器(J)構(gòu)成，繼電器的線圏接PLC的輸出端PIO,其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于整流電路主回路中。
專利摘要一種整流元件溫度監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，屬保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，用于解決元器件過熱燒毀的問題。其技術(shù)方案是它由直流電源、溫度檢測(cè)電路、多通道A/D轉(zhuǎn)換器、CPU以及保護(hù)執(zhí)行電路組成，所述溫度檢測(cè)電路由六個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的溫度檢測(cè)單元組成，每個(gè)溫度檢測(cè)單元均由溫度傳感器Rt和電位器W2串聯(lián)而成，其串接點(diǎn)的輸出信號(hào)接多通道A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，六個(gè)溫度檢測(cè)單元的輸出信號(hào)分別接多通道A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；后者輸出端Dout接CPU的P00端；保護(hù)執(zhí)行電路接CPU的輸出端，所述溫度傳感器Rt安裝于硅整流元件的散熱器上。本實(shí)用新型能避免元器件因冷卻不良而燒壞，可有效保護(hù)大功率電力電子設(shè)備的安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02H7/12GK201038742SQ20072010103
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者寧 張, 朱世良 申請(qǐng)人:保定萊特整流器制造有限公司