CN103376371A - 变流器功率模块运状态监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变流器功率模块运行状态监测装置，包括采集单元、处理单元、存储单元、故障显示单元和输入输出单元；处理单元分别与所述采集单元、存储单元、故障显示单元和输入输出单元连接；采集单元用于采集变流器功率模块运行信息并传送给处理单元和存储单元；处理单元用于分析处理变流器功率模块运行信息，与标准值进行比较，以判断变流器功率模块的运行状态。通过处理单元将变流器功率模块的运行信息与预先设定的标准值范围进行比对，能够准确判断变流器功率模块的故障状态，并且可以通过输入输出单元将变流器功率模块的运行信息输出，因而能够实时监测和记录变流器功率模块的运行状态。

Description

变流器功率模块运状态监测装置
技术领域
本发明涉及变流器的变流器功率模块监测技术，尤其涉及一种变流器功率模块运行状态监测装置。
背景技术
在变流器(如电力机车的牵引变流器)中，变流器功率模块是重要核心部件，而变流器功率模块的驱动电路更是重中之重。随着变流器的自动化程度不断提高并且功能越来越强大，变流器的结构也越来越复杂。
变流器功率模块作为变流器的核心部件，如何实时监测和记录变流器功率模块的运行信息和故障状态，是目前急需解决的技术问题。
目前，可以通过牵引控制单元(Transmission Control Unit，以下简称：TCU)检测变流器功率模块的故障状态，但是TCU只能对变流器的各个部件进行监测和控制，可以根据TCU下载的故障代码进行分析和推断变流器功率模块是否出现故障，并不会显示变流器功率模块的故障原因，比如无法确定是过流、或是过压等原因造成变流器功率模块出现故障。由于TCU的故障代码指向并不明确具体，因而，采用TCU的故障代码分析变流器功率模块的故障信息，准确率较低，并且无法实时监测和记录变流器功率模块的运行状态。
发明内容
本发明提供一种变流器功率模块运行状态监测装置，用于解决现有技术中通过分析TCU故障代码无法确定变流器功率模块的具体故障原因，并且不能实时监测和记录变流器功率模块的运行状态的技术缺陷。
本发明提供一种变流器功率模块运行状态监测装置，包括采集单元、处理单元、存储单元、故障显示单元和输入输出单元；
所述处理单元分别与所述采集单元、存储单元、故障显示单元和输入输出单元连接；
所述采集单元用于采集变流器功率模块运行信息并传送给所述处理单元和存储单元；
所述处理单元用于分析处理所述变流器功率模块运行信息，与预先设定的标准值范围进行比较，以判断变流器功率模块的运行状态；
所述故障显示单元用于显示所述变流器功率模块的故障状态；
所述输入输出单元用于将预先设定的标准值范围输入所述处理单元，并输出所述变流器功率模块的运行信息和故障状态。
如上所述的变流器功率模块运行状态监测装置，所述变流器功率模块运行状态监测装置还包括上位机；
所述上位机与所述输入输出单元连接；所述处理单元将所述变流器功率模块的运行信息和故障状态传送给所述上位机；所述上位机能够将所述标准值范围配置给所述处理单元。
如上所述的变流器功率模块运行状态监测装置，所述采集单元包括与所述变流器功率模块连接的电压传感器、电流传感器和温度传感器。
本发明提供的变流器功率模块运行状态监测装置，通过采集单元采集变流器功率模块的运行信息并记录在存储单元中，通过处理单元将变流器功率模块的运行信息与预先设定的标准值范围进行比对，能够准确判断变流器功率模块的故障状态和故障原因，并且可以通过输入输出单元将变流器功率模块的运行信息输出，因而能够实时监测和记录变流器功率模块的运行状态。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的变流器功率模块运行状态监测装置的示意图；
图2为本发明第二实施例提供的变流器功率模块运行状态监测装置的示意图。
具体实施方式
参考图1，图1为本发明第一实施例提供的变流器功率模块运行状态监测装置的示意图。
如图1所示，本发明第一实施例提供的变流器功率模块运行状态监测装置，用于检测变流器功率模块的运行状态并判断是否处于故障状态，该变流器功率模块运行状态监测装置包括采集单元1、处理单元2、存储单元3、故障显示单元4和输入输出单元5。
处理单元2与采集单元1连接，处理单元2与存储单元3连接，处理单元2与故障显示单元4连接，处理单元2与输入输出单元5连接。
采集单元1用于采集变流器功率模块运行信息并传送给处理单元2和存储单元3。存储单元3可以采用闪存或者安全数码卡或者电可擦写可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称E2PROM)等存储卡。
采集单元1可以根据实际所需监测的变流器功率模块的运行信息，确定采用相应的硬件设备，例如可以通过电压传感器采集变流器功率模块的开关器件导通和关断过程中的电压以及变流器主电路的中间直流电压；可以通过电流传感器采集变流器功率模块的开关器件导通及关断过程中的集电极电流；可以采用温度传感器采集变流器功率模块的工作温度，具体可以采用数字温度传感器采集变流器功率模块的工作温度；另外，还可以采用电压转换板处理变流器功率模块的驱动电路板的供电电压。
处理单元2用于分析处理变流器功率模块的运行信息，通过与预先设置的标准值范围进行比较，以判断变流器功率模块的运行状态。处理单元2可采用微处理器，例如，可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)。
故障显示单元4用于显示变流器功率模块的故障状态；故障显示单元4接收处理单元2的故障诊断信息，若处理单元2检测变流器功率模块出现故障，则故障显示单元4可以通过指示灯闪烁的方式，向工作人员提示变流器功率模块出现故障，并且处理单元2可以对于不同的故障类型，定义不同的故障代码，并且分别进行不同类别的故障显示。
输入输出单元5用于输出变流器功率模块的运行信息和故障状态。处理单元2调用存储单元3内的变流器功率模块运行信息，以及变流器功率模块的故障状态和故障原因，通过输入输出单元5将变流器功率模块的运行信息和故障状态输出。此外，处理单元2也可以实时将变流器功率模块的运行信息和故障状态，通过输入输出单元5输出。
进一步地，如图2所示，变流器功率模块运行状态监测装置还包括上位机6。上位机6与输入输出单元5连接，输入输出单元5用于将变流器功率模块的运行信息和故障状态传送给上位机6，上位机6能够将变流器功率模块运行信息的标准值范围配置给处理单元2。
具体地，上位机6内安装有应用软件，可以通过软件将变流器功率模块的运行信息的标准值范围预先配置给处理单元2，该标准值范围是变流器功率模块正常运行时的各状态信息的标准值，可以作为处理单元2进行故障诊断的比对基准范围值。
本实施例提供的变流器功率模块运行状态监测装置可以对变流器功率模块的运行状态进行实施的监测，并且可以实时诊断变流器功率模块的故障状态。下面以电力机车的牵引变流器为例，说明本实施例提供的变流器功率模块运行状态监测装置的工作过程和原理：
变流器功率模块可以包括开关器件、驱动板、复合母排和散热器，开关器件安装在散热器上，开关器件和驱动板通过复合母排连接。开关器件可以采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，以下简称IGBT)。
上述采集单元1的电压传感器和电流传感器与变流器功率模块的复合母排连接，可以采集变流器的中间直流电压、驱动板电源电压、开关器件导通以及关断过程中的电压和电流、水冷基板的温度、变流器功率模块的温度以及驱动板的故障反馈信号等信息。
上述变流器功率模块运行信息中，变流器功率模块的温度以及驱动板的故障反馈信号是数字量。变流器的中间直流电压、驱动板电源电压、开关器件导通及关断过程中的电压和电流、水冷基板的温度为模拟量，可以通过模拟/数字转换器将上述模拟信号转换为数字信号，并通过处理单元2将变流器功率模块运行信息的数字信号存储至存储单元3。
同时，处理单元2将变流器功率模块运行信息的数据与预先设定的标准值范围进行比较，如果采集单元1采集的数据超出标准值范围则判断变流器功率模块为故障状态。存储单元3中的数据可以通过与上位机6和输入输出单元5进行数据输出。
上位机6可设定采集单元1采集的变流器功率模块运行信息的标准值范围，写入存储单元3内，并且根据实际情况也可实时对参数进行设定和修正。上位机6还可以根据用户的设定，自动记录采集单元1采集的数据，并且以EXCEL或者文本文档等的形式存储于上位机6的存储器中；上位机6还可以进行对变流器功率模块的运行信息进行实时在线查询。
本发明实施例提供的变流器功率模块运行信息检测装置，通过采集单元1采集变流器功率模块的运行信息并记录在存储单元3中，通过处理单元2将变流器功率模块的运行信息与预先设定的标准值范围进行比对，能够准确判断变流器功率模块的故障状态和故障原因，并且可以通过输入输出单元5将变流器功率模块的运行信息输出，因而能够实时监测变流器功率模块的运行状态。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种变流器功率模块运行状态监测装置，其特征在于，包括采集单元、处理单元、存储单元、故障显示单元和输入输出单元；
所述处理单元分别与所述采集单元、存储单元、故障显示单元和输入输出单元连接；
所述采集单元用于采集变流器功率模块运行信息并传送给所述处理单元和存储单元；
所述处理单元用于分析处理所述变流器功率模块运行信息，与预先设定的标准值范围进行比较，以判断变流器功率模块的运行状态；
所述故障显示单元用于显示所述变流器功率模块的故障状态；
所述输入输出单元用于将预先设定的标准值范围输入所述处理单元，并输出所述变流器功率模块的运行信息和故障状态。
2.根据权利要求1所述的变流器功率模块运行状态监测装置，其特征在于，所述变流器功率模块运行状态监测装置还包括上位机；
所述上位机与所述输入输出单元连接；所述处理单元将所述变流器功率模块的运行信息和故障状态传送给所述上位机；所述上位机能够将所述标准值范围配置给所述处理单元。
3.根据权利要求1或2所述的变流器功率模块运行状态监测装置，其特征在于，所述采集单元包括与所述变流器功率模块连接的电压传感器、电流传感器和温度传感器。
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