一種交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置製造方法
2023-07-09 23:35:11
一種交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置。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應設置的監測模塊，所述監測模塊包括電流監測單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計數器單元；電流監測單元用於監測所述晶閘管中有無導通電流；濾波整形單元將觸發脈衝信號轉化為對應的觸發方波；邏輯判斷單元通過判斷觸發方波和零電流信號得出未正常導通信號；計數器單元用於對所述晶閘管未正常導通信號進行累加，並將計數輸出到所述處理器，處理器處理計數並通過LCD屏顯示信息和報警。本發明裝置可快速定位交交變頻器中未正常導通的晶閘管，降低維護和維修難度，並可根據統計信息得出晶閘管的特性規律，對晶閘管提前預警。
【專利說明】一種交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力電子【技術領域】，提供一種交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置。
【背景技術】
[0002] 大功率交交變頻調速裝置具有結構簡單、過載能力大等優點，廣泛應用於軋鋼、礦 山、船舶推進等領域。該裝置中的每相交交變頻器是由12隻晶閘管組成的反並聯橋式整流 電路構成。運行時，由於晶閘管觸發脈衝丟失、晶閘管特性不好、晶閘管損壞等原因，導致某 個或多個晶閘管不能正常導通，造成整個變頻調速裝置輸出電流有波動、電機聲音大等問 題，給交交變頻器和電機造成傷害。特別是因為晶閘管特性不好，不導通狀態偶然且隨機發 生時，很難判斷哪只晶閘管有問題，只能逐個替換，給調速裝置的運行和維護帶來困難。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於提出一種交交變頻晶閘管導通狀態的監控裝置，以實現對交交 變頻器中各晶閘管的導通狀態進行定位監測，降低交交變頻器的維護難度。
[0004] 本發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應設置的監測模 塊，所述監測模塊與所述處理器連接。
[0005] 所述監測模塊包括電流監測單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計數器單元；其 中，所述電流監測單元用於監測所述晶閘管中的電流，輸出電流監測信號；
[0006] 所述濾波整形單元的輸入為所述晶閘管的觸發脈衝信號；濾波後輸出對應的觸發 方波；
[0007] 所述邏輯判斷單元第一輸入端接收零電流信號，該信號通過反相器接入JK觸發 器的J端；所述邏輯判斷單元第二輸入端接收觸發脈衝方波，該方波加載到JK觸發器的K 端；所述邏輯判斷單元輸出為未正常導通信號；
[0008] 所述計數器單元的輸入端與所述邏輯判斷單元的輸出端連接，用於對所述晶閘管 未正常導通信號進行累加，並輸出到所述處理器。
[0009] 進一步的，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述處理器連接，用於顯示報警信 息、未導通晶閘管位置信息或晶閘管未導通頻度信息中的一項或多項。
[0010] 進一步的，所述濾波整形單元包括第一電阻、第二電阻、電容、半導體二極體、施密 特觸發反相器；
[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並且與半導體二極體的正 極相連，半導體二極體的負極與所述第二電阻的另一端相連；
[0013] 所述施密特觸發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，輸入為觸發脈衝列信號，輸出為反相的觸發脈衝方波。
[0015] 進一步的，所述邏輯判斷單元包括非門、JK觸發器、或非門和與門；零電流信號通 過非門接入JK觸發器的J端，整形濾波後的觸發脈衝信號接入JK觸發器的K端JK觸發 器的輸出與整形濾波後的觸發脈衝信號同時接入或非門的輸入端；或非門的輸出與零電流 信號同時接入與門的輸入端，與門的輸出端輸出為未正常導通信號。
[0016] 本發明提供的交交變頻器中晶閘管導通狀態監測裝置，其中的監測模塊包括電流 監測單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計數器單元；通過對橋式整流電路中晶閘管導通 與否進行邏輯判斷，採用計數器單元對數據進行記錄並上傳至處理器進行處理與顯示。本 發明裝置可快速定位未正常導通的晶閘管，降低交交變頻器的維護難度，並且通過計數器 數據統計得到晶閘管規律信息，得到晶閘管規律特性，可以提前預警以便及時處理，保證交 交變頻器的正常工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明實施例中的交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置的結構示意圖。
[0018] 圖2為本發明實施例中交交變頻器單相圖。
[0019] 圖3為本發明實施例中濾波整流單元的電路示意圖。
[0020] 圖4為本發明實施例中邏輯判斷單元電路示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描 述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便 於描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0022] 實施例
[0023] 本實施例中採用一種零電流監測裝置，用於向交交變頻器的無環流換相邏輯提供 電路中是否存在電流信號。零電流監測器件測量變頻器中每個橋臂的晶閘管的壓降，晶閘 管導通時管壓降為零，關斷時管壓降不為零。零電流監測可以得到每個橋臂的"零電流"狀 態和"有電流"狀態。
[0024] 本實施例中單相輸出交交變頻器電路為12隻晶閘管組成的反並聯橋式整流電 路。參照圖2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。本實施例中針對十二支晶閘管採用十二組電 路，下面僅對一組電路進行說明。
[0025] 參照圖1為交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置結構示意圖。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應設置的監測模塊，所述監測模塊與所 述處理器連接；監測模塊包括濾波整形單元，邏輯判斷單元以及計數器單元。Pll為晶閘管 1的觸發脈衝信號；Sl為Al橋臂的零電流信號。
[0026] 參照圖3,濾波整形單元由低通濾波器和施密特觸發反相器組成。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並且與半導體二極體 Dl的正極相連，半導體二極體Dl的負極與所述第二電阻R2的另一端相連；施密特觸發反 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脈衝列信號後，將其轉化為與觸發脈衝列信號反相的觸發 脈衝方波信號/ 5I.丨，同時會有40毫秒左右的延時。
[0028] 參照圖4為本發明實施例邏輯判斷單元電路示意圖。該單元電路包括一個JK觸 發器U3、一個或非門U4、一個與門U5。
[0029] 反相的觸發脈衝方波元I接入到JK觸發器U3的K端，零電流信號Sl通過一個反 相器接入JK觸發器的J端。零電流信號Sl來自於交交變頻器零電流監測器件。JK觸發 器U3狀態方程為J=Ζ= 其中歷為反相的零電流信號，:月1為反相的觸發脈衝 方波。
[0030] JK觸發器的輸出信號QN+1與反相的觸發脈衝方波Pll共同接入或非門U4的輸入 端。或非門U4的輸出信號Zl與零電流信號Sl共同接入與門U5。與門U5的作用是對輸入 信號進行求與，輸出信號即為未正常導通信號Z1。輸出方程為：Ζ1=Λ1_5?_^。
[0031] 濾波整形單元和邏輯判斷單元實現如下功能，觸發脈衝信號出現40微秒後，有零 電流信號，則認為晶閘管正常導通，"未正常導通"信號為〇 ;脈衝信號出現40微秒後，沒有 零電流信號，則認為晶閘管沒有正常導通，"未正常導通"信號為1，其脈衝寬度與觸發脈衝 寬度一致。另外，這種邏輯的優點在於交交變頻器的零電流脈衝寬度會隨觸發角變化而變 化，所述判斷邏輯能適應電流脈衝寬度的隨機變化。
[0032] 計數器單元接收未正常導通信號後開始計數。處理器循環讀取計數器的計數結 果，並由計數值判斷這一路晶閘管有沒有正常導通，處理器通過液晶屏幕LCD顯示報警及 時間點，不導通的頻度信息，進而還能夠通過時間頻度判斷晶閘管的特性。
[0033] 此外，如果晶閘管觸發脈衝的觸發角在150度時，晶閘管管壓在交流電源的自然 過零點，沒有導通電流，此時零電流監測器件在自然過零點也監測不到電壓，會觸發"有電 流"信號，避免了邏輯判斷單元對"未正常導通"的誤判，同理交交變頻器進線沒有電壓時也 不會誤判。
[0034] 對於另外11組電路，S2-S6是A2-A6橋臂的零電流信號，P12-P16是對應晶閘管 V12-V16的觸發脈衝信號，P22-P26是對應晶閘管V22-V26的觸發脈衝信號，監控模塊與第 一路相同。
[0035] 通過實施例可以看出，本發明利用觸發脈衝和橋臂零電流信號，對晶閘管進行數 字邏輯判斷，並利用計數器單元及處理器對未正常導通信號進行處理和顯示，做到及時準 確定位問題晶閘管。
[0036] 值得注意的是，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】 的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的構思和原則的前提下所做的等同變化、修改 與結合，均應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種交交變頻器晶閘管導通狀態監測裝置，其特徵在於，包括處理器以及所述交交 變頻器中各晶閘管一一對應設置的監測模塊，所述監測模塊與所述處理器連接； 所述監測模塊包括電流監測單元、濾波整形單元、邏輯判斷單元、計數器單元；其中，所 述電流監測單元用於監測所述晶閘管中的電流，輸出電流監測信號； 所述濾波整形單元的輸入為所述晶閘管的觸發脈衝信號；濾波後輸出對應的觸發方 波； 所述邏輯判斷單元第一輸入端接收零電流信號，該信號通過反相器接入JK觸發器的J 端；所述邏輯判斷單元第二輸入端接收觸發脈衝方波，該方波加載到JK觸發器的K端；所 述邏輯判斷單元輸出為未正常導通信號； 所述計數器單元的輸入端與所述邏輯判斷單元的輸出端連接，用於對所述晶閘管未正 常導通信號進行累加，並輸出到所述處理器。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述處 理器連接，用於顯示報警信息、未導通晶閘管位置信息或晶閘管未導通頻度信息中的一項 或多項。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述濾波整形單元包括第一電阻、第二電 阻、電容、半導體二極體、施密特觸發反相器； 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並且與半導體二極體的正極相 連，半導體二極體的負極與所述第二電阻的另一端相連； 所述施密特觸發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，觸發脈衝信號接入輸入端，輸出為反相的觸發脈衝方波。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述邏輯判斷單元包括非門、JK觸發器、 或非門和與門；零電流信號通過非門接入JK觸發器的J端，整形濾波後的觸發脈衝信號接 入JK觸發器的K端JK觸發器的輸出與整形濾波後的觸發脈衝信號同時接入或非門的輸 入端；或非門的輸出與零電流信號同時接入與門的輸入端，與門的輸出端輸出為未正常導 通信號。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述計數器單元對未正常導通信號計數， 所述處理器讀取12路計數器的計數值，根據計數值判斷哪一路晶閘管沒有正常導通，並且 在IXD屏幕顯示信息和報警。
【文檔編號】G01R31/26GK104316858SQ201410613636
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】劉建軍, 何山, 慄欣, 沈梁, 祝慶, 宋敏, 朱玲, 路尚書 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司