CN204615621U - 故障信号的识别电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种故障信号的识别电路，包括：三极管、上拉电阻、比较器和滤波单元；其中，三极管的基极为故障信号的输入端，集电极与滤波单元连接后与比较器的正相输入端连接，发射极接地；上拉电阻的一端连接至直流电源，另一端与比较器的正相输入端连接；比较器的反相输入端的电压值为设定电压，比较器的输出端为故障信号的识别电路的输出端。本实用新型的技术方案实现对电路单元中故障信号进行正确识别。

Description

故障信号的识别电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种故障信号的识别电路。

背景技术

集电极开路又名“开集级电路”或“OC门”，在现有电力电子技术中，集电极开路信号常常作为电路单元发生故障时的触发信号传输至相应的控制器，以使控制器获知电路单元的故障情况。

在风电变流器应用中，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)驱动工作发生故障时会产生IGBT故障信号，此故障信号通常会触发产生为一个集电极开路信号。此集电极开路信号需要经过变流器柜内的长线传输，最终送入变流器的控制器中，由控制器识别此故障信号。因此，需要保证控制器对IGBT故障信号能够进行可靠且不受干扰的正确识别。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种故障信号的识别电路，以实现对电路单元中故障信号进行正确识别。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种故障信号的识别电路，包括：三极管、上拉电阻、比较器和滤波单元；所述三极管的基极为故障信号的输入端，集电极与所述滤波单元连接后与所述比较器的正相输入端连接，发射极接地；所述上拉电阻的一端连接至直流电源，另一端与所述比较器的正相输入端连接；所述比较器的反相输入端的电压值为设定电压，所述比较器的输出端为所述故障信号的识别电路的输出端。

如上所述的故障信号的识别电路，所述滤波单元包括：滤波电阻和滤波电容；所述三极管的集电极通过所述滤波电阻连接至所述比较器的正相输入端；所述滤波电容的一端连接在所述滤波电阻与所述比较器的正相输入端之间的支路上，另一端接地。

如上所述的故障信号的识别电路，还包括：第一调节电阻和第二调节电阻；所述第一调节电阻和所述第二调节电阻串联后，一端的电压值 为参考电压，另一端接地；所述比较器的反相输入端连接所述第一调节电阻和所述第二调节电阻之间的电路。

本实用新型实施例提供的故障信号的识别电路，在对故障信号触发的集电极开路信号经长线传输后，利用上拉电阻对集电极开路信号进行上拉放大，然后输入比较器，与设定电压比较后完成对其的识别；同时在集电极开路信号经长线传输后，还利用滤波单元对信号进行滤波，保证信号在稳定范围内利于后期识别。

附图说明

图1为本实用新型提供的故障信号的识别电路一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的故障信号的识别电路另一个实施例的结构示意图。

附图标号说明

1-比较器、2-滤波单元、R1-上拉电阻、R2-滤波电阻；R3-第一调节电阻、R4-第二调节电阻；C-滤波电容、Vp-直流电源、Vset-设定电压、Vin-比较器1的输入信号、Q1-三极管、Vref-参考电压。 

具体实施方式

本实用新型的实施例将滤波单元、上拉电阻与比较器相结合，实现对故障信号触发的集电极开路信号进行有效识别。

实施例一

图1为本实用新型提供的故障信号的识别电路的结构示意图，该电路可集成在风电变流器的控制器中，可实现对IGBT功率模块中故障信号的控制识别。如图1所示，该故障信号的识别电路具体包括：三极管Q1、上拉电阻R1、比较器1和滤波单元2。其中，三极管Q1的基极为故障信号的输入端，集电极与滤波单元2连接后与比较器1的正相输入端连接，发射极接地；

上拉电阻R1的一端连接至直流电源Vp，另一端与比较器1的正相输入端连接；

比较器1的反相输入端的电压值为设定电压Vset，该设定电压Vset的实现方式可以根据需要设置，比如直接将比较器1的反相输入端连接一个输出电压值为设定电压Vset的电压源，当然也可以采用其他的方式， 具体可以参见图2，比较器1的输出端为故障信号的识别电路的输出端。

本实用新型实施例所示电路的工作场景及原理是：如图1所示，风电变流器中，三极管Q1在如IGBT驱动本身无故障时，三极管Q1基极的输入信号为逻辑高电平时，可作为基极驱动信号驱动三极管Q1导通，从而三极管Q1的集电极输出为逻辑低电平。当IGBT驱动产生故障时，三极管Q1基极的输入信号为逻辑低电平，对应的使得三极管Q1关断，三极管Q1处于集电极开路状态。

集电极开路信号作为IGBT驱动产生故障时触发的电路信号输出，经滤波单元2的滤波后得到输入至比较器1的正相输入端“+”的输入信号Vin，同时，如图1所示，集电极开路信号经上拉电阻R1连接至直流电源Vp，可提高其抗干扰能力。

输入信号Vin进入比较器1后，与输入比较器1的反相输入端“-”的设定电压Vset进行比较。当Vin>Vset时，比较器1输出逻辑高电平；当输入信号Vin<设定电压Vset时，比较器1输出逻辑低电平。

具体地，当图1中三极管Q1导通，集电极输出为逻辑低电平时，输入信号Vin的值为0；当三极管Q1关断，集电极输出为开路信号时，直流电源Vp通过上拉电阻R1会将输入信号Vin的值上拉到一定电压值(通常输入信号Vin的值接近直流电源Vp的电压值)。通过合理设置设定电压Vset，使其介于直流电源Vp的电压值与0之间，进而使Vin>Vset时，比较器1输出逻辑高电平；当Vin<Vset时，比较器1输出逻辑低电平；由此可确定三极管Q1集电极的输出信号状态，识别IGBT的基极输入信号状态，进而判断出IGBT驱动电路是否发生故障。

进一步的，如图2所示，上述滤波单元2可包括：滤波电阻R2和滤波电容C；其中，三极管Q1的集电极通过滤波电阻R2连接至比较器1的正相输入端；滤波电容C的一端连接在滤波电阻R2与比较器1的正相输入端之间的支路上，另一端接地。上述由滤波电阻R2和滤波电容C组成的RC滤波回路构成了滤波单元2，可对三极管Q1关断时产生的集电极开路信号进行高频滤波，以滤除在如长线电缆上因外界电路辐射等产生的高频信号，保证输入信号Vin稳定。同时，为了保证上拉电阻R1对输入信号Vin的上拉效果，这里设置上拉电阻R1要远大于滤波电阻R2，如R1为千欧级，R2为百欧或十欧级。

进一步的，在图2所示电路中，还可包括：第一调节电阻R3和第二调节电阻R4；其中，第一调节电阻R3和第二调节电阻R4串联后，一端的电压值为参考电压Vref(具体可以将第一调节电阻R3的一端连接一个电压值为参考电压Vref的电压源)，另一端接地；参考电压Vref经调节电阻R3和调节电阻R4分压产生的分压信号可作为上述的设定电压Vset，即Vset＝(Vref*R4)/(R3+R4)。这样，通过改变第一调节电阻R3和第二调节电阻R4的比例大小，可以对设定电压Vset进行更改设定。

在实际应用场景中，上述三极管Q1也可用场效应管代替，对应的集电极开路信号为漏极开路信号。

本实用新型实施例提供的故障信号的识别电路，包括：三极管、上拉电阻、比较器和滤波单元；其中，三极管的基极为故障信号的输入端，集电极与所述滤波单元连接后与比较器的正相输入端连接，发射极接地；上拉电阻的一端连接至直流电源Vp，另一端与比较器的正相输入端连接；比较器的反相输入端的电压值为设定电压Vset，比较器的输出端为故障信号的识别电路的输出端。该方案在对故障信号触发的集电极开路信号经如长线传输后，利用上拉电阻对集电极开路信号进行上拉放大，然后输入比较器，与设定电压Vset比较后完成对故障状态的识别。在集电极开路信号经长线传输后，利用滤波单元对信号进行滤波，以滤除高频信号，保证信号在稳定范围内利于后期识别。同时，通过第一调节电阻及第二调节电阻对参考电压Vref进行分压产生得到设定电压Vset，使得设置Vset更加灵活。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种故障信号的识别电路，其特征在于，包括：三极管(Q1)、上拉电阻(R1)、比较器(1)和滤波单元(2)；

所述三极管(Q1)的基极为故障信号的输入端，集电极与所述滤波单元(2)连接后与所述比较器(1)的正相输入端连接，发射极接地；

所述上拉电阻(R1)的一端连接至直流电源(Vp)，另一端与所述比较器(1)的正相输入端连接；

所述比较器(1)的反相输入端的电压值为设定电压(Vset)，所述比较器(1)的输出端为所述故障信号的识别电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的故障信号的识别电路，其特征在于，所述滤波单元(2)包括：滤波电阻(R2)和滤波电容(C)；

所述三极管(Q1)的集电极通过所述滤波电阻(R2)连接至所述比较器(1)的正相输入端；

所述滤波电容(C)的一端连接在所述滤波电阻(R2)与所述比较器(1)的正相输入端之间的支路上，另一端接地。

3.根据权利要求1或2所述的故障信号的识别电路，其特征在于，还包括：第一调节电阻(R3)和第二调节电阻(R4)；

所述第一调节电阻(R3)和所述第二调节电阻(R4)串联后，一端的电压值为参考电压(Vref)，另一端接地；

所述比较器(1)的反相输入端连接所述第一调节电阻(R3)和所述第二调节电阻(R4)之间的电路。