带锁止功能的多能级火花检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种带锁止功能的多能级火花检测系统，特别涉及静电除尘器内 火花放电时的火花能级检测系统，属于电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的飞速发展，作为其关键技术的MOSFET、IGBT等大功率器件因 其出色的高频开关特性而被广泛地应用于通信、电子等各种领域。但它们作为一种大功率 的复合器件，具有较弱的承受短时过载的能力。当工作中因过压或过流而使管内能量积聚 时，极容易引起雪崩并损坏器件。因而在实际应用中过流保护技术一直是影响功率器件装 置可靠、稳定运行的关键。
[0003] 在静电除尘器正常工作时，因气体击穿产生的火花放电或本体内部产生局部短路 以及其他原因造成本体负载电流超过最大允许电流（过流）时，若不及时断开高压电源输 出，往往容易造成高压电源过载使整个系统不能正常工作或电源受损。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种带锁止功能的多能级火 花检测系统，解决现有技术中静电除尘器发生电火花放电时，断开高压电源不及时，导致电 源模块、功率管易损坏的技术问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：带锁止功能的多能级火 花检测系统，包括采样电路、调理电路、比较器、火花能级判别电路和用于封锁高压电源输 出的锁止电路；
[0006] 采样电路采集火花放电时产生的电信号，经调理电路调理，输出至比较器的端 与连接在比较器"+"端的基准电压进行比较；
[0007] 所述锁止电路包括反相器D2F和RS触发器，反相器D2F的输入端与所述比较器的 输出端电连接，反相器D2F的输出端与RS触发器的S端电连接，RS触发器的^端与高压电 源的功率管使能端电连接，用于封锁功率管驱动使能信号，Q端与DSP电连接，用于通知DSP 高压电源的功率管驱动使能信号被封锁；
[0008] 所述火花能级判别电路包括CPLD控制芯片，所述CPLD控制芯片内集成有消抖电 路、延时电路和火花检测控制电路；
[0009] 消抖电路消除火花信号中的干扰信号后分别送入延时电路和火花检测控制电路； 延时电路将消除干扰信号后的火花信号展宽送入DSP;火花检测控制电路将火花分为中能 级火花和小能级火花：对于中能级火花，火花检测控制电路将一直产生功率管驱动使能封 锁信号；对于小能级火花，DSP直接停止发送功率管驱动信号。
[0010] 所述火花检测控制电路包括火花计数器U1、火花计数器U2和三输入端或门，三输 入端或门的输入端分别连接火花计数器U1的输出端、火花计数器U2的输出端和延时电路 的输出端；火花计数器U1的清零端和火花计数器U2的清零端分别与DSP的CLR信号输出 端电连接；
[0011] 消抖电路的输入端与比较器的输出端电连接，消抖电路的输出端经非门instl5 分别连接火花计数器U1的CLK端和或门inst57的一个输入端，或门inst57的另一个输入 端与火花计数器U2的输出端电连接，或门inst57的输出端连接火花计数器U2的CLK端；
[0012] 三输入端或门inst67的输出端连接或门inst83的一个输入端，或门inst83的另 一输入端与DSP的功率管使能信号输出端电连接；或门inst83的输出端与所述功率管使能 端电连接。
[0013] 所述消抖电路包括时钟计数器inst47、SR锁存器和八个D-Q端顺序级联的D触发 器，八个D触发器均分为两组，每组第一个D触发器的CP端与时钟计数器inst47的输出端 电连接；第一组第一个D触发器inst51的D端与比较器D1的输出端电连接；
[0014] 第二组最后一个D触发器inst49的Q端、第一组第一个D触发器inst51的Q端 分别与与门inst59的输入端连接，还分别经各自的非门与与门inst58的输入端连接，与门 inst59和与门inst58分别连接SR锁存器的信号输入端，SR锁存器的信号输出端连接火花 检测控制电路的输入端；
[0015] 当出现过流信号时，在时钟信号FRE的第一个上升沿，第一组第一个D触发器 inst51输出低电平，第二个D触发器inst44在时钟信号FRE的第二个上升沿输出低电平， 依次类推第八个D触发器inst49在时钟信号FRE的第八个上升沿输出低电平，将过流信号 延迟几个微秒，小于此延时时间的视为干扰信号。
[0016] 所述延时电路包括八个延时计数器、三个D触发器和一个或非门inst23,八个延 时计数器均分为两组，每组延时计数器的RCO端和相邻下一延时计数器的ENP端连接，第一 组第一个延时计数器instlO和第二组第一个延时计数器instl8的ENP端与ENT端短接 后分别连接D触发器inst9的Q端和三输入端或门的输入端，第一组最后一个延时计数器 instil的RC0端连接D触发器inst35的D端，第二组最后一个延时计数器instl9的RC0 端连接D触发器inst39的D端；
[0017] 第一组延时计数器的CLK端分别连接所述时钟信号FRE和D触发器inst35的CP 端；
[0018] 第二组延时计数器的CLK端分别连接D触发器inst39的CP端，同时经非门inst22 连接时钟信号FRE ;
[0019] D触发器inst35的Q端和D触发器inst39的Q端分别连接或非门inst23的输入 端，或非门inst23的输出端与所有延时计数器的CLRN端连接后，与D触发器inst9的CLRN 端连接，D触发器inst9的CP端经非门instl4消抖电路的输出端连接。
[0020] 所述调理电路包括整流电路和放大电路，所述整流电路的输入端与采样电路的输 出端电连接，整流电路的输出端与放大电路的输入端电连接，放大电路的输出端与比较器 的端电连接；
[0021] 采样电路采集火花放电时产生的电信号，经整流电路进行整流，再经放大电路反 相放大后输出至比较器的端与基准电压进行比较。
[0022] 所述采样电路由霍尔传感器和功率电阻组成，霍尔传感器采集高压电源逆变模块 输出的电流信号，经功率电阻转换成交流电压信号输出至调理电路。
[0023] 与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：锁止电路可在静电除尘器内 部产生高能级火花时直接可靠地锁止功率管驱动使能信号，瞬间断开过流负载的电源，从 而保证高压电源的安全稳定运行；仅在静电除尘器内部确实存在持续短路产生高能级火花 时才进行跳闸停机，对于瞬态电流尖峰等干扰过流信号具有较强的抗干扰能力；同时，可根 据火花能级，实现火花率的最佳控制，促使电场场强的快速恢复，抑制反电晕，降低二次扬 尘，提高电除尘器除尘效率和节能效果；CPLD控制芯片集成消抖电路、延时电路和火花检 测控制电路，集成度高，增加了控制系统的灵活性，便于调试和设备升级。
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型的电路原理框图。
[0025] 图2是比较器与锁止电路的连接电路图。
[0026] 图3是火花检测控制电路的电路图。
[0027] 图4是消抖电路的电路图。
[0028] 图5是延时电路的电路图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本 实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0030] 如图1所示，是本实用新型的电路原理框图，带锁止功能的多能级火花检测系统， 包括采样电路、调理电路、比较器D1、火花能级判别电路和锁止电路，锁止电路用于断开高 压电源输出端。
[0031] 采样电路由霍尔传感器和功率电阻组成，霍尔传感器采集高压电源逆变模块输出 的电流信号，采样信号为0?100mA的弱电流信号，经过功率电阻转换为交流电压信号，输 出至调理电路。
[0032] 调理电路包括整流电路和放大电路，整流电路的输入端与采样电路的输出端电连 接，整流电路的输出端与放大电路的输入端电连接，放大电路的输出端与比较器D1的 端电连接。比较器D1的" + "端通过分压电阻R1连接基准电压源，比较器D1的输出端与 " + "端之间还跨接有二极管VI和分压电阻R2。
[0033] 如图2所示，锁止电路包括反相器D2F和RS触发器D3,反相器D2F的输入端与比 较器D1的输出端电连接，反相器D2F的输出端与RS触发器D3的S端电连接，RS触发器 的泛端与高压电源的功率管使能端电连接，用于封锁功率管驱动使能信号，Q端与DSP电连 接，用于通知DSP高压电源的功率管驱动使能信号被封锁。
[0034] 采样电路采集火花放电时产生的电信号，经调理电路中的整流电路进行整流，再 经放大电路反相放大后，输出至比较器D1的端与基准电压进行比较：若采样信号经过 反相放大倍数的整定后大于比较器D1 " + "端电压，此时D1输出下降沿，经反相器D2F反向 后送入RS触发器D3的S端，D3的R端接复位信号。此时，D3反向输出端。始终输出下降 沿，经电平转换后直接拉低功率管驱动使能信号，而Q端经电平转换送入DSP，通知系统功 率管驱动使能信号被封锁，此时检测到的火花能量等级很高，视为高能级火花。
[0035] 若采样信号经过反相放大倍数的整定后大于比较器D1 " + "端电压，但不足以大于 火花硬件检测电路的基准电压值，此时比较器D1输出下降沿，送入火花能级判别电路中的CPLD控制芯片。
[0036] CPLD控制芯片内集成有消抖电路、延时电路和火花检测控制电路。消抖电路消除 火花信号中的干扰信号后分别送入延时电路和火花检测控制电路；延时电路将消除干扰信 号后的火花信号展宽送入DSP ;火花检测控制电路将火花分为中能级火花和小能级火花： 对于中能级火花，火花检测控制电路将一直产生功率管驱动使能封锁信号；对于小能级火 花，DSP直接停止发送功率管驱动信号。
[0037] 如图3所示，火花检测控制电路包括火花计数器U1、火花计数器U2和三输入端或 门inst67。三输入端或门inst67的输入端分别连接火花计数器U1的输出端QA、火花计数 器U2的输出端QB和延时电路的输出端，三输入端或门inst67的输出端连接或门inst83 的一个输入端，或门inst83的另一输入端与DSP的功率管使能信号输出端电连接；或门 inst83的输出端与功率管使能端电连接。DSP的CLR信号输出端分别经过两个非门与火花 计数器U1的清零端CLRN和火花计数器U2的清零端CLRN连接。