CN204631180U - 一种并联晶闸管漏电流检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种并联晶闸管漏电流检测装置及系统，装置包括电流传感器、上位机和下位机。电流传感器与晶闸管串联，检测晶闸管阳极和阴极之间的漏电流。下位机与电流传感器相连，采集电流传感器上传的电流值，并将电流值数据上传至上位机。当整流器正常工作时，电流传感器关闭。当需要对整流器进行检查时，断开变压器、负载与整流器的连接，短接整流器的交流输入端、直流输出端。利用直流耐压机对整流器交流输入端和直流输出端之间施加直流电压，通过监测晶闸管的微电流判断其性能是否下降。本实用新型能够解决现有检测方式需要将所有晶闸管元件逐个拆除并一一检测，耗费大量时间和人力成本，且整流器重新开机后工作性能无法保证的技术问题。

Description

一种并联晶闸管漏电流检测装置及系统

技术领域

    本实用新型涉及一种检测装置及系统，尤其是涉及一种应用于电力电子技术领域大功率整流装置中的并联晶闸管漏电流检测装置及系统。

背景技术

在现代电力电子工业中，晶闸管器件得到了广泛的运用，特别是在大功率整流装置中，为了满足大电流输出的要求，经常采用多个晶闸管并联的电路。并联晶闸管电路主要用于大功率整流器，而大功率整流器主要运用于氯碱化工或者有色金属冶炼行业。由于大功率的整流装置一般用于化工或者有色金属冶炼行业，属于要求全年无休长期工作的设备，所以要求并联的晶闸管元件要时刻保持在正常的工作状态。随着市场规模的扩大，厂家对整流器的稳定性要求越来越高，都希望整流器能无故障的长期运行，因为如果其中有一个元件发生损坏就将导致整个整流器系统的停机，一旦因为元件故障出现停机事故就将直接耽误生产，从而使造成的经济损失将远远超过一台整流器的价值。所以需要使用者定期地对整流器内的所有晶闸管进行一次检测，找出其中由于长期工作发生性能下降的元件并进行更换。因此，厂家通常需要定期的对每一台整流器进行元件性能检测。

传统的检测方案是将整流器内所有与晶闸管相连的金属母排拆除，保证所有并联的晶闸管都独立出来，然后对每一个晶闸管都进行耐压检测，通过测量通过晶闸管的泄漏电流来得到晶闸管是否性能发生下降。有时，由于整流器厂家设计上缺乏考虑，还需要将所有的晶闸管元件都拆除下来，一个个地进行检测，并通知整流器厂家安排专业的人员进行重新配对安装。可以想象，这种操作模式首先耗费了大量的时间和人力成本，其次整流器重新开机后其工作性能无法完全保证。在整流装置中，为满足大电流输出的要求，采用大量并联的晶闸管元件。晶闸管元件并联工作在大电流区域时，由于受到并联支路阻抗的差异、并联元件通态( 正向) 伏安特性的差异等原因，造成并联器件稳态及瞬态电流分配的不均。臂元件均流度、整流臂间均流度是考核整流装置的重要技术指标，所以在目前的整流器行业内，通常是采用的均流仪来对整流器内每一个晶闸管的电流进行检测。均流仪只具备均流检测功能，虽然均流仪电流传感器的检测范围一般是1～6kA，但是其传感器的检测精度是1A，远不能达到晶闸管漏电流检测的精度要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种并联晶闸管漏电流检测装置，能够解决现有检测方式需要将所有晶闸管元件逐个拆除并一一检测，耗费大量时间和人力成本，且整流器重新开机后工作性能无法保证的技术问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种并联晶闸管漏电流检测装置的技术实现方案，并联晶闸管漏电流检测装置，用于对整流器中若干个并联的晶闸管进行漏电流检测，所述装置包括：电流传感器、上位机和下位机。所述电流传感器与所述晶闸管串联，检测所述晶闸管阳极和阴极之间的漏电流。所述下位机与所述电流传感器相连，所述下位机采集所述电流传感器上传的电流值，并将电流值数据上传至所述上位机。

优选的，当所述整流器正常工作时，所述整流器的交流输入端与变压器相连，所述整流器的直流输出端与负载相连，所述电流传感器处于关闭状态。

优选的，当需要对所述整流器进行检查时，所述整流器与变压器之间交流输入母线的连接断开，所述整流器的交流输入端短接，所述整流器与负载之间直流输出母线的连接断开，所述整流器的直流输出端短接，通过直流耐压机对所述整流器的交流输入端和直流输出端之间施加不超过所述晶闸管额定电压的直流电压，通过监测所述晶闸管的微电流判断所述晶闸管是否出现性能下降。

优选的，所述电流传感器的电流检测范围为0～1000mA，精度为1mA。

优选的，所述上位机采用工控机，用于与所述下位机进行通讯。

优选的，所述下位机对多路电流传感器的模拟量信号进行采集并计算后上传至所述上位机。

优选的，所述电流传感器采用开环式霍尔传感器或闭环式霍尔传感器。

优选的，所述电流传感器包括磁芯和霍尔元件，所述磁芯环绕在与所述晶闸管相连的导线周围，在导线四周产生的磁场通过所述磁芯聚集感应至所述霍尔元件上，所述霍尔元件向信号放大电路输出电流信号。

本发明还另外具体提供了一种并联晶闸管漏电流检测系统的技术实现方案，并联晶闸管漏电流检测系统，包括：整流器和如上所述的漏电流检测装置，所述整流器包括若干个相互并联的晶闸管。所述电流传感器与所述晶闸管串联，用于检测所述晶闸管阳极和阴极之间的漏电流。

优选的，所述系统还包括直流耐压机，当需要对所述整流器进行检查时，在所述整流器的交流输入端和直流输出端之间连接直流耐压机。

通过实施上述本实用新型提供的并联晶闸管漏电流检测装置及系统，具有如下有益效果：

（1）本实用新型无需对所有晶闸管元件逐个拆除并一一检测，可以实现整流器并联晶闸管漏电流的在线随时检测，节约了大量时间和人力成本，且整流器重新开机后的工作性能能够得到充分的保证；

（2）本实用新型具备检测并联晶闸管电路中通过每一个晶闸管微小电流的能力，电流传感器探头具备微电流检测功能，检测精度能够充分满足晶闸管漏电流检测的精度要求，从而能够方便地发现性能下降的晶闸管元件；

（3）本实用新型具备其他电流检测仪不具备的检测微小电流的能力，能够在对大型整流器进行元件检测时，方便工作人员操作，并提供微电流检测数据，从而能够方便地发现性能下降的元件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本实用新型并联晶闸管漏电流检测装置一种具体实施方式的电路拓扑结构示意图；

图2是本实用新型并联晶闸管漏电流检测装置的检测原理示意图；

图3是本实用新型并联晶闸管漏电流检测装置中电流传感器的检测电路原理图；

图中：1-整流器，2-电流传感器，3-晶闸管，4-上位机，5-下位机，6-交流输入母线，7-直流输出母线，8-变压器，9-直流耐压机，10-负载，21-磁芯，22-霍尔元件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1至附图3所示，给出了本实用新型并联晶闸管漏电流检测装置及系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1所示，一种并联晶闸管漏电流检测装置的具体实施例，用于对整流器1中若干个并联的晶闸管3进行漏电流检测，装置包括：电流传感器2、上位机4和下位机5。电流传感器2与晶闸管3串联，检测晶闸管3阳极和阴极之间的漏电流。下位机5与电流传感器2相连，下位机5采集电流传感器2上传的电流值，并将电流值数据上传至上位机4。

整流器1采用多个晶闸管并联的标准三相桥式结构。当整流器1正常工作时，整流器1的交流输入端与变压器8相连，整流器1的直流输出端与负载10相连，电流传感器2处于关闭状态。如附图2所示，当需要对整流器1进行检查时，切断整流器1与变压器8之间交流输入母线6的连接，将整流器1的交流输入端短接，并切断整流器1与负载10之间直流输出母线7的连接，将整流器1的直流输出端短接，通过直流耐压机9对整流器1的交流输入端和直流输出端之间施加不超过晶闸管3额定电压的直流电压，通过监测晶闸管3的微电流判断晶闸管3是否出现性能下降。

本实用新型上述具体实施例描述的并联晶闸管漏电流检测装置通过在每一个晶闸管3的电路中设计一个微电流传感器（即电流传感器2）的方式检测每一个晶闸管3的漏电流。在整流器1正常工作时，这些微电流传感器都处于关闭状态，当需要对整流器1进行定期检查时，只需要切断整流器1与变压器8之间交流输入母线6的连接，同时切断整流器1与负载10之间的正、负直流输出母线7的连接。通过将整流器1的交流输入端短接，同时也将整流器1的直流输出端短接，通过直流耐压机9对交流输出端和直流输出端之间施加不超过晶闸管额定电压的直流电压，就可以通过电流传感器2中的微电流检测单元方便地一次性检测每一个晶闸管3的微电流，从而可以判断哪一个晶闸管3出现了性能的下降，从而将其更换，保证整个整流器1工作的稳定性。

作为本实用新型一种较佳的具体实施例，电流传感器2的电流检测范围进一步为0～1000mA，精度进一步为1mA。上位机4采用工控机，用于与下位机5进行通讯，并方便技术及工艺人员在机房内对所有整流器1的工作状态进行监测。下位机5具有多通道模拟量信号采集功能，对多路电流传感器2的模拟量信号进行采集和检测并计算后将数据上传至上位机4。

如附图3所示，为电流传感器2的检测电路原理图，与一般的电流传感器不同，本实用新型中配置的电流传感器分辨率为1mA，可以测量通过磁环的微电流，用于对晶闸管元件的性能检测。电流传感器2可以采用开环式霍尔传感器或闭环式霍尔传感器，如附图3所示采用的是开环式结构的霍尔传感器。电流传感器2包括磁芯21和霍尔元件22，磁芯21环绕在与晶闸管3相连的导线周围，当导线通过电流Ip时，在导线四周产生磁场，导线四周产生的磁场大小与流过导线的电流Ip成正比。磁场通过磁芯21聚集感应至霍尔元件22上并使其有一电压信号U输出，霍尔元件22向信号放大电路输出电流信号。信号放大电路包括电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器A1。这一信号经信号放大电路放大后直接输出，信号放大电路输出的信号准确反映了导线电流Ip的输出情况。

如附图2所示，一种并联晶闸管漏电流检测系统的具体实施例，包括：整流器1和如上所述的漏电流检测装置，整流器1包括若干个相互并联的晶闸管3。电流传感器2与晶闸管3串联，用于检测晶闸管3阳极和阴极之间的漏电流。

系统还包括直流耐压机9，当需要对整流器1进行检查时，在整流器1的交流输入端和直流输出端之间连接直流耐压机9。

通过实施本实用新型具体实施例描述的并联晶闸管漏电流检测装置及系统，能够达到以下技术效果：

（1）本实用新型具体实施例描述的并联晶闸管漏电流检测装置及系统无需对所有晶闸管元件逐个拆除并一一检测，可以实现整流器并联晶闸管漏电流的在线随时检测，特别适用于大功率的整流器，节约了大量时间和人力成本，且整流器重新开机后的工作性能能够得到充分的保证；

（2）本实用新型具体实施例描述的并联晶闸管漏电流检测装置及系统具备检测并联晶闸管电路中通过每一个晶闸管微小电流的能力，电流传感器探头具备微电流检测功能，检测精度能够充分满足晶闸管漏电流检测的精度要求，从而能够及时发现性能下降的晶闸管元件；

（3）本实用新型具体实施例描述的并联晶闸管漏电流检测装置及系统具备其他电流检测仪不具备的检测微小电流的能力，能够在对大型整流器进行元件检测时，方便工作人员操作，并提供微电流检测数据，从而能够方便地发现性能下降的元件；

（4）本实用新型具体实施例描述的并联晶闸管漏电流检测装置及系统通过下位机收集所有晶闸管的漏电流信号，上传至上位机，并随时判断晶闸管的性能状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：所述装置对整流器（1）中若干个并联的晶闸管（3）进行漏电流检测，所述装置包括电流传感器（2）、上位机（4）和下位机（5）；所述电流传感器（2）与所述晶闸管（3）串联，检测所述晶闸管（3）阳极和阴极之间的漏电流；所述下位机（5）与所述电流传感器（2）相连，所述下位机（5）采集所述电流传感器（2）上传的电流值，并将电流值数据上传至所述上位机（4）。

2.根据权利要求1所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：当所述整流器（1）正常工作时，所述整流器（1）的交流输入端与变压器（8）相连，所述整流器（1）的直流输出端与负载（10）相连，所述电流传感器（2）处于关闭状态。

3.根据权利要求1所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：当需要对所述整流器（1）进行检查时，所述整流器（1）与变压器（8）之间交流输入母线（6）的连接断开，所述整流器（1）的交流输入端短接，所述整流器（1）与负载（10）之间直流输出母线（7）的连接断开，所述整流器（1）的直流输出端短接，通过直流耐压机（9）对所述整流器（1）的交流输入端和直流输出端之间施加不超过所述晶闸管（3）额定电压的直流电压，通过监测所述晶闸管（3）的微电流判断所述晶闸管（3）是否出现性能下降。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：所述电流传感器（2）的电流检测范围为0～1000mA，精度为1mA。

5.根据权利要求4所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：所述上位机（4）采用工控机，用于与所述下位机（5）进行通讯。

6.根据权利要求5所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：所述下位机（5）对多路电流传感器（2）的模拟量信号进行采集并计算后上传至所述上位机（4）。

7.根据权利要求1-3、5、6中任一项所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：所述电流传感器（2）采用开环式霍尔传感器或闭环式霍尔传感器。

8.根据权利要求7所述的并联晶闸管漏电流检测装置，其特征在于：所述电流传感器（2）包括磁芯（21）和霍尔元件（22），所述磁芯（21）环绕在与所述晶闸管（3）相连的导线周围，在导线四周产生的磁场通过所述磁芯（21）聚集感应至所述霍尔元件（22）上，所述霍尔元件（22）向信号放大电路输出电流信号。

9.一种并联晶闸管漏电流检测系统，其特征在于：包括整流器（1）和如权利要求1至8中任一项所述的漏电流检测装置，所述整流器（1）包括若干个相互并联的晶闸管（3）；所述电流传感器（2）与所述晶闸管（3）串联，用于检测所述晶闸管（3）阳极和阴极之间的漏电流。

10.根据权利要求9所述的并联晶闸管漏电流检测系统，其特征在于：所述系统还包括直流耐压机（9），当需要对所述整流器（1）进行检查时，在所述整流器（1）的交流输入端和直流输出端之间连接直流耐压机（9）。