电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法，其特征在于：输入上端为电压信号，输入下端电流信号，输入端还使用了电容滤波，正反接入的两个二极管作为箝位保护；半波内电压起始端和电流起始端为两个触发端，电压起始端、电流起始端分别与LM319型电压比较器的两个输入端连接，其中电压起始端为反相接入、电流起始端为正相接入，LM319型电压比较器输出端连接CD4538型单稳态多谐振荡器后再与CD4013D型触发器输入端连接，其通过针对晶闸管的触发角与导通角采集，来还原设备供电控制稳定性和反馈负载端回路阻抗变化。
【专利说明】电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法，属于一种米集电路。
【背景技术】
[0002]在工农业生产过程中，电力是动力源泉，很多设备通过将电力能源向机械能源转换获得动力，这种能源的转换的稳定性决定着到生产的稳定。在实际生产过程中，很多的电力驱动设备因频繁通断电控制等原因，都采用了晶闸管作为电力开关。改变晶闸管的控制角α，便可调节负载的电流。以变压器为负载的回路通常具有相当大的电感，当接入正弦电压时，变压器一次或二次电流不能立即达到其最终的稳态值；只有在触发角等于负载功率因数角时接通，系统才能立即达到稳态。在其余情况下，过渡过程中电流瞬时值同控制角和负载功率因数角有关。对于感性负载，当电源电压过零点时因电流还没有到零，晶闸管需滞后某一角度关断，滞后角Ψ的大小与控制角α、负载功率因数角Φ都有关系。而实践表明负载的电流波形与电压波形是有相位关系。利用这种关系，我运用电子电路开发技术，设计了 一套实施采集电路，准确的还原了晶闸管控制过程。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法，其通过针对晶闸管的触发角与导通角采集，来还原设备供电控制稳定性和反馈负载端回路阻抗变化。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法，其特征在于:输入上端为电压信号，输入下端电流信号，输入端还使用了电容滤波，正反接入的两个二极管作为箝位保护；半波内电压起始端和电流起始端为两个触发端，电压起始端、电流起始端分别与LM319型电压比较器的两个输入端连接，其中电压起始端为反相接入、电流起始端为正相接入，LM319型电压比较器输出端连接⑶4538型单稳态多谐振荡器后再与CD4013D型触发器输入端连接，CD4538型单稳态多谐振荡器的输入端分别接在LM319型电压比较器的第12和第7管脚，⑶4538型单稳态多谐振荡器的第10接在⑶4013D型触发器的第8和第3管脚KD4538型单稳态多谐振荡器第6管脚接在⑶4013D型触发器10管脚，作为⑶4013D型触发器的时钟输入端，⑶4013D型触发器的第4和第6管脚分别接地，第2管脚接到第5管脚作为D触发器，CD4013D型触发器的二分频信号输出端为第I管脚，⑶4013D型触发器的另一端，输入的CP端口和D端口都接地，第10管脚接在CD4538型单稳态多谐振荡器的第6管脚，第8管脚接在CD4538型单稳态多谐振荡器的第10管脚，导通角值直接从LM319第7管脚输出，接在运算用CPU管脚。
[0005]具体采集步骤如下:
晶闸管承受正向电压且在触发脉冲的作用下才能导通，通过已经找到的电流波形与电压波形及相位关系，要测导通角和触发角就要得到电流和电压波形的对应关系，也就是在什么时间电压正半周波或负半周波过零点，之后与其最近的什么时间电流过零点，这两个时间差除上半个周波的时间，再经过换算，可以得到触发角值；在半个周波内，电流大于零的时间段，经过换算就是导通角值；在这里，半波内电压起始端和电流起始端可以看作两个触发端，CD4013D型触发器输出状态的改变依赖于时钟脉冲触发作用，即在时钟脉冲触发时，输入数据由数据端D端传至输出端Q端KD4013D型触发器的第13管脚测得值为180° — α，第I管脚接在作为二分频，在一个时间周期“周波”内前半周波时间内采瞬时值，后半周波时间内计算有效值；其触发源由已测得的电压和电流信号引入，分两路经过LM319型电压比较器，LM319型电压比较器有两个输入端，当VKVref时，Vout= “I”；当VI> Vref时，Vout = “O” ;其中电压端反相接入，电压比较值为0.2V，在电压过零点附近很小范围内产生高电平，其他范围则为低电平；电流接入端为正相，在电流过零点附近很小范围内产生低电平，其他范围则为高电平，在LM319型电压比较器和⑶4013D型触发器之间连接CD4538型单稳态多谐振荡器，用于展宽脉宽；CD4538型单稳态多谐振荡器的输入端分别接在LM319的第12和第7管脚，⑶4538的第10和第6管脚接在⑶4013D的第8和10管脚，信号经过⑶4538之后，进入⑶4013D，其中，⑶4538第9管脚接到⑶4013D的第3管脚，作为⑶4013D时钟输入端，⑶4013D的第4和第6管脚分别接地，第2管脚接到第5管脚，这就相当于一个D触发器，D触发器特点是上升沿触发，输出信号(4013第I管脚)为二分频信号。⑶4013D的另一端，CP和D都接地，第IO(R)管脚接在⑶4538第6管脚即电压经过转换后的信号，第8管脚接在CD4538第10管脚即电流经过转换后的信号，导通角值直接从LM319第7管脚引出。
[0006]本发明的积极效果是其能够精确地测量晶闸管作为电力开关的的触发角与导通角采集，准确的还原了负载端阻抗的变化，广泛应用于电力负载回路老化、接触不良等故障的发现和分析，产生了很好的经济和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明的结·构框图。
[0008]图2为触发角、功享傻毅舍、泉禮廣、嚴^与电流、电压之间的关系图。
[0009]图3为LM319工作原理图。
[0010]图4为⑶4013D型触发器真值表。
[0011]图5为⑶4538脉冲展宽上升沿触发示意图。
[0012]图6为⑶4538脉冲展宽下降沿触发示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述:如图1所示，上端输入为电压信号，下端输入电流信号，输入端还使用了电容滤波，正反接入的两个二极管作为箝位保护；用晶闸管作为电力开关，两晶闸管反向并联后串接在焊接变压器的初级回路中；改变晶闸管的控制角α，便可调节焊接变压器初、次级回路的焊接电流。
[0014]电阻焊机变压器和焊接回路具有相当大的电感，当接入正弦电压时，变压器一次或二次电流不能立即达到其最终的稳态值；只有在触发角等于负载功率因数角时接通，系统才能立即达到稳态。在其余情况下，过渡过程中电流瞬时值同控制角和负载功率因数角有关。对于感性负载，当电源电压过零点时因电流还没有到零，晶闸管需滞后某一角度关断，滞后角Ψ的大小与控制角α、负载功率因数角Φ都有关系,如图2所示。
[0015]设:晶闸管导通时正向电阻为零，截止时反向电阻为无穷大，变压器铁心的导磁系数μ为常数(即L为常数)；晶闸管在《t=0时导通，控制角为a，则晶闸管导通时电路方程为
【权利要求】
1.电力设备采用晶闸管作为电力开关的反馈信号采集方法，其特征在于:输入上端为电压信号，输入下端电流信号，输入端还使用了电容滤波，正反接入的两个二极管作为箝位保护；半波内电压起始端和电流起始端为两个触发端，电压起始端、电流起始端分别与LM319型电压比较器的两个输入端连接，其中电压起始端为反相接入、电流起始端为正相接入，LM319型电压比较器输出端连接⑶4538型单稳态多谐振荡器后再与⑶4013D型触发器输入端连接，⑶4538型单稳态多谐振荡器的输入端分别接在LM319型电压比较器的第12和第7管脚，CD4538型单稳态多谐振荡器的第10接在CD4013D型触发器的第8和第3管脚；⑶4538型单稳态多谐振荡器第6管脚接在⑶4013D型触发器10管脚，作为⑶4013D型触发器的时钟输入端，CD4013D型触发器的第4和第6管脚分别接地，第2管脚接到第5管脚作为D触发器，⑶4013D型触发器的二分频信号输出端为第I管脚，⑶4013D型触发器的另一端，输入的CP端口和D端口都接地，第10管脚接在⑶4538型单稳态多谐振荡器的第6管脚，第8管脚接在CD4538型单稳态多谐振荡器的第10管脚，导通角值直接从LM319第7管脚输出，接在运算用CPU管脚； 具体采集步骤如下: 晶闸管承受正向电压且在触发脉冲的作用下才能导通，通过已经找到的电流波形与电压波形及相位关系，要测导通角和触发角就要得到电流和电压波形的对应关系，也就是在什么时间电压正半周波或负半周波过零点，之后与其最近的什么时间电流过零点，这两个时间差除上半个周波的时间，再经过换算，可以得到触发角值；在半个周波内，电流大于零的时间段，经过换算就是导通角值；在这里，半波内电压起始端和电流起始端可以看作两个触发端，CD4013D型触发器输出状态的改变依赖于时钟脉冲触发作用，即在时钟脉冲触发时，输入数据由数据端D端传至输出端Q端；CD4013D型触发器的第13管脚测得值为180° — α，第I管脚接在作为二分频，在一个时间周期“周波”内前半周波时间内采瞬时值，后半周波时间内计算有效值；其触发源由已测得的电压和电流信号引入，分两路经过LM319型电压比较器，LM319型电压比较器有两个输入端，当VKVref时，Vout =“1”；当VI> Vref时，Vout = “O” ;其中电压端反相接入，电压比较值为0.2V，在电压过零点附近很小范围内产生高电平，其他范围则为低电平；电流接入端为正相，在电流过零点附近很小范围内产生低电平，其他范围则为高电平，在LM319型电压比较器和⑶4013D型触发器之间连接CD4538型单稳态多谐振荡器，用于展宽脉宽；CD4538型单稳态多谐振荡器的输入端分别接在LM319的第12和第7管脚，⑶4538的第10和第6管脚接在⑶4013D的第8和10管脚，信号经过⑶4538之后，进入⑶4013D，其中，⑶4538第9管脚接到⑶4013D的第3管脚，作为⑶4013D时钟输入端，⑶4013D的第4和第6管脚分别接地，第2管脚接到第5管脚，这就相当于一个D触发器，D触发器特点是上升沿触发，输出信号(4013第I管脚)为二分频信号KD4013D的另一端，CP和D都接地，第10 (R)管脚接在⑶4538第6管脚即电压经过转换后的信号，第8管脚接在CD4538第10管脚即电流经过转换后的信号，导通角值直接从LM319第7管脚引出。
【文档编号】G01R31/00GK103592544SQ201310588179
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】齐嵩宇 申请人:中国第一汽车股份有限公司