CN2067410U

CN2067410U - 三相晶闸管导通角测量仪

Info

Publication number: CN2067410U
Application number: CN 90212749
Authority: CN
Inventors: 胡英杰; 胡朝田; 沈有良
Original assignee: SUINING POWER CO
Current assignee: SUINING POWER CO
Priority date: 1990-06-09
Filing date: 1990-06-09
Publication date: 1990-12-12

Abstract

本实用新型是三相晶闸管导通角测量仪，由稳压电源、输入信号整形电路、相基脉冲发生电路、逻辑处理电路、三相循环控制电路、测量控制电路、计数显示电路及缺相报警电路组成。测量信号取自负载端，采用锁相倍频技术、数值显示角度。具有测量时不受频率变化影响，测量精度高，直接读数，测量电压30V至250V，电路中无调整点，制作与调试方便等特点。适用于三相半控桥式整流电路的调试、现场监测与缺相报警及维修测量使用。

Description

本实用新型涉及一种电子测量仪器，特别是一种三相晶闸管导通角测量仪。

三相半控桥式整流电路广泛使用于调电压、调电功率的工作场合，如中小型同步电动机、同步发电机、电解与电镀行业等。三相晶闸管是该电路中的关键器件，衡量晶闸管的重要工作指标是导通角。现在主要使用示波器来监测晶闸管导通角，其缺点是不能长期在线监测，无定量数据显示，无报警功能，而且成本高。《晶闸管控制角／导通角测量仪设计》（《电子与仪表》89年3期）所介绍的电路，只能用于对单相晶闸管导通角的测量，不能用于对三相半控桥式整流电路中晶闸管导通角的测量。

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种三相晶闸管导通角测量仪，实现对三相晶闸管导通角的在线循环监测（也可固定监测某一相信号），提供缺相报警信号，以保证设备安全可靠运行。并为调试及维修三相半控桥式整流电路设备提供一种测量使用方便、读数直观、测量精确，测量电压范围宽的测量仪器。

本实用新型是这样实现的：三相晶闸管导通角测量仪由稳压电源、输入信号整形电路、相基脉冲发生电路、逻辑处理电路、三相循环控制电路、测量控制电路、计数显示电路、以及缺相报警电路组成。测量基准脉冲采用锁相倍频技术，使测量结果不受频率变化影响，以提高测量精确度。用数码管直接显示导通角角度，以便直观读数。用逻辑处理电路（或阻容移相电路）将三相180°脉宽信号处理为与各自后沿同步的正半周宽度为120°的同步信号，并从负载波形中选出各自对应的晶闸管导通角脉宽信号。用三相循环控制电路循环监测（也可固定监测某一相）晶闸管信号。测量信号取自负载端，以便正确显示负载状态。在信号输入端采用了削波、限幅、放大、整形电路，使其测量电压范围为30v－250v，不用换挡。测量角度范围为0°－120°。采用三组异或门、与门、与非门组成逻辑处理电路。采用电子摸拟开关、三进制计数器、二进制计数器组成三相循环控制电路。设置有缺相报警电路，采用单稳电路控制继电器进行缺相报警。在三相半控桥式整流电路的负载端，三相晶闸管的导通信号是组合在一起的（见图3中波形L）。由逻辑处理电路将其准确地区分为A、B、C三相晶闸管的导通角脉宽信号。其区分过程是：先对三相交流电压信号整形为方波，取其正半周（即180°相位角），经逻辑处理，分为三相分别与各自信号后沿同步的、正半周宽度为120°相位角的方波信号（见图3中波形g－l）。用这个方波信号从负载波形上找出各自对应的三相导通角脉宽作为测量信号，再由电子开关完成三相信号的循环转换，以达到循环测量三相晶闸管导通角。将其循环转换开关断开，又能固定监测某一相。

本实用新型相比现有技术具有能对三相半控桥式整流电路中的三相晶闸管导通角进行在线循环监测，也可固定监测某一相信号；测量信号直接取自负载端，能正确监测显示负载状态；测量时不受频率变化影响，测量精确；直接读数，测量电压30v至250v，电路中无调整点，制作与调试方便等特点。适用于三相半控桥式整流电路中对晶闸管的现场监测与缺相报警以及维修时的准确测量调试工作点使用。

本实用新型以下将结合附图中的实施例进一步描述：

图1为原理方框图，图2为电器原理图，图3为波形图。

由原理方框图图1，本实用新型由稳压电源、输入信号整形电路、相基脉冲发生电路、逻辑处理电路、三相循环控制电路、测量控制电路、计数显示电路及缺相报警电路构成。

实施例（图2）中，M为被监测的三相（A、B、C）半控桥式整流电路，vDD为＋5v电源，T1为自检档，T2为测量档，IC1A、IC1B、IC1C、IC1D为电压比较器，IC2A、IC2B、IC2C为异或门，IC3A、IC3B、IC3C为与门，IC4A、IC4B、IC4C为与非门，IC5A、IC5B、IC5C、IC5D为非门，IC6为四路电子摸拟开关，IC7为三进制计数器，IC8为数字锁相环电路，IC9为十进制计数器，IC10、IC11为六进制计数器，IC12A、IC12B、IC12C为与非门，IC13A、IC13B为双D触发器，IC14为十二级二进制计数器，IC₁₅为三位BCD十进制计数、显示组合件，D1－D8、D12、D13为二极管；D9、D10、D11分别为绿、红、黄发光二极管，BG1为NPN三极管，BG2为PNP三极管，R1－R20为电阻，C1－C6为电容，B1、B2、B3为同步变压器，J为直流继电器，K1A、K1B、K1C为三刀双掷开关，K2为转换开关。电压比较器IC1A、IC1B、IC1C、IC1D选用集成块LM339，异或门IC2A、IC2B、IC2C选用集成块4070，与门IC3A、IC3B、IC3C选用集成块4081，与非门IC4A、IC4B、IC4C、IC12A、IC12B、IC12C选用集成块4011，非门IC5A、IC5B、IC5C、IC5D选用集成块4069，四路电子摸拟开关IC6选用集成块4066，三进制计数器IC7选用集成块4017，数字锁相环电路IC8选用集成块4046，十进制计数器IC9选用集成块74LS90，六进制计数器IC10、IC11选用集成块74LS92，双D触发器IC13A、IC13B选用集成块4013，十二级二进制计数器IC14选用集成块4040，三位BCD码十进制计数、显示组合件IC15选用组合电路件LCL331，二极管D1－D8、D12、D13选用4001二极管，三极管BG1选用NPN型9014三极管，三极管BG2选用PNP型9012三极管，电阻R1为10K、R2为220K、R3－R9为15K、R10为330欧姆、R11、R12为51K、R13为5.6K、R14为220K、R15为27K、R16、R17为51K、R18为100K、R19为220K、R20为5.6K，电容C1为4.7uf、C2为0.22uf，C3为560P、C4、C5为470P、C6为10uf，同步变压器B1、B2、B3选用初级240v，次级36v，功率≤3W的普通变压器，直流继电器J选用D2－100、DC6v。输入信号整形电路由IC1A、IC1B、IC1C、IC1D组成，逻辑处理电路由IC2A、IC2B、IC2C、IC3A、IC3B、IC3C、IC4A、IC4B、IC4C组成，相基脉冲发生电路由IC8、IC9、IC10、IC11组成，三相循环控制电路由IC6、IC7、IC14组成，测量控制电路由IC12A、IC12B、IC12C、IC13A、IC13B组成，计数显示电路由组合电路LCL331构成，BG1、BG2、IC5D和继电器J构成缺相报警电路。

测量信号从三相半控桥式整流电路中的负载端取出，经电阻R2限流后，二极管D7、D8双向限幅，由IC1D电压比较器整形为代表三相导通角脉宽的方波信号。见图3中波形J。三相同步变压器B1、B2、B3接成△／Y－11型，其次级输出信号通过电阻R3－R5后，分别经二极管D1与D2、D3与D4、D5与D6双向限幅，再由三只电压比较器IC1A、IC1B、IC1C整形为三相对称方波信号，其波形见图3中的a－c。这三相对称方波信号再经逻辑处理电路IC2（IC2A、IC2B、IC2C）、IC3（IC3A、IC3B、IC3C）与IC4（IC4A、IC4B、IC4C）进行逻辑运算处理，得到与各自180°信号的后沿同步的、宽度为120°的同步信号，其波形见图3中的g－i。最后从负载信号上选出各自对应的导通角脉宽作为被测信号。被测信号波形见图3中a₀－c₀。三相被测信号（a₀、b₀、c₀）接电子开关IC6的三个输入端，三个输出端并在一起，进入测量电路。现假设三进制计数器IC7的脚4输出为高电平，并IC13B的Q端也为高电平，则被测信号a₀进入测量电路。其下降沿信号由IC12A反向后，使IC13A组成的R－S触发器置1，打开IC12C组成的计数闸门，允许计数信号通过，计数电路IC15计数。当a₀信号的上升沿到来时，经IC12A和IC12B两次倒相，使IC13A置零，封锁住计数闸门IC12C。同时，IC13A的 Q端输出高电平，经电容C4、电阻R16微分后，将IC13B置零，封锁住信号闸门IC12A，从而完成一个测量周期。50HZ的被测信号，由IC14六级二分频，延时1.28秒后，从Q6端（脚2）输出一个高电平信号，经电容C5、电阻R17微分后，给IC13B置1，打开信号闸门IC12A，此微分信号同时给计数器电路IC15清零，从而开始了下一次测量。当一相信号连续测量四次之后，IC14的Q8端（脚14）将输出一个高电平信号，使IC7进位，使摸拟自动开关IC6转换到下一个测量通道。IC7的输出信号，同时由IC5A－C倒相，使发光二极管D9－D11显示正在测量的信号为A、B、C三相中的哪一相。在测量控制电路中，各主要点的波形见图3中K－q。若对周期为T的正弦波进行360倍频，则所得倍频波的周期t，对原正弦波，正好对应其在相轴上相位单位度的宽度。于是，该倍频后的脉冲就可作为相基脉冲来计量相位角度。虽然周期T是变化的，但它在相轴上所对应的相位单位则是恒定的。因此，用相基脉冲作测量基准单位测量晶闸管导通角的脉宽，就可以不受周期T变化的影响。在图2中，整形为方波的50HZ信号从IC8的脚14输入经IC10与IC11组成的两级六分频电路和IC9组成的十分频电路倍频，于是在输出端就输出18000HZ的相基脉冲，经计数闸门IC12C的输入端，成为IC15的计数信号。K1（K1A、K1B、K1C）是测试和自捡转换开关。当K1拨到T1挡时，220v交流信号从K1A、K1B输入到电压比较器IC1D，由IC1D整形后的信号再由K1C接入后级测量电路，使仪器直接测量正弦波信号，若能得到180°的读数，则表示仪器工作正常。当K1拨到T2挡时，仪器处于测量状态，其测量信号取自三相半控桥式整流电路的负载端，K1C同时接通IC6的输出端进行测量。K2是三相循环测量与固定某相测量的转换开关。将转换开关K2闭合时，IC14的信号（脚14）进入IC7，进行循环测量三相信号。将转换开关K2打开时，即可固定监测某一相。二极管D12和电容C1、R11组成IC7的上电清零电路，通电时自动清零，从Q0端（脚3）输出高电平信号，打开一路电子开关，以便循环监测。三极管BG1、电阻R19、电容C6和非门IC5D组成一个单稳电路，当IC15正常计数时，B9端不断有高电平脉冲信号输出，电容C6上充不上电，非门IC5D的输入端为低电平，输出端为高电平，三极管BG2不导通，继电器J不吸合。当缺相时，计数闸门将不能打开，IC15的B9端就无脉冲信号输出，经短暂延时，电容C6充电为高电平，非门IC5D翻转，三极管BG2导通、继电器J吸合，由其常开触点输出报警信号。

Claims

1、三相晶闸管导通角测量仪，包括稳压电源、输入信号整形电路、相基脉冲发生电路、测量控制电路、计数显示电路组成，测量基准脉冲采用锁相倍频技术，以数值显示导通角角度，其特征在于采用了逻辑处理电路(或阻容移相电路)、三相循环控制电路、缺相报警电路，测量信号取自负载端。

2、根据权利要求1所述的三相晶闸管导通角测量仪，其特征在于在信号输入端采用了削波、限幅、放大、整形电路，其测量电压范围为30v至250v，测量角度范围为0°－120°。

3、根据权利要求1所述的三相晶闸管导通角测量仪，其特征在于采用三组异或门、与门、与非门组成逻辑处理电路。

4、根据权利要求1所述的三相晶闸管导通角测量仪，其特征在于采用电子摸拟开关、三进制计数器、二进制计数器组成三相循环控制电路。

5、根据权利要求1所述的三相晶闸管导通角测量仪，其特征在于采用单稳电路控制继电器进行缺相报警。