一种交交变频器晶闸管导通状态监测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种交交变频器晶闸管导通状态监测装置。该装置包括处理器以及所述交交变频器中各晶闸管一一对应设置的监测模块，所述监测模块包括电流监测单元、滤波整形单元、逻辑判断单元、计数器单元；电流监测单元用于监测所述晶闸管中有无导通电流；滤波整形单元将触发脉冲信号转化为对应的触发方波；逻辑判断单元通过判断触发方波和零电流信号得出未正常导通信号；计数器单元用于对所述晶闸管未正常导通信号进行累加，并将计数输出到所述处理器，处理器处理计数并通过LCD屏显示信息和报警。本发明装置可快速定位交交变频器中未正常导通的晶闸管，降低维护和维修难度，并可根据统计信息得出晶闸管的特性规律，对晶闸管提前预警。
【专利说明】一种交交变频器晶闸管导通状态监测装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子【技术领域】，提供一种交交变频器晶闸管导通状态监测装置。
【背景技术】
[0002] 大功率交交变频调速装置具有结构简单、过载能力大等优点，广泛应用于轧钢、矿 山、船舶推进等领域。该装置中的每相交交变频器是由12只晶闸管组成的反并联桥式整流 电路构成。运行时，由于晶闸管触发脉冲丢失、晶闸管特性不好、晶闸管损坏等原因，导致某 个或多个晶闸管不能正常导通，造成整个变频调速装置输出电流有波动、电机声音大等问 题，给交交变频器和电机造成伤害。特别是因为晶闸管特性不好，不导通状态偶然且随机发 生时，很难判断哪只晶闸管有问题，只能逐个替换，给调速装置的运行和维护带来困难。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提出一种交交变频晶闸管导通状态的监控装置，以实现对交交 变频器中各晶闸管的导通状态进行定位监测，降低交交变频器的维护难度。
[0004] 本发明提供包括处理器以及所述交交变频器中各晶闸管一一对应设置的监测模 块，所述监测模块与所述处理器连接。
[0005] 所述监测模块包括电流监测单元、滤波整形单元、逻辑判断单元、计数器单元；其 中，所述电流监测单元用于监测所述晶闸管中的电流，输出电流监测信号；
[0006] 所述滤波整形单元的输入为所述晶闸管的触发脉冲信号；滤波后输出对应的触发 方波；
[0007] 所述逻辑判断单元第一输入端接收零电流信号，该信号通过反相器接入JK触发 器的J端；所述逻辑判断单元第二输入端接收触发脉冲方波，该方波加载到JK触发器的K 端；所述逻辑判断单元输出为未正常导通信号；
[0008] 所述计数器单元的输入端与所述逻辑判断单元的输出端连接，用于对所述晶闸管 未正常导通信号进行累加，并输出到所述处理器。
[0009] 进一步的，还包括显示模块，所述显示模块与所述处理器连接，用于显示报警信 息、未导通晶闸管位置信息或晶闸管未导通频度信息中的一项或多项。
[0010] 进一步的，所述滤波整形单元包括第一电阻、第二电阻、电容、半导体二极管、施密 特触发反相器；
[0011] 所述滤波整形单元中，第一电阻的一端与第二电阻一端相连，其公共连接点与电 容一端相连，电容的另一端接地；
[0012] 所述第一电阻的另一端为所述滤波整形单元的输入端并且与半导体二极管的正 极相连，半导体二极管的负极与所述第二电阻的另一端相连；
[0013] 所述施密特触发反相器的输入端连接着第二电阻的另一端，所述施密特触发反相 器输出端为所述滤波整形单元的输出；
[0014] 所述滤波整形单元中，输入为触发脉冲列信号，输出为反相的触发脉冲方波。
[0015] 进一步的，所述逻辑判断单元包括非门、JK触发器、或非门和与门；零电流信号通 过非门接入JK触发器的J端，整形滤波后的触发脉冲信号接入JK触发器的K端JK触发 器的输出与整形滤波后的触发脉冲信号同时接入或非门的输入端；或非门的输出与零电流 信号同时接入与门的输入端，与门的输出端输出为未正常导通信号。
[0016] 本发明提供的交交变频器中晶闸管导通状态监测装置，其中的监测模块包括电流 监测单元、滤波整形单元、逻辑判断单元、计数器单元；通过对桥式整流电路中晶闸管导通 与否进行逻辑判断，采用计数器单元对数据进行记录并上传至处理器进行处理与显示。本 发明装置可快速定位未正常导通的晶闸管，降低交交变频器的维护难度，并且通过计数器 数据统计得到晶闸管规律信息，得到晶闸管规律特性，可以提前预警以便及时处理，保证交 交变频器的正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例中的交交变频器晶闸管导通状态监测装置的结构示意图。
[0018] 图2为本发明实施例中交交变频器单相图。
[0019] 图3为本发明实施例中滤波整流单元的电路示意图。
[0020] 图4为本发明实施例中逻辑判断单元电路示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便 于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0022] 实施例
[0023] 本实施例中采用一种零电流监测装置，用于向交交变频器的无环流换相逻辑提供 电路中是否存在电流信号。零电流监测器件测量变频器中每个桥臂的晶闸管的压降，晶闸 管导通时管压降为零，关断时管压降不为零。零电流监测可以得到每个桥臂的"零电流"状 态和"有电流"状态。
[0024] 本实施例中单相输出交交变频器电路为12只晶闸管组成的反并联桥式整流电 路。参照图2中，UVW为三相交流电，V11-V16是正组桥晶闸管，V21-V26是反组桥晶闸管， A1-A6三相桥臂。L+、L-为交交变频器输出。本实施例中针对十二支晶闸管采用十二组电 路，下面仅对一组电路进行说明。
[0025] 参照图1为交交变频器晶闸管导通状态监测装置结构示意图。以一组电路为例， 包括处理器以及所述交交变频器中各晶闸管一一对应设置的监测模块，所述监测模块与所 述处理器连接；监测模块包括滤波整形单元，逻辑判断单元以及计数器单元。Pll为晶闸管 1的触发脉冲信号；Sl为Al桥臂的零电流信号。
[0026] 参照图3,滤波整形单元由低通滤波器和施密特触发反相器组成。所述滤波整形单 兀中，第一电阻Rl的一端与第二电阻R2 -端相连，其公共连接点与电容C一端相连，电容 C的另一端接地；第一电阻Rl的另一端为所述滤波整形单元的输入端并且与半导体二极管 Dl的正极相连，半导体二极管Dl的负极与所述第二电阻R2的另一端相连；施密特触发反 相器Ul的输入端连接着第二电阻R2的另一端，所述施密特触发反相器Ul的输出为所述滤 波整形单元的输出端。
[0027] 滤波整形单元接收触发脉冲列信号后，将其转化为与触发脉冲列信号反相的触发 脉冲方波信号/ 5I.丨，同时会有40毫秒左右的延时。
[0028] 参照图4为本发明实施例逻辑判断单元电路示意图。该单元电路包括一个JK触 发器U3、一个或非门U4、一个与门U5。
[0029] 反相的触发脉冲方波元I接入到JK触发器U3的K端，零电流信号Sl通过一个反 相器接入JK触发器的J端。零电流信号Sl来自于交交变频器零电流监测器件。JK触发 器U3状态方程为J=Ζ= 其中历为反相的零电流信号，:月1为反相的触发脉冲 方波。
[0030] JK触发器的输出信号QN+1与反相的触发脉冲方波Pll共同接入或非门U4的输入 端。或非门U4的输出信号Zl与零电流信号Sl共同接入与门U5。与门U5的作用是对输入 信号进行求与，输出信号即为未正常导通信号Z1。输出方程为：Ζ1=Λ1_5?_^。
[0031] 滤波整形单元和逻辑判断单元实现如下功能，触发脉冲信号出现40微秒后，有零 电流信号，则认为晶闸管正常导通，"未正常导通"信号为〇 ;脉冲信号出现40微秒后，没有 零电流信号，则认为晶闸管没有正常导通，"未正常导通"信号为1，其脉冲宽度与触发脉冲 宽度一致。另外，这种逻辑的优点在于交交变频器的零电流脉冲宽度会随触发角变化而变 化，所述判断逻辑能适应电流脉冲宽度的随机变化。
[0032] 计数器单元接收未正常导通信号后开始计数。处理器循环读取计数器的计数结 果，并由计数值判断这一路晶闸管有没有正常导通，处理器通过液晶屏幕LCD显示报警及 时间点，不导通的频度信息，进而还能够通过时间频度判断晶闸管的特性。
[0033] 此外，如果晶闸管触发脉冲的触发角在150度时，晶闸管管压在交流电源的自然 过零点，没有导通电流，此时零电流监测器件在自然过零点也监测不到电压，会触发"有电 流"信号，避免了逻辑判断单元对"未正常导通"的误判，同理交交变频器进线没有电压时也 不会误判。
[0034] 对于另外11组电路，S2-S6是A2-A6桥臂的零电流信号，P12-P16是对应晶闸管 V12-V16的触发脉冲信号，P22-P26是对应晶闸管V22-V26的触发脉冲信号，监控模块与第 一路相同。
[0035] 通过实施例可以看出，本发明利用触发脉冲和桥臂零电流信号，对晶闸管进行数 字逻辑判断，并利用计数器单元及处理器对未正常导通信号进行处理和显示，做到及时准 确定位问题晶闸管。
[0036] 值得注意的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的构思和原则的前提下所做的等同变化、修改 与结合，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种交交变频器晶闸管导通状态监测装置，其特征在于，包括处理器以及所述交交 变频器中各晶闸管一一对应设置的监测模块，所述监测模块与所述处理器连接； 所述监测模块包括电流监测单元、滤波整形单元、逻辑判断单元、计数器单元；其中，所 述电流监测单元用于监测所述晶闸管中的电流，输出电流监测信号； 所述滤波整形单元的输入为所述晶闸管的触发脉冲信号；滤波后输出对应的触发方 波； 所述逻辑判断单元第一输入端接收零电流信号，该信号通过反相器接入JK触发器的J 端；所述逻辑判断单元第二输入端接收触发脉冲方波，该方波加载到JK触发器的K端；所 述逻辑判断单元输出为未正常导通信号； 所述计数器单元的输入端与所述逻辑判断单元的输出端连接，用于对所述晶闸管未正 常导通信号进行累加，并输出到所述处理器。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述处 理器连接，用于显示报警信息、未导通晶闸管位置信息或晶闸管未导通频度信息中的一项 或多项。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波整形单元包括第一电阻、第二电 阻、电容、半导体二极管、施密特触发反相器； 所述滤波整形单元中，第一电阻的一端与第二电阻一端相连，其公共连接点与电容一 端相连，电容的另一端接地； 所述第一电阻的另一端为所述滤波整形单元的输入端并且与半导体二极管的正极相 连，半导体二极管的负极与所述第二电阻的另一端相连； 所述施密特触发反相器的输入端连接着第二电阻的另一端，所述施密特触发反相器输 出到所述滤波整形单元的输出端； 所述滤波整形单元中，触发脉冲信号接入输入端，输出为反相的触发脉冲方波。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逻辑判断单元包括非门、JK触发器、 或非门和与门；零电流信号通过非门接入JK触发器的J端，整形滤波后的触发脉冲信号接 入JK触发器的K端JK触发器的输出与整形滤波后的触发脉冲信号同时接入或非门的输 入端；或非门的输出与零电流信号同时接入与门的输入端，与门的输出端输出为未正常导 通信号。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述计数器单元对未正常导通信号计数， 所述处理器读取12路计数器的计数值，根据计数值判断哪一路晶闸管没有正常导通，并且 在IXD屏幕显示信息和报警。
【文档编号】G01R31/26GK104316858SQ201410613636
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】刘建军, 何山, 栗欣, 沈梁, 祝庆, 宋敏, 朱玲, 路尚书 申请人:北京金自天正智能控制股份有限公司