電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法
2023-10-07 13:40:24 1
電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法
【專利摘要】本發明涉及一種電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法，其特徵在於：輸入上端為電壓信號，輸入下端電流信號，輸入端還使用了電容濾波，正反接入的兩個二極體作為箝位保護；半波內電壓起始端和電流起始端為兩個觸發端，電壓起始端、電流起始端分別與LM319型電壓比較器的兩個輸入端連接，其中電壓起始端為反相接入、電流起始端為正相接入，LM319型電壓比較器輸出端連接CD4538型單穩態多諧振蕩器後再與CD4013D型觸發器輸入端連接，其通過針對晶閘管的觸發角與導通角採集，來還原設備供電控制穩定性和反饋負載端迴路阻抗變化。
【專利說明】電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法，屬於一種米集電路。
【背景技術】
[0002]在工農業生產過程中，電力是動力源泉，很多設備通過將電力能源向機械能源轉換獲得動力，這種能源的轉換的穩定性決定著到生產的穩定。在實際生產過程中，很多的電力驅動設備因頻繁通斷電控制等原因，都採用了晶閘管作為電力開關。改變晶閘管的控制角α，便可調節負載的電流。以變壓器為負載的迴路通常具有相當大的電感，當接入正弦電壓時，變壓器一次或二次電流不能立即達到其最終的穩態值；只有在觸發角等於負載功率因數角時接通，系統才能立即達到穩態。在其餘情況下，過渡過程中電流瞬時值同控制角和負載功率因數角有關。對於感性負載，當電源電壓過零點時因電流還沒有到零，晶閘管需滯後某一角度關斷，滯后角Ψ的大小與控制角α、負載功率因數角Φ都有關係。而實踐表明負載的電流波形與電壓波形是有相位關係。利用這種關係，我運用電子電路開發技術，設計了 一套實施採集電路，準確的還原了晶閘管控制過程。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法，其通過針對晶閘管的觸發角與導通角採集，來還原設備供電控制穩定性和反饋負載端迴路阻抗變化。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的:電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法，其特徵在於:輸入上端為電壓信號，輸入下端電流信號，輸入端還使用了電容濾波，正反接入的兩個二極體作為箝位保護；半波內電壓起始端和電流起始端為兩個觸發端，電壓起始端、電流起始端分別與LM319型電壓比較器的兩個輸入端連接，其中電壓起始端為反相接入、電流起始端為正相接入，LM319型電壓比較器輸出端連接⑶4538型單穩態多諧振蕩器後再與CD4013D型觸發器輸入端連接，CD4538型單穩態多諧振蕩器的輸入端分別接在LM319型電壓比較器的第12和第7管腳，⑶4538型單穩態多諧振蕩器的第10接在⑶4013D型觸發器的第8和第3管腳KD4538型單穩態多諧振蕩器第6管腳接在⑶4013D型觸發器10管腳，作為⑶4013D型觸發器的時鐘輸入端，⑶4013D型觸發器的第4和第6管腳分別接地，第2管腳接到第5管腳作為D觸發器，CD4013D型觸發器的二分頻信號輸出端為第I管腳，⑶4013D型觸發器的另一端，輸入的CP埠和D埠都接地，第10管腳接在CD4538型單穩態多諧振蕩器的第6管腳，第8管腳接在CD4538型單穩態多諧振蕩器的第10管腳，導通角值直接從LM319第7管腳輸出，接在運算用CPU管腳。
[0005]具體採集步驟如下:
晶閘管承受正向電壓且在觸發脈衝的作用下才能導通，通過已經找到的電流波形與電壓波形及相位關係，要測導通角和觸發角就要得到電流和電壓波形的對應關係，也就是在什麼時間電壓正半周波或負半周波過零點，之後與其最近的什麼時間電流過零點，這兩個時間差除上半個周波的時間，再經過換算，可以得到觸發角值；在半個周波內，電流大於零的時間段，經過換算就是導通角值；在這裡，半波內電壓起始端和電流起始端可以看作兩個觸發端，CD4013D型觸發器輸出狀態的改變依賴於時鐘脈衝觸發作用，即在時鐘脈衝觸發時，輸入數據由數據端D端傳至輸出端Q端KD4013D型觸發器的第13管腳測得值為180° — α，第I管腳接在作為二分頻，在一個時間周期「周波」內前半周波時間內採瞬時值，後半周波時間內計算有效值；其觸發源由已測得的電壓和電流信號引入，分兩路經過LM319型電壓比較器，LM319型電壓比較器有兩個輸入端，當VKVref時，Vout= 「I」；當VI> Vref時，Vout = 「O」 ;其中電壓端反相接入，電壓比較值為0.2V，在電壓過零點附近很小範圍內產生高電平，其他範圍則為低電平；電流接入端為正相，在電流過零點附近很小範圍內產生低電平，其他範圍則為高電平，在LM319型電壓比較器和⑶4013D型觸發器之間連接CD4538型單穩態多諧振蕩器，用於展寬脈寬；CD4538型單穩態多諧振蕩器的輸入端分別接在LM319的第12和第7管腳，⑶4538的第10和第6管腳接在⑶4013D的第8和10管腳，信號經過⑶4538之後，進入⑶4013D，其中，⑶4538第9管腳接到⑶4013D的第3管腳，作為⑶4013D時鐘輸入端，⑶4013D的第4和第6管腳分別接地，第2管腳接到第5管腳，這就相當於一個D觸發器，D觸發器特點是上升沿觸發，輸出信號(4013第I管腳)為二分頻信號。⑶4013D的另一端，CP和D都接地，第IO(R)管腳接在⑶4538第6管腳即電壓經過轉換後的信號，第8管腳接在CD4538第10管腳即電流經過轉換後的信號，導通角值直接從LM319第7管腳引出。
[0006]本發明的積極效果是其能夠精確地測量晶閘管作為電力開關的的觸發角與導通角採集，準確的還原了負載端阻抗的變化，廣泛應用於電力負載迴路老化、接觸不良等故障的發現和分析，產生了很好的經濟和社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的結·構框圖。
[0008]圖2為觸發角、功享傻毅舍、泉禮廣、嚴^與電流、電壓之間的關係圖。
[0009]圖3為LM319工作原理圖。
[0010]圖4為⑶4013D型觸發器真值表。
[0011]圖5為⑶4538脈衝展寬上升沿觸發示意圖。
[0012]圖6為⑶4538脈衝展寬下降沿觸發示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述:如圖1所示，上端輸入為電壓信號，下端輸入電流信號，輸入端還使用了電容濾波，正反接入的兩個二極體作為箝位保護；用晶閘管作為電力開關，兩晶閘管反向並聯後串接在焊接變壓器的初級迴路中；改變晶閘管的控制角α，便可調節焊接變壓器初、次級迴路的焊接電流。
[0014]電阻焊機變壓器和焊接迴路具有相當大的電感，當接入正弦電壓時，變壓器一次或二次電流不能立即達到其最終的穩態值；只有在觸發角等於負載功率因數角時接通，系統才能立即達到穩態。在其餘情況下，過渡過程中電流瞬時值同控制角和負載功率因數角有關。對於感性負載，當電源電壓過零點時因電流還沒有到零，晶閘管需滯後某一角度關斷，滯后角Ψ的大小與控制角α、負載功率因數角Φ都有關係,如圖2所示。
[0015]設:晶閘管導通時正向電阻為零，截止時反向電阻為無窮大，變壓器鐵心的導磁係數μ為常數(即L為常數)；晶閘管在《t=0時導通，控制角為a，則晶閘管導通時電路方程為
【權利要求】
1.電力設備採用晶閘管作為電力開關的反饋信號採集方法，其特徵在於:輸入上端為電壓信號，輸入下端電流信號，輸入端還使用了電容濾波，正反接入的兩個二極體作為箝位保護；半波內電壓起始端和電流起始端為兩個觸發端，電壓起始端、電流起始端分別與LM319型電壓比較器的兩個輸入端連接，其中電壓起始端為反相接入、電流起始端為正相接入，LM319型電壓比較器輸出端連接⑶4538型單穩態多諧振蕩器後再與⑶4013D型觸發器輸入端連接，⑶4538型單穩態多諧振蕩器的輸入端分別接在LM319型電壓比較器的第12和第7管腳，CD4538型單穩態多諧振蕩器的第10接在CD4013D型觸發器的第8和第3管腳；⑶4538型單穩態多諧振蕩器第6管腳接在⑶4013D型觸發器10管腳，作為⑶4013D型觸發器的時鐘輸入端，CD4013D型觸發器的第4和第6管腳分別接地，第2管腳接到第5管腳作為D觸發器，⑶4013D型觸發器的二分頻信號輸出端為第I管腳，⑶4013D型觸發器的另一端，輸入的CP埠和D埠都接地，第10管腳接在⑶4538型單穩態多諧振蕩器的第6管腳，第8管腳接在CD4538型單穩態多諧振蕩器的第10管腳，導通角值直接從LM319第7管腳輸出，接在運算用CPU管腳； 具體採集步驟如下: 晶閘管承受正向電壓且在觸發脈衝的作用下才能導通，通過已經找到的電流波形與電壓波形及相位關係，要測導通角和觸發角就要得到電流和電壓波形的對應關係，也就是在什麼時間電壓正半周波或負半周波過零點，之後與其最近的什麼時間電流過零點，這兩個時間差除上半個周波的時間，再經過換算，可以得到觸發角值；在半個周波內，電流大於零的時間段，經過換算就是導通角值；在這裡，半波內電壓起始端和電流起始端可以看作兩個觸發端，CD4013D型觸發器輸出狀態的改變依賴於時鐘脈衝觸發作用，即在時鐘脈衝觸發時，輸入數據由數據端D端傳至輸出端Q端；CD4013D型觸發器的第13管腳測得值為180° — α，第I管腳接在作為二分頻，在一個時間周期「周波」內前半周波時間內採瞬時值，後半周波時間內計算有效值；其觸發源由已測得的電壓和電流信號引入，分兩路經過LM319型電壓比較器，LM319型電壓比較器有兩個輸入端，當VKVref時，Vout =「1」；當VI> Vref時，Vout = 「O」 ;其中電壓端反相接入，電壓比較值為0.2V，在電壓過零點附近很小範圍內產生高電平，其他範圍則為低電平；電流接入端為正相，在電流過零點附近很小範圍內產生低電平，其他範圍則為高電平，在LM319型電壓比較器和⑶4013D型觸發器之間連接CD4538型單穩態多諧振蕩器，用於展寬脈寬；CD4538型單穩態多諧振蕩器的輸入端分別接在LM319的第12和第7管腳，⑶4538的第10和第6管腳接在⑶4013D的第8和10管腳，信號經過⑶4538之後，進入⑶4013D，其中，⑶4538第9管腳接到⑶4013D的第3管腳，作為⑶4013D時鐘輸入端，⑶4013D的第4和第6管腳分別接地，第2管腳接到第5管腳，這就相當於一個D觸發器，D觸發器特點是上升沿觸發，輸出信號(4013第I管腳)為二分頻信號KD4013D的另一端，CP和D都接地，第10 (R)管腳接在⑶4538第6管腳即電壓經過轉換後的信號，第8管腳接在CD4538第10管腳即電流經過轉換後的信號，導通角值直接從LM319第7管腳引出。
【文檔編號】G01R31/00GK103592544SQ201310588179
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】齊嵩宇 申請人:中國第一汽車股份有限公司