专利名称：一种整流元件温度监测与保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大功率整流^S転件的微装置，属鹏技术领域。
技术背景在大功率电力电子.设备(女趣流、逆变设备)中，大功率电子元^ft (如晶闸管、硅二极管、IGBT、驗t^)往往由于运fi^S过高而损坏，因而必须加以微。目前，在整流设备中对整流元件的 方法一般，各整^^件的工作电 行检测，当个别整流元件的电M:大时，w^装置发出警报，采取保护措施，防止硅整流元件因as过高而烧坏。但是，对于采用7jc冷却 的硅整流元件，如果冷却水路出现故陣，即使工作电流不是很大，硅整流元件同样会由于冷却不 良而驗升高，导致硅整流元件娜事故的发生。因此，现有的整流元# >装置只,免硅整 航件因电、舰大而鹏，而当,微出现鹏时，却不肖^J"碰流元〗糊行有效的微。 发明内容本实用新型的目的在于麟一种能在电舰大或冷却不良弓胞整m^件鹏升高时对整流元件进行有效W"的整^ftaS^测与W^装置。*^用新,称问题是以下述技术方案实现的一种整m^maOte測与做装置，由直流电源、温度检测电路、多鹏A/D转换器U5、 CPU 以及保护执行电路组成，所述温度检测电路由六个结构完全相同的温度检测单元组成，每个MS 检测单元均由MS传感器Rt和电位器W2串联而成，其串接点的输出信号接多iiit A/D转换器U5 的输入端，六个m检测单元的输出信号分别接多Mit A/D转换器U5的A0 A5输入端多MM A/D转换器U5的输出端Dout接CPU的P00端缺执行％^ CH;的输出端，所述鹏传麟 Rt安装于雌流元件的散鄉上。J^jraWM8与，装置，皿直流电源由数1I器T、第二二极管D2、第三二极管
D3、第王电容C3、第四电容C4以及三端稳压器U2组成，其中，划K器T、第二二极管l)2、第二 二极管D3接成全M流电路，第四电容C4为其熗波电容，全波整流f鹏的输出接三端稳压器U2 的Vin与GM)端，第三电容C3为三端稳压器U2的输出端的滤波ill容。上鄉流元件鹏监测与微装置，所述保护执行电路由继电器J构成，继电器J的线圈接 CPU的一个渝出端，其常闭触点串联T整流电路主回路中。.J:，整,件aM测与W"装置，所述CPU与继电器J之间增设PLC,所述PLC的RXD、 TXD端分别接CPU的TXD、 RXD端，继电器J的线圈接PLC输出端PIO。上^^^^件aSm测与i^装置，所述CPU与PLC之问增设光电隔离电路GL,所述CPU 的TXD、 RXD端经光电隔离^GL与上位机的RXD、 TXD端连接。一种整^￡件 测与做装置，由直流电源、温度检测电路、多鹏A/D转换器U5、 CPU、 PLC以及保护执行电路组成，所述温度检测屯路由结构完全相同的温度检测单元组成，齡鹏检 测单;^X才应一个整流元件，均lilMjS传感器Rt、第二电阻R2、第三电阻R3、运算放大器F、第三 光隔芯片U3、第四^il芯片U4以及电位器W1,,其中，MM传感器Rt与第二电阻R2串, 接，其串接点的输出信号^S算放大器F的同相输入端，运算放大器F的输出端纟统三光隔芯片 U3的发光二极管、第四，芯片U4的发光二极管以及电阻R4接电源负极，第三光隔芯片U3的光mn极管的集电极接电源正极，，^第三电阻R3接电源负极，第三光隔芯片U3的光ge极管的mf极的反饿信号gHt算放大器F的反相输入端，第四光隔芯片U4的光icH极管的集电极接 电源正极，mf,电位器Wl接电源负极，第四光隔芯片U4的光ie极管，极的输出信号接 多31ilA/D转换器U5的输入端；所述多MA/D转换器U5和CPU各设置六个，分别对应六个整 流,，六个多鹏VD转换器U5的输出端Dout分别接六个CPU的P00端，六个CPU的TXD、 RXD 端接PLC的RXD、 TXD端，^^执行电路接PLC的输出端，每个多鹏A/D转换器U5的输入端A0 A7接2 8个M/皇检测单元，分别对应同-桥臂上的2 8个整流元件，所i^传自Rt安装于碰麵牛的散麟上o上述整m^件Mtm測与保护装置，所皿流电源设覽六个，分别对应六个桥臂，均由DC/DC电源模块U1、稳压管D1、三端稳压器U2电阻K1以及电容(:、C2、 C3组成,其屮，DC / DC 电源模块Ul的输入端Vin、 IN0接电源，电容C1为DC/DC电源模块Ul输出端Vout、 0UT0之间 的滤波电容，所述电阻Kl与稳压管Dl串TOmEE电S&^于DC / DC电源模块Ul的输出端Vout、 OJT0之间，电容C2为其稳压输出端微电容,三端稳压器U2的Vin与GND端接干电阻Rl的两端， 其输出端接滄波第三电容C3; DC / DC电源模块Ul的输出端^it算放大器F， 一:端稳压器U2的输 出端mS传M Rt与第二电阻R2的串联电路。上鹏流元件Mffi&测与^^装置，所述保护执行电路ll灘电器J构成，继电器J的线圈接 PLC的输出端PIO，其常闭触点串联于整流电路主回路中。本实用新型利用鍵检测电路采集整流/讲的沾彼模拟信号，此信号经多鹏A/D转换器U5 转换为数雜号后，^ACPU进行处理，得到鹏值，最后信号被送到PLC社位机。当某整流 元件因工作电流过大或冷却不良或其它原因引起温度过高时，PLC或上位机向继电器发出控制信 号，切断主回路，对整船￡件实施微，防止整流元件烧毁；本实用新型中，处于不同的主电源电平上的电路M直流电源中的变压器、光隔离器件实现与其它电路之间的隔离，保证了装置的 安被行。本实用新型不lXiiffl于做整流设备中的整流元件，也翻于餅其它设备中的大功 率电力电子元器件。本实用新型,免硅整流元件或其它大功率电力电子元器件因电'皿大或冷 却不良而烧坏，"5TW效W^大功率电力电子设备的安^i行。
预结合附图对本实用新型作进一 辦述。图1是本实用新型电原理框图；图2 JiS流糊没有并^^糊整m^^^置电原理图；图3 JiHWt有并^;件的整^^做驢电原理图。图中各标号为Ul、 DC/DC^1I微，U2、三端稳』E器，U3、光隔芯片，U4、光隔芯片，U5、 多lilA/D转换器，GL、光^|离* |, J、继电器，T-1 T~6、温變检测牟.元。
具体实施方式图中，三端mE器U2的型号^7805，第三光隔芯片U3、 U4的型号采用SFH615A-4 ，多通 道A/D转换器U5的型号采用TLV2556 , CPU的型号，STC12C5410AD 。本实用新型ffifflNTC型,传自，它是一种非线性电P且元件，其电阻值与^Jgm反比。 由于其^R比较小，电阻随驗变化的灵驗比较高，因雌合作碰航件的鹏检测元件。 具体实施时，为保证安全，不能Jl^专S^的绝缘作为主绝缘使用，Mj^传感器的外，硅整流元 件散M或阴极/阳极的,5SS/S不小于2000Vrms / 1 ，。图2中，M/皇检测单元有六个，适合在整流糊没有并躯件的三鹏流器设备中舰，每 个,检测单元对应- 个,上的整流元件，整流回路与工频电源的绝缘由变压器T承担。对于三相整《, —^it况下不霈要plc stb位m^可工作。当整流器相数较多，或有多个整'an工作时，可增设PLCSJLh位机，利用PLC处位机il^lg、实施微。图2中，如果鹏传麟 Rt和CPU同处于一个主回路电平上，i^、须使用光电隔离^SGL,防止高电自plcs)U:位;fcn3t图3麟合整^^有并畅件的整^1§ ^ 的电原理图。图3中，三端狡姬器U2的+5V 输出端与GND之间的输出电Ji激li^传感器Rt与下拉第二电阻R2分压，得到We传自输出 信^tAit算^:器F的同相输A^。运算放大器F、第三光隔芯片U3、第四光隔芯片U4、第三 电阻R3、第四电阻R4以及电位器W1构成一个具有光电隔离功能的信号放大器，Mm设计为 "1"。其工作皿是运算M器F直接向第三光隔芯片U3、第四光隔芯片U4的^3fe二极管和 R4的串联^i^电，iiilB三舰芯片U3、第四光隔芯片U4的发光二极箭的电流大小相等，而光电隔离输出三极管的输出电流在R3上的压降作为反饿信号送到远改的反相输入端(这jiiia:光tli离的间接的反馈)，由于ii^的高放大倍数，R3上的压降与M传自的输出^ES该相等， ^ffii^的正负输入的电压^全相等。如果光隔芯片CTR (电流^i率)参数完^"致，第三电 阻R3和电位器W1中的电自相等，如果再调节W1的电阻值与R4相等，I仏电位器W1两端的电 压，即光隔芯片U4光gtH极管皿极的输出^E^和R3上的^Ji相等，也就是^^传asm 出信号^ffi相等。具体实施时并不要求Wl上的^E与ftK传g^出信号tJ5完全相等，也用不
着衫随^i芯片的crR参数完^"致，只要成正比例就可以了。，电位器wi是为了调整同一桥臂上各MSSiii的""iC性。，大器不仅育滩将MS传SISRt的输出电压，线性皿处于高^E 腿的前级ft^到处于CPU电源舰的后级，而且实现了光电隔离。图3中，第四光隔芯片U4的 ^t二极管处于要力05S^的高^ffi隔离系统，而其光ilH极管处于CPU的5V电源系统中。图3中，DC/DC电源模决U1、稳压管D1、三端稳压器U2电阻R1以及电容C1、 C'2、 C3构成 了供电的直流电源。DC/DC电源模块U1采用5V输入，单路12V输出，该12Y输出电JB5过电阻 R1和稳压管D1，在稳压管01上产生一个约3.5￥的电压，这使得运算放大器F得到一个相对于电 阻Rl和稳压管Dl的串接点+8.5V和一3.5V的电压，也就是说，运算放大器F的电源负极电位比 皿信号的负极电位低3.5￥,保证了运算放大器F在0 5V范围内有良好的输出特性。三端稳压 器7805的输出电压，给同一桥臂上的各,传^l^工作电源。实际实施时，直流电源也可以 ftffl单,A^I出的mffi,'性,完全相同的。图3中，^t多MilA/D转换器U5的输入端A0 A3分别接有四个M检测单元，这是同一 蹄上有四支并联的iiilM^件的情况。如果有更多的并,件，可以起用AO到A7八个MJI。 如^ffl八个iKt,就要^两块四3i^芯片和8对(16片)光隔芯片，而DC/DC电源模块、三 端稳压器U2、多,A/D转换器U5、和CPU^用的。 -对于同一糊上有四支并联W^1航件的三相整流器设备，齢彌上的四个ag检测单 元共用一个多鹏A/D转鄉U5和一个CPU,六个糊有六个多鹏A/D转换器U5、六个CPU和 二十四个M检测单元，图3中只画出了一个桥臂上的四个M检测单元、 一个多,A/D转换 器U5和一个CPU。 A/D转麵6^lg存放于CPU的内部隨中，此娜鹏CPU的TXD和RXD口 线，向PLC ^±位机汇报。所有六个CPU的TXD 口线完全直接并鹏与PLC ^i:位机的RXD 口线 所有六个CPU的RXD 口线也完全直接并^jg再与PLC ^th位机的TXD 口,接。
权利要求1、 一种整^6件鹏监测与做装置，其特征是，它由直流电源、M/t检测电路、多鹏 A/D转换器(U5) 、 CPU以及f斜艰行电路组成，所述M检测电路由六个结构完全相同的MJt检 测单元组成，每个,检测单元均山旨传感器(Rt)和电位器(W2)串联而成，其串接点的输 出信号接多鹏A/D转换器(U5)的输入端，六个温度检测单元的输出信号分别接多鹏A/D转 换器(U5)的A0 A5输入端；多iii!A/D转换器(U5)的输出端l)out接CPU的P00端；保护执 行电離CPU的输出端，所述驗传g^安装于雌航件的散鄉上。
2、 根据权利要求1所述整te;件MM测与旨装置，其特征是，所述直流电源由变压器 (T)、第二二极管(D2)、第三二极管(1)3)、第三电容(C3)、第四电容(C4)以^H端稳压器(U2)组成，其中，变压器、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)接成全波整流电路，第四 电容(C4)为^^波电容，全鹏流鹏的输出接三端稳压器(U2)的Vin与GND端，第三电容 (C3)为三端mffi器(U2)的输出端的滄波电容。
3、 根据权利要求2所^M^件MM测与M^装置，其特征是'所述保护执行电路由继 电器(J)构成，继电器的线圈接CPU的输出端P03，其常闭触点串联于整寧电路主回路中。
4、 根据权利要求2或3^^ 件^ 测与 装置，其特征是，所述CPU与继电器 (J)之间增设PLC，臓P1X'的RXD、 TXD端分别接CPU的TXD、 RXD端，继电器的线圈接PLC输出端PIO。
5、 根据权利要求4 B^yi^^WKie测与W^置，其游征是，所述CPU与PLC之间增 设光 离％^ (GL)，所述CPU的TXD、 RXD端经光电隔离电路(GL)与上位机的RXD、 TXD端 连接。
6、 一种整tje件iMi8与w^置，其特征是，它由直流电源、m翻他路、多nA/D转换器(U5) 、 CPU、 PLC以刻跌执行f鹏组成，所述谢皇检测 各由结构完全相同的齟皇 ,单元,，旨M^H单^应一个整流元件，均由,传感器(Rt)、第二电阻(R2)、 第三电阻(R3)、运算放大器(F)、第三光隔芯片(U3)、第四光隔芯片(U4)以及电位器(Wl) 舰，其中，鹏传麟与第二电阻(R2)串联雜，其串接点的输出信号接运算放大器的同相 输入端，运算放大自输出端经第三光隔芯片(U3)的发光二极管、第四光隔芯片(U4)的发光 二极管以綠四电阻(R4)接电源负极，第三光隔芯片(U3)的光itH极管的集电极接电源正极, 鎌^m三电阻(R3)接电源负极，第三光隔芯片(U3)的光i[H极管的鄉极的反馈信号接 运算放大器的反相输A^，第四光隔芯片(U4)的光sse极管的集电极接电源正极，鄉鹏电 位器(wi)接电，负极，第四光隔芯片(U4)的光ie极管鄉极的输出信号接多aii A/D转换器(U5)的输入端；所述多鹏A/D转换器(U5)和CPU各设置六个，分别对SA'个整流,， 六个多鹏A/D转换器(U5)的输出端Dout分别接六个CPU的POO端，六个〔Hi的TXD、 RXI)端 接PLC的RXD、 TXD端，M^'执行ttiJ^ PLC的输出端，毎个多鹏A/D转鹏(U5)的输入端A0 A7接2 8个M检測单元，分别对应同'糊上的2 8个整流元件，所述鹏传麟安装于硅 整綱牛的散繊上。
7、 根据权利要求6f^m^件aKi&测与w装置，其特征是，所^m流电源设置六个,分别对应六个糊，均由DC/DC电源微(Ul)、雛管(Dl)、三端稳fl;器(U2)、电阻(Rl) 以及第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)组成，其中，DC/DC电源模块(Ul)的 输入端Vin、 INO接电源，第一电容(Cl)为DC / DC电源模块Ul输出端Vout、 OUTO之间的滤波 电容，所述电阻(Rl)与稳压管(Dl)串联^mE4^于DC/DC电源模块(Ul)的输出端Vout、 OJT0之间，第二电容(C2)为^E输出端滄波电容，三端稳压器(U2)的Vin与GND端接于电 阻(Rl)的两端，KH出端接第三电容(C3) ; DC/DC电源模块(Ul)的输出端^t算放大器， 三端稳压器(U2)的输出^^鹏传鹏(Rt)与电阻(R2)的串联鹏。
8、 根据权利要求6或7所鹏航^M^测与做装置，其特征是，所述被'执行电路 由继电器(J)构成，继电器的线圏接PLC的输出端PIO,其常闭触点串联于整流电路主回路中。
专利摘要一种整流元件温度监测与保护装置，属保护技术领域，用于解决元器件过热烧毁的问题。其技术方案是它由直流电源、温度检测电路、多通道A/D转换器、CPU以及保护执行电路组成，所述温度检测电路由六个结构完全相同的温度检测单元组成，每个温度检测单元均由温度传感器Rt和电位器W2串联而成，其串接点的输出信号接多通道A/D转换器的输入端，六个温度检测单元的输出信号分别接多通道A/D转换器的输入端；后者输出端Dout接CPU的P00端；保护执行电路接CPU的输出端，所述温度传感器Rt安装于硅整流元件的散热器上。本实用新型能避免元器件因冷却不良而烧坏，可有效保护大功率电力电子设备的安全运行。
文档编号H02H7/12GK201038742SQ20072010103
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者宁 张, 朱世良 申请人:保定莱特整流器制造有限公司