專利名稱：一種實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種逆變電源，尤其涉及一種能實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源。
背景技術(shù)：
隨著智能變電站技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，繼電保護(hù)裝置上最重要的硬件組成將是電源。目前電力系統(tǒng)的裝置使用的逆變電源由于工作于高壓，高溫，高功率環(huán)境下，其壽命、故障率都是裝置中相對薄弱的環(huán)節(jié)，并且不支持狀態(tài)監(jiān)測功能。由于缺乏有效的狀態(tài)監(jiān)測，評估壽命時(shí)缺乏數(shù)據(jù)，導(dǎo)致設(shè)備的狀態(tài)檢修實(shí)現(xiàn)起來困難重重。因此，電源狀態(tài)監(jiān)測、壽命評估成為電力繼電保護(hù)系統(tǒng)亟待解決的問題。逆變電源是利用晶閘管電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電一種工作電源，廣泛運(yùn)用于各類，通訊、工業(yè)設(shè)備、衛(wèi)星通信設(shè)備、軍用車載、醫(yī)療救護(hù)車、警車、船舶、太陽能及風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域。電源是一種電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，在轉(zhuǎn)換過程中本身需要消耗掉一些電能，而這些電能則被轉(zhuǎn)化為熱量釋出，熱量導(dǎo)致其工作溫度的變化。同時(shí)，電源上的功率電子組件是由多種半導(dǎo)體材料組成的。由于電源功率元件工作時(shí)的損耗是由其自身發(fā)熱來散失，所以膨脹系數(shù)不同的多種材料相互聯(lián)系的熱循環(huán)會引起非常顯著的應(yīng)力，甚至有可能導(dǎo)致瞬間斷裂，使元件失效。若功率元件長期工作在異常的溫度條件下，會引發(fā)將導(dǎo)致斷裂的疲勞。另外，快速的冷熱變化會暫時(shí)的產(chǎn)生半導(dǎo)體溫度差，從而會產(chǎn)生熱應(yīng)力與熱沖擊， 使元件承受熱一機(jī)械應(yīng)力，當(dāng)溫差過大時(shí)，導(dǎo)致元件的不同材料部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。使元件過早失效。這也就要求功率元件應(yīng)工作在相對穩(wěn)定的工作溫度范圍內(nèi)，減少溫度的急劇變化，以消除熱應(yīng)力沖擊的影響，保證元件長期可靠的工作?？傊?，逆變電源工作的穩(wěn)定性與老化速度是和工作溫度息息相關(guān)的。溫度升高 10°C時(shí)，主要功率元件的壽命減少50%。因此監(jiān)測電源的工作溫度，是評估電源壽命的關(guān)鍵參數(shù)。對于逆變電源的工作溫度進(jìn)行監(jiān)測，能夠評估其剩余壽命，可以為設(shè)備狀態(tài)檢修提供參考數(shù)據(jù)，符合智能變電站的發(fā)展趨勢。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，可實(shí)時(shí)監(jiān)測電源的工作溫度，進(jìn)而評估其剩余壽命。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，包括逆變電源模塊本體，所述逆變電源模塊本體上設(shè)有溫度檢測裝置，所述溫度傳感裝置的信號輸出端依次通過采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與一 CPU控制器的信號輸入端連接。所述溫度檢測裝置為PN結(jié)溫度傳感器。所述PN結(jié)溫度傳感器為一個(gè)限流電阻與一個(gè)測溫二極管串接的電路，從二極管兩端取出正向電壓給采樣保持電路的輸入端。所述PN結(jié)溫度傳感器為一個(gè)限流電阻與一個(gè)測溫三極管串接的電路，三極管的集電極與基極短接，所述基極與采樣保持電路的信號輸入端連接。本實(shí)用新型在逆變電源模塊上增加溫度傳感器和采樣保持電路，對逆變電源的工作溫度、輸出電壓穩(wěn)定度、負(fù)載情況等進(jìn)行監(jiān)測，使逆變電源關(guān)鍵部位的工作溫度能夠被繼電保護(hù)裝置CPU采集、處理，數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程至狀態(tài)監(jiān)測中心，能早期發(fā)現(xiàn)異常的工作狀態(tài)，對剩余壽命進(jìn)行估測。從而不用進(jìn)行現(xiàn)場的人工測試，就可以判斷裝置是否需要維修或更換部件，從而節(jié)省大量的人工成本和時(shí)間。采用二極管或三極管作為溫度監(jiān)測器件，穩(wěn)定、可靠性高，取材方便，性價(jià)比高。
圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹。本實(shí)施例是在現(xiàn)有逆變電源模塊的基礎(chǔ)上增加測溫和采集回路，即在主電解電容和功率元件附近設(shè)置溫度傳感裝置，對電源插件工作溫度進(jìn)行檢測，通過建立插件熱分布模型，對插件內(nèi)的關(guān)鍵器件的溫度進(jìn)行估計(jì)。測溫有很多種方式，有熱電偶、電阻溫度傳感器、PN結(jié)溫度傳感器等，本實(shí)施例采用PN結(jié)測溫。PN結(jié)溫度傳感器是利用晶體二極管或晶體三極管PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化的原理工作的。PN結(jié)溫度傳感器具有較好的線性度，尺寸小，響應(yīng)快、靈敏度高測溫范圍為-500C 150°C。如圖1所示為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖，由圖可知，該逆變電源包括帶有逆變電源模塊本體，在逆變電源模塊本體的主電解電容附近設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器的信號輸出端依次通過采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與一 CPU控制器的信號輸入端連接。因二極管的PN結(jié)具有負(fù)溫度特性(PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度成近似線性變化)，溫度每升高1°C，PN的正向壓降就降低3mV左右，而對于用LM358以及LM3M或者LM339的運(yùn)放，只要變化2mV就足夠使輸出翻轉(zhuǎn)。如圖2所示，逆變電源模塊本體上具有主電解電容， 具體使用時(shí)只要用一個(gè)電阻和二極管串接，電阻起到限流的作用，讓二極管的正向電流在 0. 5至3mA之間就可以了，從二極管兩端取出正向電壓給采樣保持電路比較器的輸入端，這樣即可實(shí)現(xiàn)電源模塊工作溫度的測量。同理，三極管也有同樣的功效。如圖1所示，在逆變電源模塊本體上的功率元件附件加裝測溫三極管，如需多點(diǎn)監(jiān)測在需要監(jiān)測的位置分別加裝測溫三極管即可。用三極管做溫度檢測探頭，可以將集電極與基極短接，用發(fā)射結(jié)做溫度檢測，在恒定集電極電流的條件下，基極-發(fā)射極之間的電壓Ube與溫度T呈單值線性關(guān)系。在集電極電流恒定的情況下，電壓Ube隨溫度T的升高而降低，故呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)。這種傳感器測溫范圍為-50°C至 150°C，有較好的線性度，尺寸小，響應(yīng)快、靈敏度高、熱時(shí)間常數(shù)小的特點(diǎn)，用途較廣。同時(shí)， 利用三極管PN結(jié)結(jié)電壓做為溫度監(jiān)測器件，穩(wěn)定、可靠性高，取材方便，性價(jià)比高。每個(gè)三極管PN結(jié)的基極-發(fā)射極之間的電壓輸出引入對應(yīng)的采樣保持回路，A/D采集后將結(jié)果送給CPU處理，測量電壓經(jīng)過換算，得出工作溫度，即可實(shí)現(xiàn)電源模塊工作溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。 本實(shí)施例溫度轉(zhuǎn)換公式T=-66. 042* (Us-Usagnd)+293. 6其中:Us= (Ud-32768) *0· 0003052。Usagnd = (Ud-32768) *0· 0003052?；癁橥ǖ啦蓸与妷?，單位為伏。Ud為對應(yīng)通道的ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖1 圖2中的5V、+15V、_15V、24V是電源模塊輸出的二次電壓，采樣回路可以采集這些二次電壓值送至CPU，對電源模塊輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。本實(shí)用新型在逆變電源模塊上增加溫度傳感器和采樣保持電路，使逆變電源關(guān)鍵部位的工作溫度能夠被繼電保護(hù)裝置CPU采集、處理，數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程至狀態(tài)監(jiān)測中心，為設(shè)備逆變電源的壽命評估提供數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修。這種逆變電源可廣泛用于電力系統(tǒng)智能電子設(shè)備，其電子設(shè)備的電源模塊工作溫度支持實(shí)時(shí)監(jiān)測，為設(shè)備狀態(tài)檢修、壽命評估提供關(guān)鍵參數(shù)，大大提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的工作可靠性。
權(quán)利要求1.一種實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，包括逆變電源模塊本體，其特征在于所述逆變電源模塊本體上設(shè)有溫度檢測裝置，所述溫度傳感裝置的信號輸出端依次通過采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與一 CPU控制器的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，其特征在于所述溫度檢測裝置為PN結(jié)溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，其特征在于所述PN結(jié)溫度傳感器為一個(gè)限流電阻與一個(gè)測溫二極管串接的電路，從二極管兩端取出正向電壓給采樣保持電路的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，其特征在于所述PN結(jié)溫度傳感器為一個(gè)限流電阻與一個(gè)測溫三極管串接的電路，三極管的集電極與基極短接，所述基極與采樣保持電路的信號輸入端連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度的逆變電源，包括逆變電源模塊本體，所述逆變電源模塊本體上設(shè)有溫度檢測裝置，所述溫度傳感裝置的信號輸出端依次通過采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與一CPU控制器的信號輸入端連接。本實(shí)用新型在逆變電源模塊上增加溫度傳感器和采樣保持電路，對逆變電源的工作溫度、輸出電壓穩(wěn)定度、負(fù)載情況等進(jìn)行監(jiān)測，使逆變電源關(guān)鍵部位的工作溫度能夠被繼電保護(hù)裝置CPU采集、處理，數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程至狀態(tài)監(jiān)測中心，能早期發(fā)現(xiàn)異常的工作狀態(tài)，對剩余壽命進(jìn)行估測，從而不用進(jìn)行現(xiàn)場的人工測試，就可以判斷裝置是否需要維修或更換部件，從而節(jié)省大量的人工成本和時(shí)間。
文檔編號H02J13/00GK202004443SQ20112009780
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者包偉, 孫瑩瑩, 張巖, 張雪松, 李曉朋, 楊濤, 顧峰, 黃曉明 申請人:浙江省電力試驗(yàn)研究院, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 許繼電氣股份有限公司