CN104062601A - 一种微波电源故障诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波电源故障诊断装置，包括：温度采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块、市电电流采集模块、输入/输出模块、控制器、供电模块；其中，温度采集模块采集变压器实时温度；阳极电压采集模块采集阳极实时电压；阳极电流采集模块采集阳极实时电流；市电电流采集模块变压器原边实时电流；输入/输出模块转发信息；控制器获取微波电源实时功率、市电电流实时变化量，并判断微波电源是否发生故障，当发生故障时实现故障定位。本发明具有能实现微波电源故障的全面定位、成本低、效率高等特点，可广泛应用于微波领域。
Description
技术领域
本发明涉及故障诊断技术，特别是涉及一种微波电源故障诊断装置。
背景技术
微波是指频率为300MHz～3000GHz、波长为0.1毫米～1米的电磁波，其具有穿透性、热惯性小、加热均匀、速度快、热效率高等特点，因此被广泛应用于微波加热等领域。一套完整的微波系统主要包括微波电源、磁控管、波导元件、传感器、控制器以及负载等几部分；其中，微波电源与磁控管是微波系统的核心，微波电源与磁控管的性能直接影响微波系统的性能。目前，微波电源为由漏磁变压器、电容与二极管等构成的半波倍压整流电路，漏磁变压器为核心器件；磁控管为用以产生微波能的电真空器件，其阳极工作电压在-4kv以下。
在微波设备上，主要通过温度开关与回路保险丝保护漏磁变压器。当漏磁变压器所在回路出现短路时，流过漏磁变压器原级线圈的电流急剧增加，当该电流超过保险丝额定电流时保险丝会熔断，从而避免漏磁变压器被烧坏。同时，漏磁变压器作为耗能器件，其长时间工作时，漏磁变压器的铁芯温度会升高，导致其工作效率急剧下降；而温度开关会保证漏磁变压器的铁芯温度不会太高。目前，微波设备上除短路与温升之外的故障原因还需要人为判定；对于二极管、电容、磁控管故障的测试，需要水平高的操作人员，且危险性极高。
由此可见，在现有技术中，尚未有任何测试设备能实现对微波电源故障的全面诊断。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种成本低、效率高且能实现全面故障诊断的微波电源故障诊断装置。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种微波电源故障诊断装置，包括：温度采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块、市电电流采集模块、输入/输出模块、控制器、供电模块；其中，
温度采集模块，用于将采集得到的微波电源内部的变压器实时温度发送至控制器。
阳极电压采集模块，用于将采集得到的微波电源输出到微波源两端的阳极实时电压发送至控制器。
阳极电流采集模块，用于将采集得到的微波电源输出到微波源的阳极实时电流发送至控制器。
市电电流采集模块，用于将采集得到的微波电源内部的变压器原边实时电流发送至控制器。
输入/输出模块，用于通过微波电源，将第一设定市电电流、第二设定市电电流、市电电流设定变化量、阳极设定负高压、阳极设定电流、变压器设定温度、微波电源第一设定功率、微波电源第二设定功率、微波电源第三设定功率发送至控制器；还用于将来自控制器的微波电源停止供电指令、微波电源二极管短路故障信号、微波电源二极管断路故障信号、微波电源电容击穿故障信号、微波电源电容断路故障信号、微波电源变压器原边断路信号、微波电源变压器次边断路信号、微波电源变压器短路信号发送至微波电源。
控制器，用于存储输入/输出模块发送的第一设定市电电流、第二设定市电电流、市电电流设定变化量、阳极设定负高压、阳极设定电流、变压器设定温度、微波电源第一设定功率、微波电源第二设定功率、微波电源第三设定功率；根据市电电流采集模块发送的变压器原边实时电流获取并存储微波电源实时功率、市电电流实时变化量；对温度采集模块发送的变压器实时温度与变压器设定温度进行比较，对阳极电压采集模块发送的阳极实时电压与阳极设定负高压进行比较，对阳极电流采集模块发送的阳极实时电流与阳极设定电流进行比较，对市电电流采集模块发送的变压器原边实时电流与第一设定市电电流进行比较，对市电电流采集模块发送的变压器原边实时电流与第二设定市电电流进行比较，对市电电流实时变化量与市电电流设定变化量进行比较，对微波电源实时功率与微波电源第一设定功率进行比较，对微波电源实时功率与微波电源第二设定功率进行比较：当变压器实时温度大于变压器设定温度时，向输入/输出模块发送微波电源停止供电指令；当阳极实时电压大于阳极设定负高压、变压器原边实时电流小于第一设定市电电流、阳极实时电流为零且微波电源实时功率小于微波电源第一设定功率时，向输入/输出模块发送微波电源二极管短路故障信号；当阳极实时电压大于阳极设定负高压、变压器原边实时电流小于第一设定市电电流、阳极实时电流小于阳极设定电流且微波实时功率小于微波电源第二设定功率时，向输入/输出模块发送微波电源二极管断路故障信号；当市电电流实时变化量大于市电电流设定变化量时，向输入/输出模块发送微波电源电容击穿故障信号与微波电源停止供电指令；当阳极实时电压为零、阳极实时电流为零、变压器原边实时电流小于第二设定市电电流且微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率时，向输入/输出模块发送微波电源电容断路故障信号；当微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率、阳极实时电压为零、阳极实时电流为零且变压器原边实时电流为零时，向输入/输出模块发送微波电源变压器原边断路信号；当微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率、阳极实时电压为零、阳极实时电流为零且变压器原边实时电流小于第一设定市电电流时，向输入/输出模块发送微波电源变压器次边断路信号；当市电电流实时变化量大于市电电流设定变化量时，向输入/输出模块发送微波电源变压器短路信号与微波电源停止供电指令。
供电模块，用于对温度采集模块、控制器、阳极电压采集模块进行供电。
综上所述，本发明所述微波电源故障诊断装置通过温度采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块、市电电流采集模块采集微波电源中影响微波电源运行的参数，并通过控制器确定微波电源中发生的故障，因此本发明能实现对微波电源故障的全面诊断；由于各组成结构成本较低，因此本发明还具有成本低的特点；而且，由于本发明各组成设备受外界干扰较小，故本发明实现故障诊断的效率较高。
附图说明
图1是本发明所述微波电源故障诊断装置的组成结构示意图。
图2是本发明所述阳极电压采集模块的组成结构示意图。
图3是本发明所述阳极电流采集模块的组成结构示意图。
图4是本发明所述市电电流采集模块的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1是本发明所述微波电源故障诊断装置的组成结构示意图。如图1所示，本发明所述微波电源故障诊断装置，包括：温度采集模块1、阳极电压采集模块2、阳极电流采集模块3、市电电流采集模块4、输入/输出模块5、控制器6、供电模块7；其中，
温度采集模块1，用于将采集得到的微波电源内部的变压器实时温度发送至控制器6。
阳极电压采集模块2，用于将采集得到的微波电源输出到微波源两端的阳极实时电压发送至控制器6。
阳极电流采集模块3，用于将采集得到的微波电源输出到微波源的阳极实时电流发送至控制器6。
市电电流采集模块4，用于将采集得到的微波电源内部的变压器原边实时电流发送至控制器6。
输入/输出模块5，用于通过微波电源，将第一设定市电电流、第二设定市电电流、市电电流设定变化量、阳极设定负高压、阳极设定电流、变压器设定温度、微波电源第一设定功率、微波电源第二设定功率、微波电源第三设定功率发送至控制器6；还用于将来自控制器6的微波电源停止供电指令、微波电源二极管短路故障信号、微波电源二极管断路故障信号、微波电源电容击穿故障信号、微波电源电容断路故障信号、微波电源变压器原边断路信号、微波电源变压器次边断路信号、微波电源变压器短路信号发送至微波电源。
控制器6，用于存储输入/输出模块5发送的第一设定市电电流、第二设定市电电流、市电电流设定变化量、阳极设定负高压、阳极设定电流、变压器设定温度、微波电源第一设定功率、微波电源第二设定功率、微波电源第三设定功率；根据市电电流采集模块4发送的变压器原边实时电流获取并存储微波电源实时功率、市电电流实时变化量；对温度采集模块1发送的变压器实时温度与变压器设定温度进行比较，对阳极电压采集模块2发送的阳极实时电压与阳极设定负高压进行比较，对阳极电流采集模块3发送的阳极实时电流与阳极设定电流进行比较，对市电电流采集模块4发送的变压器原边实时电流与第一设定市电电流进行比较，对市电电流采集模块4发送的变压器原边实时电流与第二设定市电电流进行比较，对市电电流实时变化量与市电电流设定变化量进行比较，对微波电源实时功率与微波电源第一设定功率进行比较，对微波电源实时功率与微波电源第二设定功率进行比较：当变压器实时温度大于变压器设定温度时，向输入/输出模块5发送微波电源停止供电指令；当阳极实时电压大于阳极设定负高压、变压器原边实时电流小于第一设定市电电流、阳极实时电流为零且微波电源实时功率小于微波电源第一设定功率时，向输入/输出模块5发送微波电源二极管短路故障信号；当阳极实时电压大于阳极设定负高压、变压器原边实时电流小于第一设定市电电流、阳极实时电流小于阳极设定电流且微波实时功率小于微波电源第二设定功率时，向输入/输出模块5发送微波电源二极管断路故障信号；当市电电流实时变化量大于市电电流设定变化量时，向输入/输出模块5发送微波电源电容击穿故障信号与微波电源停止供电指令；当阳极实时电压为零、阳极实时电流为零、变压器原边实时电流小于第二设定市电电流且微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率时，向输入/输出模块5发送微波电源电容断路故障信号；当微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率、阳极实时电压为零、阳极实时电流为零且变压器原边实时电流为零时，向输入/输出模块5发送微波电源变压器原边断路信号；当微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率、阳极实时电压为零、阳极实时电流为零且变压器原边实时电流小于第一设定市电电流时，向输入/输出模块5发送微波电源变压器次边断路信号；当市电电流实时变化量大于市电电流设定变化量时，向输入/输出模块5发送微波电源变压器短路信号与微波电源停止供电指令。
供电模块7，用于对温度采集模块1、控制器6、阳极电压采集模块2进行供电。
实际应用中，微波电源还用于根据输入/输出模块5发送的微波电源停止供电指令切断外部电源，显示输入/输出模块5发送的微波电源二极管短路故障信号、微波电源二极管断路故障信号、微波电源电容击穿故障信号、微波电源电容断路故障信号、微波电源变压器原边断路信号、微波电源变压器次边断路信号、微波电源变压器短路信号。
总之，本发明所述微波电源故障诊断装置通过温度采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块、市电电流采集模块采集微波电源中影响微波电源运行的参数，并通过控制器确定微波电源中发生的故障，因此本发明能实现对微波电源故障的全面诊断；由于各组成结构成本较低，因此本发明还具有成本低的特点；而且，由于本发明各组成设备受外界干扰较小，故本发明实现故障诊断的效率较高。
本发明中，所述第一设定市电电流为2安培，第二设定市电电流为1安培，所述市电电流设定变化量为10毫秒内市电电流上升至50安培，所述阳极设定负高压为2100伏特，所述阳极设定电流为150毫安，所述变压器设定温度为150℃，所述微波电源第一设定功率为350瓦特，所述微波电源第二设定功率为300瓦特，所述微波电源第三设定功率为100瓦特。
图2是本发明所述阳极电压采集模块的组成结构示意图。如图2所示，本发明所述阳极电压采集模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器U1；其中，
第一电阻R1一端与微波电源二极管阳极连接，第一电阻R1另一端均连接至第二电阻R2一端与第三电阻R3一端，第二电阻R2另一端接地；第三电阻R3另一端连接至第一运算放大器U1负极端，第一运算放大器U1正极端连接第四电阻R4一端，第五电阻R5一端连接第一运算放大器U1负极端，第五电阻R5另一端连接第一运算放大器U1输出端，第一运算放大器U1输出端还连接第六电阻R6一端，第六电阻R6另一端连接至所述控制器6；第四电阻R4另一端接地。
这里，第一电阻R1与第二电阻R2组成分压电路，第三电阻R3、第六电阻R6起限流作用。由第四电阻R4、第五电阻R5、第一运算放大器U1组成的运放电路采用电压并联负反馈方式稳定第一运算放大器U1的输出信号。
图3是本发明所述阳极电流采集模块的组成结构示意图。如图3所示，本发明所述阳极电流采集模块3包括第一二极管D1、第七电阻R7；其中，
第一二极管D1一端连接微波电源二极管，第一二极管D1另一端同时连接至所述控制器6与第七电阻R7一端，第七电阻R7另一端接地。
图4是本发明所述市电电流采集模块的组成结构示意图。如图4所示，本发明所述市电电流采集模块4包括电流互感器H1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第二运算放大器U2与整流单元；其中，
电流互感器H1原边两端连接至微波电源变压器原边，电流互感器H1次边两端连接至整流单元两个输入端，第八电阻R8并联于电流互感器H1次边两端；整流单元第一输出端连接第九电阻R9一端，整流单元第二输出端同时连接至第十电阻R10一端与地端；第九电阻R9另一端、第十电阻R10另一端均连接至第二运算放大器U2正极端；第二运算放大器U2负极端同时连接第十一电阻R11一端与第十二电阻R12一端，第十一电阻R11另一端接地，第十二电阻R12另一端与第十三电阻R13一端均连接至第二运算放大器U2输出端，第十三电阻R13另一端连接至控制器16。
本发明中，电流互感器H1还具有隔离干扰信号的作用。
在市电电流采集模块中，电流互感器H1感应得到的电流通过第八电阻R8转换为正弦波电压信号，正弦波信号通过整流单元转化成直流电压信号后，通过第九电阻R9与第十电阻R10分压后输入到第二运算放大器U2正极端，第十二电阻R12为反馈电阻，第十一电阻R11与第十二电阻R12组成电压并联正反馈，保证第二运算放大器U2输出信号的有效性，第十三电阻R13为输出限流电阻。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种微波电源故障诊断装置，其特征在于，所述故障诊断装置包括温度采集模块、阳极电压采集模块、阳极电流采集模块、市电电流采集模块、输入/输出模块、控制器、供电模块；其中，
温度采集模块，用于将采集得到的微波电源内部的变压器实时温度发送至控制器；
阳极电压采集模块，用于将采集得到的微波电源输出到微波源两端的阳极实时电压发送至控制器；
阳极电流采集模块，用于将采集得到的微波电源输出到微波源的阳极实时电流发送至控制器；
市电电流采集模块，用于将采集得到的微波电源内部的变压器原边实时电流发送至控制器；
输入/输出模块，用于通过微波电源，将第一设定市电电流、第二设定市电电流、市电电流设定变化量、阳极设定负高压、阳极设定电流、变压器设定温度、微波电源第一设定功率、微波电源第二设定功率、微波电源第三设定功率发送至控制器；还用于将来自控制器的微波电源停止供电指令、微波电源二极管短路故障信号、微波电源二极管断路故障信号、微波电源电容击穿故障信号、微波电源电容断路故障信号、微波电源变压器原边断路信号、微波电源变压器次边断路信号、微波电源变压器短路信号发送至微波电源；
控制器，用于存储输入/输出模块发送的第一设定市电电流、第二设定市电电流、市电电流设定变化量、阳极设定负高压、阳极设定电流、变压器设定温度、微波电源第一设定功率、微波电源第二设定功率、微波电源第三设定功率；根据市电电流采集模块发送的变压器原边实时电流获取并存储微波电源实时功率、市电电流实时变化量；对温度采集模块发送的变压器实时温度与变压器设定温度进行比较，对阳极电压采集模块发送的阳极实时电压与阳极设定负高压进行比较，对阳极电流采集模块发送的阳极实时电流与阳极设定电流进行比较，对市电电流采集模块发送的变压器原边实时电流与第一设定市电电流进行比较，对市电电流采集模块发送的变压器原边实时电流与第二设定市电电流进行比较，对市电电流实时变化量与市电电流设定变化量进行比较，对微波电源实时功率与微波电源第一设定功率进行比较，对微波电源实时功率与微波电源第二设定功率进行比较：当变压器实时温度大于变压器设定温度时，向输入/输出模块发送微波电源停止供电指令；当阳极实时电压大于阳极设定负高压、变压器原边实时电流小于第一设定市电电流、阳极实时电流为零且微波电源实时功率小于微波电源第一设定功率时，向输入/输出模块发送微波电源二极管短路故障信号；当阳极实时电压大于阳极设定负高压、变压器原边实时电流小于第一设定市电电流、阳极实时电流小于阳极设定电流且微波实时功率小于微波电源第二设定功率时，向输入/输出模块发送微波电源二极管断路故障信号；当市电电流实时变化量大于市电电流设定变化量时，向输入/输出模块发送微波电源电容击穿故障信号与微波电源停止供电指令；当阳极实时电压为零、阳极实时电流为零、变压器原边实时电流小于第二设定市电电流且微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率时，向输入/输出模块发送微波电源电容断路故障信号；当微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率、阳极实时电压为零、阳极实时电流为零且变压器原边实时电流为零时，向输入/输出模块发送微波电源变压器原边断路信号；当微波电源实时功率小于微波电源第三设定功率、阳极实时电压为零、阳极实时电流为零且变压器原边实时电流小于第一设定市电电流时，向输入/输出模块发送微波电源变压器次边断路信号；当市电电流实时变化量大于市电电流设定变化量时，向输入/输出模块发送微波电源变压器短路信号与微波电源停止供电指令；
供电模块，用于对温度采集模块、控制器、阳极电压采集模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的微波电源故障诊断装置，其特征在于，所述第一设定市电电流为2安培，第二设定市电电流为1安培，所述市电电流设定变化量为10毫秒内市电电流上升至50安培，所述阳极设定负高压为2100伏特，所述阳极设定电流为150毫安，所述变压器设定温度为150℃，所述微波电源第一设定功率为350瓦特，所述微波电源第二设定功率为300瓦特，所述微波电源第三设定功率为100瓦特。
3.根据权利要求1所述的微波电源故障诊断装置，其特征在于，所述阳极电压采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一运算放大器；其中，
第一电阻一端与微波电源二极管阳极连接，第一电阻另一端均连接至第二电阻一端与第三电阻一端，第二电阻另一端接地；第三电阻另一端连接至第一运算放大器负极端，第一运算放大器正极端连接第四电阻一端，第五电阻一端连接第一运算放大器负极端，第五电阻另一端连接第一运算放大器输出端，第一运算放大器输出端还连接第六电阻一端，第六电阻另一端连接至所述控制器；第四电阻另一端接地。
4.根据权利要求1所述的微波电源故障诊断装置，其特征在于，所述阳极电流采集模块包括第一二极管、第七电阻；其中，
第一二极管一端连接微波电源二极管，第一二极管另一端同时连接至所述控制器与第七电阻一端，第七电阻另一端接地。
5.根据权利要求1所述的微波电源故障诊断装置，其特征在于，所述市电电流采集模块包括电流互感器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第二运算放大器与整流单元；其中，
电流互感器原边两端连接至微波电源变压器原边，电流互感器次边两端连接至整流单元两个输入端，第八电阻并联于电流互感器次边两端；整流单元第一输出端连接第九电阻一端，整流单元第二输出端同时连接至第十电阻一端与地端；第九电阻另一端、第十电阻另一端均连接至第二运算放大器正极端；第二运算放大器负极端同时连接第十一电阻一端与第十二电阻一端，第十一电阻另一端接地，第十二电阻另一端与第十三电阻一端均连接至第二运算放大器输出端，第十三电阻另一端连接至控制器。
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| CN109287020A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-29 | 四川蔚宇电气有限责任公司 | 一种用于提升微波输出稳定性的微波源系统及方法 |
| CN112964946A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 昆明理工大学 | 一种基于多尺度小波变换的大功率微波加热系统微波源的故障检测方法 |
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