一种适用于功率柜监控的功率柜控制器的制作方法

1.本实用新型属于功率柜控制器领域，具体涉及一种适用于功率柜监控的功率柜控制器。


背景技术：

2.现有技术中的功率柜通常配备两台冷却风机进行强迫风冷。两台风机一主一备，通常通过指定主从套，或者通过风机抢风来实现，而只有在停机重启之后才会进行风机的切换。因此在机组长时间的运行检修周期中，这两种方案容易造成某一台风机长期搁置，而另一台长期处于带电运行状态，老化加速，影响整个装置的运行寿命。因此如何合理分配两台风机的工作和停用时间，在保证冷却效果的前提下减少更换和维护工作，延长装置使用寿命，是值得研究的问题。
3.其次在检修过程中，三相整流回路大多检测其输出电流来判断整个整流模块的运行情况，但无法做到精确检测每一相两个桥臂的运行情况。如果整流回路出现异常，如某一桥臂脉冲丢失，现有技术不能快速准确定位到具体的支路和桥臂，对故障判断有一定的影响。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提出一种适用于功率柜监控的功率柜控制器。
5.实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
6.一种适用于功率柜监控的功率柜控制器，包括接口电路板、与接口电路板连接的电流采样板、温度传感器和开关元件单元，还包括控制单元；所述接口电路板采集电流采样板测量的两路风机的电流信号、温度传感器测量的的两路风机的入口风温度和出口风温度信号、以及所述开关元件单元中的开入信号量，并将所采集的数据输入所述控制单元中；所述控制单元根据采集的电流信号判断功率柜的故障，根据采集的开入量信号切换两路风机的运行，以及采集的温度信号选择是否启动双风机运行模式。
7.作为本实用新型的进一步改进，还包括模拟转换器，所述的模拟转换器内置于所述控制单元中，用于将采集的电流信号和温度信号转换为模拟信号。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述接口电路板数字量信号接口端子和模拟量信号接口端子，所述的开关元件单元连接至所述的数字量信号接口端子，所述温度传感器和所述电流采样板连接至所述的模拟量信号接口端子。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述接口电路板还包括与通信模块连接的接口，通过所述通信模块与所述控制单元交互信息。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述接口电路板还包括输出开出信息量的接口端子。
11.作为本实用新型的进一步改进，还包括人机界面，所述的人机界面与所述控制单元通讯连接，用做显示模块和输入控制参数的输入模块。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述电流采样板包括三个输入端子p1、p2、p3，和对应的三个输出端子j1、j2、j3，所述的输出端子j1、j2、j3接入所述接口电路板，还包括设置在对应连接的输入端子和输出端子之间的滤波运放器。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述输入端子p1、p2、p3分别依次通过整流桥和三相交流互感器采集三相电流。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述温度传感器设置在风机的入风口和出风口，采集入口风温度和出口风温度信号。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述开关元件单元包括输入开出信号的熔断器、风压继电器，接收开入信号的与功率柜和风机相连的开关。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型控制器能够实时监测功率柜运行过程中各桥臂电流及总电流、功率元件的温度、熔断器熔断情况和风机运行情况，并根据采样值和开入量的分析来确定风机的工作状态并合理控制风机的启停，使两台风机的运行时间差在合理范围内，且柜内温升符合相应标准，从而保证整套系统的安全可靠运行，延长其使用寿命。
附图说明
17.图1为信号在本实用新型控制器中传输的逻辑框架图；
18.图2为信号在本实用新型中采集和传输的流程图；
19.图3为接口电路板的接口端子的结构示意图；
20.图4为电流采样板的接口端子的结构示意图；
21.图5为电流采样板的电路图。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。
24.如图1
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2所示，本实用新型的控制器包括接口电路板、控制单元与人机界面。接口电路板与控制单元之间通过线缆连接，人机界面通过modbus总线与控制单元通讯。接口电路用于信号调理并提供所有对外接口，控制单元用于模拟量采样、计算及控制，人机界面用于查看数据及设置参数。
25.接口电路板接收的信号数据有开入信号、电流采样和温度采样，发出的信号为开出信号。接口电路板将模拟量传输至控制单元并且和控制单元间产生开入开出及逻辑交互。控制单元根据采集的三相电流判断故障信息，根据开入信号所获得的风机累计运行时长切换两台风机的启停和运行，根据采集的温度信号反应的温度上升的速度情况悬着性的启动双风机运行模式。
26.另，控制单元和人机界面使用modbus通讯，在人机界面用作查看的显示器和输入模块，可以直接进行数据查看、并输入设定参数等操作。
27.所述接口电路板采集的信号具体包括两种：模拟信号和数字信号
28.a．模拟量信号包括三相电流信号和进出风口两路温度信号。
29.电流信号为整流桥交流侧三相电流的大小，通过电路采样板采集。三相电流信号接入接口电路板转换为低压信号通过线缆送入控制单元，控制单元通过ad转换得到电流值大小，另外通过在人机界面设定适当的采样系数，使电流显示值更加精确。
30.温度信号反映整流装置的温度高低，两路温度信号通过温度传感器得到测温信号并接入接口电路板，经线缆送至控制单元，控制单元通过ad转换得到温度值大小，并通过modbus通讯总线把信号送至人机界面，同样在人机界面设定适当的采样系数，使温度显示值更加精确。其中，该温度传感器采用的测温元件的型号为pt100
‑
3型测温电阻。
31.b．数字信号为开关元件单元中的开关量信号，分为开入信号和开出信号
32.开入信号包括功率柜三相整流电路主回路六个桥臂上的熔断器熔断信号、风压继电器返回的风压信号和风机电源信号。当某一信号开入后，不仅在硬件回路中通过led指示灯显示，同时也在人机界面中加以显示，方便运维人员查看。
33.开出信号包括风机停风信号、功率柜正常信号、硬件自检错误信号、自动开启风机信号、自动开启/退出双风机信号、带死区的自动延时关闭风机信号等。
34.如图3所示的接口电路板包括4个接口端子，其中，电路板的j1端子为电源端子，外部输入24v电源为板件供电；j2端子为开入端子，开关元件单元通过端子j2输入数字量信号； j3端子为开出端子，性接入该端子的开关元件的发送开出信息。j4端子为模拟量输入端子，接入电流采样板和温度传感器。还包括j 5端子为通讯端子，包括两路can通讯和一路485通讯，接口电路板将采集到的信息量通过此接口与控制单元进行通讯。
35.如图3所示为信号的传输流程图。电流信号从ct采集至电流采样板进行处理，然后输入至接口电路板，而开入信号、风温信号则从功率柜直接采集至接口电路板，信号经接口电路板经通讯设备输出至控制单元，控制单元中经逻辑分析得出控制功率柜及其两台风机运行的开出信号，并再次通过接口电路板输出。
36.如图4和图5所示的电流采样板，包括三个p1、p2、p3端子分别连接至三相交流ct，ct从整流桥输入侧采集三相电流，经过采样板中的抗饱和模块和运放器的滤波、运放环节输出至j1、j2、j3端子，并连接至接口电路板的励磁电流输入端子，实现电流的测量和采集。具体的工作原理如图5所示，采样板依靠交流ct从整流器输入端采集三相六桥臂电流，在回路中串入负载电阻，使其两端电压与输入电流线性相关，通过测量负载电阻两端电压也可以反映回路电流。通常使用1ω的负载电阻，而在电流放大模块中使用8ω负载电阻，使得电流在低于50ma时可以将电流放大并精确测量。当某一相桥臂发生故障导致脉冲丢失时，装置的消磁回路可以防止ct发生铁心饱和。还有一种情况是，当ct的正向电流和反向电流值大小不相等时，ct铁心会产生直流偏移。此时消磁电路在120
°
测量相位之间的60
°
间隔相位中产生一个15/30v的去磁反向电压来防止直流偏移的产生。去磁电压无法手动选择范围，其值的选取（15v或30v）取决于具体工程中电流传感的ct型号，对于常用的bh
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0.66
‑
80ii，e固定，2500a/1a，0.2级，15va型号的ct，去磁电压设定为15v。
37.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。