CN205484696U - 一种通用型十二相整流桥故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种通用型十二相整流桥故障检测装置。它包括AD采样电路、数字信号处理器、显示屏、第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输入端分别通过分压电阻连接十二相整流桥，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的控制端均连接数字信号处理器的控制端，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输出端分别通过隔离运放及光耦连接AD采样电路输入端，AD采样电路输出端连接数字信号处理器输入端，数字信号处理器输出端连接显示屏。本实用新型通过AD采样电路采集二极管电压，经过数字信号处理分析数据来判定对应二极管状态，通过显示屏显示各种故障状态，结构简单，操作方便，通用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于整流桥器件故障检测技术领域，具体涉及一种通用型十二相整流桥故障检测装置。
背景技术
现有十二相整流故障检测装置是经51单片机通过电压比较芯片来完成，是一种数字式故检装置，该数字式故检装置通过所匹配电机电压的大小来设计其硬件电路，无法完成市面上大部分电机的检测，不具备通用性。并且数字式故检装置通过LED灯闪烁的颜色来判断对应二极管的状态，无法显示发电机的电压和发电机状态，更无法采集波形和观看历史故障。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种通用型十二相整流桥故障检测装置。
本实用新型采用的技术方案是：一种通用型十二相整流桥故障检测装置，包括AD采样电路、数字信号处理器、显示屏、分别用于采集十二相整流桥上管电压和下管电压的第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器，所述第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输入端分别通过分压电阻连接十二相整流桥，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的控制端均连接数字信号处理器的控制端，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输出端分别通过隔离运放及光耦连接AD采样电路的输入端，AD采样电路的输出端连接数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接显示屏。
本实用新型通过AD采样电路和模拟多路复用器采集二极管电压，经过数字信号处理DSP分析数据来判定对应二极管的状态，并通 过MODBUS协议与显示屏进行通信，通过显示屏来检测显示各种故障状态和设置所匹配电机的参数，结构简单，操作方便，且能够与任意4000V以下电机匹配，通用性强。同时，在检测时通过检测每相与P点之间的电压特征值来判断上管的故障，通过检测每相与N点之间的电压特征值来判断下管的故障，检测结果更准确。
附图说明
图1为通用型十二相整流发电机的接线原理图。
图2为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。
如图1所示为十二相整流发电机的原理图，通过四组三相不可控整流桥并联形成十二相整流，其中U1、V1、W1、U2、V2、W2、U3、V3、W3、U4、V4、W4为四组三相电压，共十二相电压，P、N为整流后的直流电压。
为了更加准确、全面的判断整流二极管故障，对所有可能的故障组合状态进行了仿真后，根据仿真结果分析可知，只要不同时出现所有二极管上管或者所有二极管下管全部断路故障，则通过检测二极管两端的电压波形是可以准确判断二极管故障状态的。实际上，当整流二极管的全部上管或者下管同时发生故障时，整流电路无法形成回路，也就失去了整流功能，故本实用新型实现十二相整流桥故障检测的基本思路是：通过检测每相与P点之间的电压特征值来判断上管的故障，同理，通过检测每相与N点之间的电压特征值来判断下管的故障。具体的故障检测包括二极管断路故障检测、二极管短路故障检测、电机故障检测和电机对应相断线故障检测，具体检测过程如下：
二极管断路故障检测，检测过程为：根据仿真结果分析可知，上管的故障检测值要大于正零偏2V，下管的故障检测值要小于负零偏 -2V，分别对故障上管和故障下管设定一个上管故障检测值G1和下管故障检测值G2。
分别检测十二相整流桥的每相与P点之间的电压波形，采集电压波形一个或多个周期内的所有点数的电压值，将采集到的所有大于正零偏的电压值求和后再取平均值得到上管故障信号值，将上管故障信号值与上管故障检测值G1进行比较，当上管故障信号值大于上管故障检测值时，判断该相的二极管上管出现断路故障；
分别检测十二相整流桥的每相与N点之间的电压波形，采集电压波形一个或多个周期内的所有点数的电压值，将采集到的所有小于负零偏的电压值求和后再取平均值得到下管故障信号值，将下管故障信号值与下管故障检测值进行比较，当下管故障信号值小于下管故障检测值G2时，判断该相的二极管下管出现断路故障。
采集电压波形时，每20us采集一个点，一个周期波形的点数要根据波形频率来定count＝〖10〗^6/20f，当交流频率设置为217Hz时，则一个周期波形的点数为213个点，为了消除因通道改变而引起的抖动，要去除前三个周期采集到的数据，从第四个周期开始采集数据，将采集到的大于(上官)和小于(下管)正、负零偏故障特征值的点分别求和(上管)，将各种和求取采样点数求取平均值，如果平均值与短路和断路故障特征值做比较，判断上下管是否正常，并将各管状态字存入一数组中，等待显示屏请求数据发送。如果显示屏没有发送数据传输命令，下一次的状态字将自动覆盖这组数据。如果程序在运行中显示屏请求采集波形，则程序将采集波形标志位置1，时间中断函数在处于波形采集模式，将采集的波形存于外部RAM中，如果波形采集完成，DSP会发送命令与显示屏，告知波形数据已达到所要求的点数，请求上传，这样数据就一16个字一组来发送。若主控板接收到显示屏修改电机参数命令时，将终端所有操作，等待接收需修改的数据，数据修改完成，程序自动复位，并发送命令来通知显示屏数据修改成功。下述二极管短路故障检测、电机故障检测和电机对应相断线故障检测采集数据的过程与二极管断路故障检测过程相同。
二极管短路故障检测的检测过程为：分别检测十二相整流桥的每相与P点之间的电压波形，当检测的其中一相电压幅值为零时，判断该相的二极管上管出现短路故障；分别检测十二相整流桥的每相与N点之间的电压波形，当检测的其中一相电压幅值为零时，判断该相的二极管下管出现短路故障。
电机故障检测的检测过程为：检测十二相整流桥整流后的PN端电压，若检测的PN端电压小于额定电压的80％或者大于额定电压的20％，则判断为电机故障。
电机对应相断线故障检测的检测过程为：分别检测十二相整流桥的每相与P点之间的电压波形，当检测的其中一相电压幅值为正常值的1/2时，判断该相出现断线故障；分别检测十二相整流桥的每相与N点之间的电压波形，当检测的其中一相电压幅值为正常值的1/2时，判断该相出现断线故障。
如图2所示，为实现上述通用型十二相整流桥故障检测的本实用新型的装置原理框图，包括模拟接口板、主控板和显示屏，模拟接口板的安全电压范围为0～4000VAC，可以与任意4000V以下电机匹配，通用性强；一块主控板可以连接两块模拟板，即可以同时采集两台整流电机的整流桥数据。显示屏主页面显示十二相整流桥的各种状态，包括二极管短路和断路、电机对应相断线、发电机状态、直流侧电压以及装置自检状况。主控板通过232口以MODBUS协议与显示屏通讯、相互交换数据，用户仅需通过显示屏输入电机的额定直流电压、交流频率、断路故障特征值、短路故障特征值、正负零偏，以及所需要采集的点数便可实现对电机十二相整流桥的故障检测。
具体的模拟接口板包括分压电阻、第一模拟多路复用器、第二模拟多路复用器和隔离运放及光耦，主控板包括AD采样电路、数字信号处理器，其中第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输入端分别通过分压电阻连接十二相整流桥，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的控制端均连接数字信号处理器的控制端，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输出端分别通过隔离运放及光耦连 接AD采样电路的输入端，AD采样电路的输出端连接数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接显示屏。
模拟接口板主要负责采集U1、V1、W1、U2、V2、W2、U3、V3、W3、U4、V4、W4、P、N电压信号，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器受数字信号处理器DSP的信号控制通过分压电阻分别分段采集上管电压、下管电压，其中其中直流侧正极与十二相的电压差为上管电压，负极与十二相的压差为下管电压，PN之间的电压为电机经整流后的额定直流电压。采集得到的两路电压信号经高压隔离运放及光耦传输到主控板的AD采样电路中，采样后的电压信号经数字信号处理器DSP运算比较来判断所采集波形对应二极管的状况。数字信号处理器DSP将数据分析后暂存于其ROM中，等待显示屏请求数据，显示屏每50ms请求数字信号处理器DSP发送巡检数据。其中AD采样电路采用常规的AD7606芯片，数字信号处理器为DSP28335。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (1)
1.一种通用型十二相整流桥故障检测装置，其特征在于：包括AD采样电路、数字信号处理器、显示屏、分别用于采集十二相整流桥上管电压和下管电压的第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器，所述第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输入端分别通过分压电阻连接十二相整流桥，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的控制端均连接数字信号处理器的控制端，第一模拟多路复用器和第二模拟多路复用器的输出端分别通过隔离运放及光耦连接AD采样电路的输入端，AD采样电路的输出端连接数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接显示屏。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105676112A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-06-15 | 武汉新能源接入装备与技术研究院有限公司 | 一种通用型十二相整流桥故障检测方法及装置 |
| CN116073832A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-05-05 | 上海励驰半导体有限公司 | 数据处理方法、装置、电子设备及存储介质 |
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