一種交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。該裝置包括處理器以及所述交交變頻器中各晶閘管一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的監(jiān)測(cè)模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊包括電流監(jiān)測(cè)單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計(jì)數(shù)器單元；電流監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述晶閘管中有無(wú)導(dǎo)通電流；濾波整形單元將觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的觸發(fā)方波；邏輯判斷單元通過判斷觸發(fā)方波和零電流信號(hào)得出未正常導(dǎo)通信號(hào)；計(jì)數(shù)器單元用于對(duì)所述晶閘管未正常導(dǎo)通信號(hào)進(jìn)行累加，并將計(jì)數(shù)輸出到所述處理器，處理器處理計(jì)數(shù)并通過LCD屏顯示信息和報(bào)警。本發(fā)明裝置可快速定位交交變頻器中未正常導(dǎo)通的晶閘管，降低維護(hù)和維修難度，并可根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息得出晶閘管的特性規(guī)律，對(duì)晶閘管提前預(yù)警。
【專利說明】一種交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率交交變頻調(diào)速裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過載能力大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軋鋼、礦 山、船舶推進(jìn)等領(lǐng)域。該裝置中的每相交交變頻器是由12只晶閘管組成的反并聯(lián)橋式整流 電路構(gòu)成。運(yùn)行時(shí)，由于晶閘管觸發(fā)脈沖丟失、晶閘管特性不好、晶閘管損壞等原因，導(dǎo)致某 個(gè)或多個(gè)晶閘管不能正常導(dǎo)通，造成整個(gè)變頻調(diào)速裝置輸出電流有波動(dòng)、電機(jī)聲音大等問 題，給交交變頻器和電機(jī)造成傷害。特別是因?yàn)榫чl管特性不好，不導(dǎo)通狀態(tài)偶然且隨機(jī)發(fā) 生時(shí)，很難判斷哪只晶閘管有問題，只能逐個(gè)替換，給調(diào)速裝置的運(yùn)行和維護(hù)帶來困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提出一種交交變頻晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)的監(jiān)控裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交交 變頻器中各晶閘管的導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)，降低交交變頻器的維護(hù)難度。
[0004] 本發(fā)明提供包括處理器以及所述交交變頻器中各晶閘管一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的監(jiān)測(cè)模 塊，所述監(jiān)測(cè)模塊與所述處理器連接。
[0005] 所述監(jiān)測(cè)模塊包括電流監(jiān)測(cè)單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計(jì)數(shù)器單元；其 中，所述電流監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述晶閘管中的電流，輸出電流監(jiān)測(cè)信號(hào)；
[0006] 所述濾波整形單元的輸入為所述晶閘管的觸發(fā)脈沖信號(hào)；濾波后輸出對(duì)應(yīng)的觸發(fā) 方波；
[0007] 所述邏輯判斷單元第一輸入端接收零電流信號(hào)，該信號(hào)通過反相器接入JK觸發(fā) 器的J端；所述邏輯判斷單元第二輸入端接收觸發(fā)脈沖方波，該方波加載到JK觸發(fā)器的K 端；所述邏輯判斷單元輸出為未正常導(dǎo)通信號(hào)；
[0008] 所述計(jì)數(shù)器單元的輸入端與所述邏輯判斷單元的輸出端連接，用于對(duì)所述晶閘管 未正常導(dǎo)通信號(hào)進(jìn)行累加，并輸出到所述處理器。
[0009] 進(jìn)一步的，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述處理器連接，用于顯示報(bào)警信 息、未導(dǎo)通晶閘管位置信息或晶閘管未導(dǎo)通頻度信息中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述濾波整形單元包括第一電阻、第二電阻、電容、半導(dǎo)體二極管、施密 特觸發(fā)反相器；
[0011] 所述濾波整形單元中，第一電阻的一端與第二電阻一端相連，其公共連接點(diǎn)與電 容一端相連，電容的另一端接地；
[0012] 所述第一電阻的另一端為所述濾波整形單元的輸入端并且與半導(dǎo)體二極管的正 極相連，半導(dǎo)體二極管的負(fù)極與所述第二電阻的另一端相連；
[0013] 所述施密特觸發(fā)反相器的輸入端連接著第二電阻的另一端，所述施密特觸發(fā)反相 器輸出端為所述濾波整形單元的輸出；
[0014] 所述濾波整形單元中，輸入為觸發(fā)脈沖列信號(hào)，輸出為反相的觸發(fā)脈沖方波。
[0015] 進(jìn)一步的，所述邏輯判斷單元包括非門、JK觸發(fā)器、或非門和與門；零電流信號(hào)通 過非門接入JK觸發(fā)器的J端，整形濾波后的觸發(fā)脈沖信號(hào)接入JK觸發(fā)器的K端JK觸發(fā) 器的輸出與整形濾波后的觸發(fā)脈沖信號(hào)同時(shí)接入或非門的輸入端；或非門的輸出與零電流 信號(hào)同時(shí)接入與門的輸入端，與門的輸出端輸出為未正常導(dǎo)通信號(hào)。
[0016] 本發(fā)明提供的交交變頻器中晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中的監(jiān)測(cè)模塊包括電流 監(jiān)測(cè)單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計(jì)數(shù)器單元；通過對(duì)橋式整流電路中晶閘管導(dǎo)通 與否進(jìn)行邏輯判斷，采用計(jì)數(shù)器單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并上傳至處理器進(jìn)行處理與顯示。本 發(fā)明裝置可快速定位未正常導(dǎo)通的晶閘管，降低交交變頻器的維護(hù)難度，并且通過計(jì)數(shù)器 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到晶閘管規(guī)律信息，得到晶閘管規(guī)律特性，可以提前預(yù)警以便及時(shí)處理，保證交 交變頻器的正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中交交變頻器單相圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中濾波整流單元的電路示意圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中邏輯判斷單元電路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描 述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0022] 實(shí)施例
[0023] 本實(shí)施例中采用一種零電流監(jiān)測(cè)裝置，用于向交交變頻器的無(wú)環(huán)流換相邏輯提供 電路中是否存在電流信號(hào)。零電流監(jiān)測(cè)器件測(cè)量變頻器中每個(gè)橋臂的晶閘管的壓降，晶閘 管導(dǎo)通時(shí)管壓降為零，關(guān)斷時(shí)管壓降不為零。零電流監(jiān)測(cè)可以得到每個(gè)橋臂的"零電流"狀 態(tài)和"有電流"狀態(tài)。
[0024] 本實(shí)施例中單相輸出交交變頻器電路為12只晶閘管組成的反并聯(lián)橋式整流電 路。參照?qǐng)D2中，UVW為三相交流電，V11-V16是正組橋晶閘管，V21-V26是反組橋晶閘管， A1-A6三相橋臂。L+、L-為交交變頻器輸出。本實(shí)施例中針對(duì)十二支晶閘管采用十二組電 路，下面僅對(duì)一組電路進(jìn)行說明。
[0025] 參照?qǐng)D1為交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。以一組電路為例， 包括處理器以及所述交交變頻器中各晶閘管一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的監(jiān)測(cè)模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊與所 述處理器連接；監(jiān)測(cè)模塊包括濾波整形單元，邏輯判斷單元以及計(jì)數(shù)器單元。Pll為晶閘管 1的觸發(fā)脈沖信號(hào)；Sl為Al橋臂的零電流信號(hào)。
[0026] 參照?qǐng)D3,濾波整形單元由低通濾波器和施密特觸發(fā)反相器組成。所述濾波整形單 兀中，第一電阻Rl的一端與第二電阻R2 -端相連，其公共連接點(diǎn)與電容C一端相連，電容 C的另一端接地；第一電阻Rl的另一端為所述濾波整形單元的輸入端并且與半導(dǎo)體二極管 Dl的正極相連，半導(dǎo)體二極管Dl的負(fù)極與所述第二電阻R2的另一端相連；施密特觸發(fā)反 相器Ul的輸入端連接著第二電阻R2的另一端，所述施密特觸發(fā)反相器Ul的輸出為所述濾 波整形單元的輸出端。
[0027] 濾波整形單元接收觸發(fā)脈沖列信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)化為與觸發(fā)脈沖列信號(hào)反相的觸發(fā) 脈沖方波信號(hào)/ 5I.丨，同時(shí)會(huì)有40毫秒左右的延時(shí)。
[0028] 參照?qǐng)D4為本發(fā)明實(shí)施例邏輯判斷單元電路示意圖。該單元電路包括一個(gè)JK觸 發(fā)器U3、一個(gè)或非門U4、一個(gè)與門U5。
[0029] 反相的觸發(fā)脈沖方波元I接入到JK觸發(fā)器U3的K端，零電流信號(hào)Sl通過一個(gè)反 相器接入JK觸發(fā)器的J端。零電流信號(hào)Sl來自于交交變頻器零電流監(jiān)測(cè)器件。JK觸發(fā) 器U3狀態(tài)方程為J=Ζ= 其中歷為反相的零電流信號(hào)，:月1為反相的觸發(fā)脈沖 方波。
[0030] JK觸發(fā)器的輸出信號(hào)QN+1與反相的觸發(fā)脈沖方波Pll共同接入或非門U4的輸入 端?；蚍情TU4的輸出信號(hào)Zl與零電流信號(hào)Sl共同接入與門U5。與門U5的作用是對(duì)輸入 信號(hào)進(jìn)行求與，輸出信號(hào)即為未正常導(dǎo)通信號(hào)Z1。輸出方程為：Ζ1=Λ1_5?_^。
[0031] 濾波整形單元和邏輯判斷單元實(shí)現(xiàn)如下功能，觸發(fā)脈沖信號(hào)出現(xiàn)40微秒后，有零 電流信號(hào)，則認(rèn)為晶閘管正常導(dǎo)通，"未正常導(dǎo)通"信號(hào)為〇 ;脈沖信號(hào)出現(xiàn)40微秒后，沒有 零電流信號(hào)，則認(rèn)為晶閘管沒有正常導(dǎo)通，"未正常導(dǎo)通"信號(hào)為1，其脈沖寬度與觸發(fā)脈沖 寬度一致。另外，這種邏輯的優(yōu)點(diǎn)在于交交變頻器的零電流脈沖寬度會(huì)隨觸發(fā)角變化而變 化，所述判斷邏輯能適應(yīng)電流脈沖寬度的隨機(jī)變化。
[0032] 計(jì)數(shù)器單元接收未正常導(dǎo)通信號(hào)后開始計(jì)數(shù)。處理器循環(huán)讀取計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié) 果，并由計(jì)數(shù)值判斷這一路晶閘管有沒有正常導(dǎo)通，處理器通過液晶屏幕LCD顯示報(bào)警及 時(shí)間點(diǎn)，不導(dǎo)通的頻度信息，進(jìn)而還能夠通過時(shí)間頻度判斷晶閘管的特性。
[0033] 此外，如果晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角在150度時(shí)，晶閘管管壓在交流電源的自然 過零點(diǎn)，沒有導(dǎo)通電流，此時(shí)零電流監(jiān)測(cè)器件在自然過零點(diǎn)也監(jiān)測(cè)不到電壓，會(huì)觸發(fā)"有電 流"信號(hào)，避免了邏輯判斷單元對(duì)"未正常導(dǎo)通"的誤判，同理交交變頻器進(jìn)線沒有電壓時(shí)也 不會(huì)誤判。
[0034] 對(duì)于另外11組電路，S2-S6是A2-A6橋臂的零電流信號(hào)，P12-P16是對(duì)應(yīng)晶閘管 V12-V16的觸發(fā)脈沖信號(hào)，P22-P26是對(duì)應(yīng)晶閘管V22-V26的觸發(fā)脈沖信號(hào)，監(jiān)控模塊與第 一路相同。
[0035] 通過實(shí)施例可以看出，本發(fā)明利用觸發(fā)脈沖和橋臂零電流信號(hào)，對(duì)晶閘管進(jìn)行數(shù) 字邏輯判斷，并利用計(jì)數(shù)器單元及處理器對(duì)未正常導(dǎo)通信號(hào)進(jìn)行處理和顯示，做到及時(shí)準(zhǔn) 確定位問題晶閘管。
[0036] 值得注意的是，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的構(gòu)思和原則的前提下所做的等同變化、修改 與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種交交變頻器晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括處理器以及所述交交 變頻器中各晶閘管一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的監(jiān)測(cè)模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊與所述處理器連接； 所述監(jiān)測(cè)模塊包括電流監(jiān)測(cè)單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計(jì)數(shù)器單元；其中，所 述電流監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述晶閘管中的電流，輸出電流監(jiān)測(cè)信號(hào)； 所述濾波整形單元的輸入為所述晶閘管的觸發(fā)脈沖信號(hào)；濾波后輸出對(duì)應(yīng)的觸發(fā)方 波； 所述邏輯判斷單元第一輸入端接收零電流信號(hào)，該信號(hào)通過反相器接入JK觸發(fā)器的J 端；所述邏輯判斷單元第二輸入端接收觸發(fā)脈沖方波，該方波加載到JK觸發(fā)器的K端；所 述邏輯判斷單元輸出為未正常導(dǎo)通信號(hào)； 所述計(jì)數(shù)器單元的輸入端與所述邏輯判斷單元的輸出端連接，用于對(duì)所述晶閘管未正 常導(dǎo)通信號(hào)進(jìn)行累加，并輸出到所述處理器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述處 理器連接，用于顯示報(bào)警信息、未導(dǎo)通晶閘管位置信息或晶閘管未導(dǎo)通頻度信息中的一項(xiàng) 或多項(xiàng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述濾波整形單元包括第一電阻、第二電 阻、電容、半導(dǎo)體二極管、施密特觸發(fā)反相器； 所述濾波整形單元中，第一電阻的一端與第二電阻一端相連，其公共連接點(diǎn)與電容一 端相連，電容的另一端接地； 所述第一電阻的另一端為所述濾波整形單元的輸入端并且與半導(dǎo)體二極管的正極相 連，半導(dǎo)體二極管的負(fù)極與所述第二電阻的另一端相連； 所述施密特觸發(fā)反相器的輸入端連接著第二電阻的另一端，所述施密特觸發(fā)反相器輸 出到所述濾波整形單元的輸出端； 所述濾波整形單元中，觸發(fā)脈沖信號(hào)接入輸入端，輸出為反相的觸發(fā)脈沖方波。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述邏輯判斷單元包括非門、JK觸發(fā)器、 或非門和與門；零電流信號(hào)通過非門接入JK觸發(fā)器的J端，整形濾波后的觸發(fā)脈沖信號(hào)接 入JK觸發(fā)器的K端JK觸發(fā)器的輸出與整形濾波后的觸發(fā)脈沖信號(hào)同時(shí)接入或非門的輸 入端；或非門的輸出與零電流信號(hào)同時(shí)接入與門的輸入端，與門的輸出端輸出為未正常導(dǎo) 通信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述計(jì)數(shù)器單元對(duì)未正常導(dǎo)通信號(hào)計(jì)數(shù)， 所述處理器讀取12路計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，根據(jù)計(jì)數(shù)值判斷哪一路晶閘管沒有正常導(dǎo)通，并且 在IXD屏幕顯示信息和報(bào)警。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK104316858SQ201410613636
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】劉建軍, 何山, 栗欣, 沈梁, 祝慶, 宋敏, 朱玲, 路尚書 申請(qǐng)人:北京金自天正智能控制股份有限公司