專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種適用于高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備的晶閘管在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外高壓固態(tài)軟起動(dòng)器中核心部件普遍使用是晶閘管，降低晶閘管的損壞機(jī)率是提高高壓固態(tài)軟起動(dòng)器可靠性的重要途徑。晶閘管內(nèi)部具有三個(gè)PN結(jié)，其工作時(shí)，由于載流子(電子和空穴)的運(yùn)動(dòng)，PN結(jié)會(huì)發(fā)熱造成溫度上升，當(dāng)PN結(jié)的溫度高到一定的溫度時(shí)，因?yàn)镻型和N型半導(dǎo)體的變化會(huì)使PN結(jié)的勢(shì)壘區(qū)消失，也就是使得晶閘管失去其正 常的功能。對(duì)硅材料半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，最高結(jié)溫一般在150度左右。在高壓電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)電流流過(guò)晶閘管后必然使晶閘管的PN結(jié)的溫度升高，現(xiàn)有溫度保護(hù)技術(shù)僅設(shè)置起動(dòng)器每次起動(dòng)時(shí)間間隔的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)晶閘管的溫度保護(hù)，其無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需求，為了避免晶閘管在多次起動(dòng)的溫升超過(guò)最大允許溫度值從而確保高壓固態(tài)軟起動(dòng)器的可靠性，為了做到這一點(diǎn)，必須及時(shí)而準(zhǔn)確地檢測(cè)高壓環(huán)境中晶閘管的溫度值。本電路設(shè)計(jì)就是用于滿(mǎn)足這種需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高壓固態(tài)軟起動(dòng)器的串并聯(lián)晶閘管的溫度在線(xiàn)檢測(cè)電路，該電路對(duì)高壓環(huán)境下的晶閘管工作溫度進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)并保證晶閘管的溫度在正常范圍內(nèi)。本發(fā)明的解決方案是一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于包括由依次連接的溫度信號(hào)采集電路、電壓放大電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和光纖發(fā)射電路構(gòu)成的高壓側(cè)檢測(cè)電路；由依次連接的光纖接收電路、頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路；高壓側(cè)檢測(cè)電路中的光纖發(fā)射電路與低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路的光纖接收電路之間采用光纖連接。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的溫度信號(hào)采集電路由設(shè)置在待測(cè)晶閘管散熱器上的溫度傳感器構(gòu)成。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的電壓放大電路由運(yùn)算放大器及外部電阻構(gòu)成。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路由V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片及其與外圍的電阻、電容組成的輸入信號(hào)低通濾波電路，與外圍的電阻組成的增益調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路，與外圍的電阻、電容組成的自激振蕩電路構(gòu)成。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的光纖發(fā)射電路由光纖發(fā)射頭及外部電阻構(gòu)成。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的光纖接收電路由光纖接收頭構(gòu)成。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路由V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片及其與外圍的電阻、電容組成的微分網(wǎng)絡(luò)電路，與外圍的電阻、電容組成的充放電電路，與外圍的電阻、電容組成的輸出信號(hào)低通濾波電路構(gòu)成。
本發(fā)明的機(jī)理為溫度信號(hào)經(jīng)溫度傳感器轉(zhuǎn)換成電壓小信號(hào)，電壓小信號(hào)經(jīng)電壓放大電路放大后再經(jīng)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，即由V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片驅(qū)動(dòng)光纖發(fā)射電路內(nèi)部的LED，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后，通過(guò)光纖傳輸進(jìn)入光纖接收電路，之后以光纖接收頭內(nèi)部電路放大為頻率電信號(hào)，最后，由V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片及外部電路組成轉(zhuǎn)換電路將頻率信號(hào)恢復(fù)為模擬小信號(hào)，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的高精度傳輸。本發(fā)明的有益效果是該技術(shù)方案利用光纖具有高絕緣、安全性高、抗干擾性高等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高壓運(yùn)行環(huán)境下的晶閘管溫度信號(hào)向低壓側(cè)A/D模數(shù)電路進(jìn)行信號(hào)準(zhǔn)確、安全的信號(hào)傳輸，其提升了高壓固態(tài)軟起動(dòng)器內(nèi)部CPU實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的能力，減少了溫度原因?qū)чl管損壞的影響。本發(fā)明具有較高性?xún)r(jià)比溫度傳輸檢測(cè)方案，其V/F光纖傳輸系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離、抗干擾、線(xiàn)性精度高、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。本發(fā)明主要用于高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備中晶閘管的在線(xiàn)溫度檢測(cè)。


圖I為本發(fā)明的電路整體方框示意圖。圖2為本發(fā)明的低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖3為本發(fā)明的高壓側(cè)檢測(cè)電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。整體方框示意圖如圖I所示。溫度傳感器I、電壓放大電路2、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路3、光纖發(fā)射電路4、光纖接收電路5、頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路6、A/D電路7依次連接。本發(fā)明按高低壓隔離設(shè)計(jì)在兩塊電路板上，其中溫度傳感器、電壓放大電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、光纖發(fā)射電路位于高壓側(cè)電路板上，光纖接收電路、頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路、A/D電路位于低壓部分的電路板上。高壓側(cè)檢測(cè)電路如圖3所示。溫度信號(hào)采集電路I由安裝在晶閘管的散熱器上的溫度傳感器Ul構(gòu)成，溫度傳感器Ul第2腳接電源V+，第I腳接運(yùn)算放大器U2B正極，其電壓檢測(cè)信號(hào)送往電壓放大電路2。電壓放大電路2由LM358運(yùn)算放大器U2B、電阻Rl、R2組成，電阻Rl —端接運(yùn)算放大器U2B輸入，另一端接電源地GNDl，電阻R2的一端接運(yùn)算放大器U2B的第6腳，另一端接運(yùn)算放大器U2B的第7腳。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路3由LM231V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3及外部元器件組成。其中，V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3的第7腳與電阻R3、電容Cl組成輸入信號(hào)低通濾波電路；V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3第2腳與電阻R4的一端、電阻Rsl —端組成增益調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路；電阻R7 —端、電容C3 —端、電阻R8 —端一起接電阻R9 —端；電阻R7另一端、電容C3另一端一起與U3的第1、7腳相連，電位器的Rsl的兩端接電源V+及電源地GNDl，Rsl中點(diǎn)抽頭接電阻R9 ；R8的另一端接電源地;V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3第5腳與電阻R5 —端、電容C2 —端組成自激振蕩電路；電阻R5另一端接電源V+，電容C2另一端接電源地GNDl ;電阻R6—端接電源V+，R6另一端接V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3第3腳。光纖發(fā)射電路4由HFBR-T1521Z光纖發(fā)射頭HR構(gòu)成，電源V+通過(guò)電阻RlO與光纖發(fā)射頭HR —端相連，光纖發(fā)射頭HR另一端接V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3的第3腳，其通過(guò)光纖發(fā)射頭將光發(fā)射到光纖8內(nèi)部。散熱器上的溫度傳感器Ul取得溫度轉(zhuǎn)換電壓小信號(hào)，通過(guò)電壓放大電路2將溫度轉(zhuǎn)換電壓小信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓/頻率轉(zhuǎn)換所需的輸入電壓信號(hào)((T5V)，輸入電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入信號(hào)低通濾波電路送入V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U3，由電阻R7、電容C3、電阻R9、RS2、R8組成調(diào)制電路 與輸入電壓信號(hào)比較，轉(zhuǎn)換后輸出頻率的范圍為IOHZ IIkHZ，通過(guò)參考電流端外接的可調(diào)電阻Rsl可獲得較大的測(cè)量范圍，其頻率信號(hào)通過(guò)電源V+、電阻R10、光纖發(fā)射頭HR內(nèi)LED轉(zhuǎn)換成光信號(hào)送入光纖8內(nèi)。低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。光纖接收電路5由HFBR-R1521Z光纖接收頭HL構(gòu)成，光纖接收頭HL的第1、4腳相輸出頻率信號(hào)，光纖接收頭HL的第2、3腳相分別低壓側(cè)電源VCC及電源地gnd。頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路由LM231V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U5及其外圍元器件構(gòu)成。V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U5與外圍的電容C5、電阻Rll組成的微分網(wǎng)絡(luò)電路;V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U5與外圍的電容C7、電阻R16組成的充放電電路；V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U5與外圍的電容C6、電阻R15組成的輸出信號(hào)低通濾波電路。光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸送到低壓側(cè)的光纖接收頭HL，再經(jīng)光纖接收頭HL內(nèi)的三極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率范圍為IOHZllkHZ的脈沖信號(hào)，輸入脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)電容C5、電阻Rll組成的微分網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片U5，經(jīng)過(guò)內(nèi)部比較器、觸發(fā)器以及由電容C7、電阻R16組成充放電電路，當(dāng)充放電平衡時(shí)輸出電壓信號(hào)，然后，轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)((T5V)通過(guò)電容C6、電阻R15組成的低通濾波電路進(jìn)行濾波后送入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備的晶閘管在線(xiàn)溫度檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于包括由依次連接的溫度信號(hào)采集電路、電壓放大電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和光纖發(fā)射電路構(gòu)成的高壓側(cè)檢測(cè)電路；由依次連接的光纖接收電路、頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路；高壓側(cè)檢測(cè)電路中的光纖發(fā)射電路與低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路的光纖接收電路之間采用光纖連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述的溫度信號(hào)采集電路由設(shè)置在待測(cè)晶閘管散熱器上的溫度傳感器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述的電壓放大電路由運(yùn)算放大器及外部電阻構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路由V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片及其與外圍的電阻、電容組成的輸入信號(hào)低通濾波電路，與外圍的電阻組成的增益調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路，與外圍的電阻、電容組成的自激振蕩電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述的光纖發(fā)射電路由光纖發(fā)射頭及外部電阻構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述的光纖接收電路由光纖接收頭構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述的頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路由V/F和F/V轉(zhuǎn)換單片集成芯片及其與外圍的電阻、電容組成的微分網(wǎng)絡(luò)電路，與外圍的電阻、電容組成的充放電電路，與外圍的電阻、電容組成的輸出信號(hào)低通濾波電路。
全文摘要
本發(fā)明的名稱(chēng)為一種適用于高壓固態(tài)軟起動(dòng)器在線(xiàn)溫度檢測(cè)電路。屬于高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。它主要是解決現(xiàn)有溫度保護(hù)技術(shù)僅設(shè)置起動(dòng)器每次起動(dòng)時(shí)間間隔的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)晶閘管的溫度保護(hù)而無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需求的問(wèn)題。它的主要特征是包括由依次連接的溫度信號(hào)采集電路、電壓放大電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和光纖發(fā)射電路構(gòu)成的高壓側(cè)檢測(cè)電路；由依次連接的光纖接收電路、頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路；高壓側(cè)檢測(cè)電路中的光纖發(fā)射電路與低壓側(cè)轉(zhuǎn)換電路的光纖接收電路之間采用光纖連接。本發(fā)明具有較高性?xún)r(jià)比，其V/F光纖傳輸系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離、抗干擾、線(xiàn)性精度高、性能優(yōu)越等特點(diǎn)，主要用于高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備中晶閘管的在線(xiàn)溫度檢測(cè)。
文檔編號(hào)G08C23/06GK102901574SQ201110207958
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者趙世運(yùn), 唐金龍 申請(qǐng)人:萬(wàn)洲電氣股份有限公司