CN212231082U - 中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，包括：输入模块、控制模块以及执行模块；每一输入模块均包括：A光电耦合单元以及B光电耦合单元，在每一输入模块中，A光电耦合单元的正极端和B光电耦合单元的负极端均连接每队晶闸管的公共端，B光电耦合单元的正极端连接至每队晶闸管的共阳端，A光电耦合单元的负极端连接至每队晶闸管的共阴端；控制模块用于当控制模块的输入端为过压时输出高电平，所有控制模块的输出端均连接至一执行模块的输入端。中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置解决现有技术中中频电源中三相整流桥臂系统短路后无法对整个电路进行保护的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源电路，具体涉及一种中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置。
背景技术
中频电源电路包括：三相整流桥臂系统，三相整流桥臂系统包括：晶闸管ZA1、晶闸管ZA2、晶闸管ZB1、晶闸管ZB2、晶闸管ZC1以及晶闸管ZC2，晶闸管ZA1与晶闸管ZA2形成一对晶闸管，晶闸管ZB1与晶闸管ZB2形成一对晶闸管，晶闸管ZC1与晶闸管ZC2形成一对晶闸管，一共三队晶闸管。晶闸管ZA1、晶闸管ZB1以及晶闸管ZC1阳极相连形成每对晶闸管的共阳极端，共阳极端连接至电源负极CD-，晶闸管ZA1、晶闸管ZB1以及晶闸管ZC1阴极相连形成每对晶闸管的共阴极端，三相整流桥臂系统的共阴极端连接至电源正极CD+，晶闸管ZA1阴极与晶闸管ZA2阳极相连形成该对晶闸管的公共端，晶闸管ZB1阴极与晶闸管ZB2阳极相连形成该对晶闸管的公共端，晶闸管ZC1阴极与晶闸管ZC2阳极相连形成该对晶闸管的公共端，即是：每队晶闸管的公共端为两晶闸管的接点处。在使用过程中，往往会出现短路现象，导致一些晶闸管损坏，在故障没有排除前，往往会再次启动设备，再次启动会烧毁更多晶闸管或断路器，导致损失更大。
实用新型内容
本实用新型要提供一种中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，解决现有技术中中频电源中三相整流桥臂系统短路后无法对整个电路进行保护的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
本实用新型提出了一种中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，包括：输入模块、控制模块以及执行模块；
每一对晶闸管均对应设置一输入模块；
每一输入模块均包括：A光电耦合单元以及B光电耦合单元，在每一输入模块中，A光电耦合单元的正极端和B光电耦合单元的负极端均连接每队晶闸管的公共端，B光电耦合单元的正极端连接至每队晶闸管的共阳端，A光电耦合单元的负极端连接至每队晶闸管的共阴端，每一A光电耦合单元和B光电耦合单元均用于将对应晶闸管所在电路与控制模块所在电路隔离，A光电耦合单元输出端连接至一控制模块的输入端，B光电耦合单元输出端连接至另一控制模块的输入端；
控制模块用于当控制模块的输入端为过压时输出高电平，所有控制模块的输出端均连接至一执行模块的输入端，执行模块用于在控制模块输出高电平时使得三相整流桥臂系统与交流电断开。
优选的是，每一输入模块均包括：第一隔离单元以及第二隔离单元，A光电耦合单元的正极端通过第一隔离单元连接每队晶闸管的公共端，B光电耦合单元的负极端通过第二隔离单元连接每队晶闸管的公共端。
优选的是，执行模块包括：开关单元、供电单元、继电器以及三相断路器，交流电通过三相断路器为三相整流桥臂系统供电，第一控制电压通过继电器内第一动断型开关与继电器控制端相连，继电器控制端通过开关单元连接至第二控制电压，开关单元的控制端与执行模块相连。
优选的是，执行模块还包括：提示单元，所有控制模块的输出单均连接至提示单元的输入端。
优选的是，每一A光电耦合单元均包括：光耦芯片U1A-1、电阻R1A、电阻R2A以及电阻R3A，电阻R3A一端为A光电耦合单元的正极端，电阻R3A另一端用于连接至光耦芯片U1A-1的正极端，光耦芯片U1A-1的负极端连接至电阻R2A一端，电阻R2A另一端连接至电阻R1A一端，电阻R1A另一端为A光电耦合单元的负极端。
优选的是，每一B光电耦合单元均包括：光耦芯片U1A-2、电阻R5A、电阻R6A以及电阻R7B，电阻R7B一端为B光电耦合单元的正极端，电阻R7B另一端连接至电阻R6A一端，电阻R6A另一端连接至光耦芯片U1A-2的正极端，光耦芯片U1A-2的负极端用于连接至电阻R5A一端，电阻R5A另一端为B光电耦合单元的负极端。
优选的是，每一控制模块均包括：比较单元、放大单元以及第三隔离单元，比较单元的输入端与A光电耦合单元输出端或B光电耦合单元输出端连接，比较单元用于当A光电耦合单元输出电压或B光电耦合单元输出电压比基准电压大时输出高电平，比较单元的输出端连接至放大单元的输出端，放大单元用于使得比较单元输出的高电平变化为执行模块的启动电压，放大单元的输出端连接至第三隔离单元的输入端，第三隔离单元的输出端为控制模块的输出端。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
通过设置输入模块实现将每对晶闸管中各个晶闸管两端的电压进行转化，将每个晶闸管两端的高压转变为较低的电压，从而避免晶闸管两端变为高压时损坏后续控制模块内的元器件，对元器件进行了保护，保证了整个保护装置的使用寿命。输入模块转化后将输出输入到各个控制模块，每一个晶闸管对应设置有一个控制模块，实现了当对应晶闸管两端电压过压时(一般为短路时)控制模块输出高电平(此高电平为启动执行模块的启动电平)，只要有一个控制模块输出高电平，这个执行模块就启动，从而切断交流电与三相整流桥臂系统的电连接，对其他的晶闸管进行保护，避免处于短路状态时仍然强行启动三相整流桥臂系统而导致其他晶闸管损坏，保护了三相整流桥臂系统中元器件，降低了使用成本，提高了市场竞争力。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置使用时晶闸管、输入模块和控制模块处的电路图；
图2为控制模块、提示单元以及开关单元处的电路图；
图3为中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置的电路图；
图4为输入模块处的电路图；
图5为中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置使用时电路框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：
如图1至图5所示，本实用新型提出了一种中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，包括：输入模块、控制模块以及执行模块；
每一对晶闸管均对应设置一输入模块；
每一输入模块均包括：A光电耦合单元以及B光电耦合单元，在每一输入模块中，A光电耦合单元的正极端和B光电耦合单元的负极端均连接每队晶闸管的公共端(AX端、BX端或CX端)，B光电耦合单元的正极端连接至每队晶闸管的共阳端(CD+端)，A光电耦合单元的负极端连接至每队晶闸管的共阴端(CD-)，每一A光电耦合单元和B光电耦合单元均用于将对应晶闸管所在电路与控制模块所在电路隔离，A光电耦合单元输出端连接至一控制模块的输入端，B光电耦合单元输出端连接至另一控制模块的输入端；
控制模块用于当控制模块的输入端为过压时输出高电平，所有控制模块的输出端均连接至一执行模块的输入端，执行模块用于在控制模块输出高电平时使得三相整流桥臂系统与交流电断开。
每一输入模块均包括：第一隔离单元以及第二隔离单元，A光电耦合单元的正极端通过第一隔离单元连接每队晶闸管的公共端，B光电耦合单元的负极端通过第二隔离单元连接每队晶闸管的公共端。由于A光电耦合单元的正极端和B光电耦合单元的负极端均连接每队晶闸管的公共端，因此为了避免A光电耦合单元内的电流流向至B光电耦合单元内电路、B光电耦合单元内的电流流向至A光电耦合单元内电路，故设计了第一隔离单元和第二隔离单元，实现了A光电耦合单元内电路与B光电耦合单元内电路相互隔离，避免了相互干扰，保证了A光电耦合单元的输出和B光电耦合单元的输出都是与其对应的晶闸管相互对应的。第一隔离单元为二极管D1A，二极管D1A阴极端连接至A光电耦合单元的正极端，二极管D1A阳极端连接至电阻R3A，第二隔离单元为二极管D2A，二极管D2A的阳极连接至B光电耦合单元的负极端，二极管D2A的阴极端连接至电阻R5A。
为了稳定所有控制模块的输出，且提示整个保护装置处于工作状态，执行模块还包括：提示单元，所有控制模块的输出单均连接至提示单元的输入端。
提示单元包括：电阻R60以及发光二极管DLA+，电阻R60一端为提示单元的输入端，电阻R60另一端连接至发光二极管DLA+的阳极，发光二极管DLA+的阴极接地。当有控制模块输出高电压时，就能使得发光二极管DLA+发光，发出提示有晶闸管短路，不能继续工作，需要更换已经损坏的晶闸管，同时电阻R60对所有控制模块输出的高电压有稳压作用，保证了稳定输出。
为了设计结构简单的A光电耦合单元，每一A光电耦合单元均包括：光耦芯片U1A-1、电阻R1A、电阻R2A以及电阻R3A，电阻R3A一端为A光电耦合单元的正极端，电阻R3A另一端用于连接至光耦芯片U1A-1的正极端，光耦芯片U1A-1的负极端连接至电阻R2A一端，电阻R2A另一端连接至电阻R1A一端，电阻R1A另一端为A光电耦合单元的负极端。
为了设计结构简单的B光电耦合单元，每一B光电耦合单元均包括：光耦芯片U1A-2、电阻R5A、电阻R6A以及电阻R7B，电阻R7B一端为B光电耦合单元的正极端，电阻R7B另一端连接至电阻R6A一端，电阻R6A另一端连接至光耦芯片U1A-2的正极端，光耦芯片U1A-2的负极端用于连接至电阻R5A一端，电阻R5A另一端为B光电耦合单元的负极端。
为了设计结构简单的控制模块，且保证控制模块的输出能够与执行模块中开关单元需要的启动电压向匹配，每一控制模块均包括：比较单元、放大单元以及第三隔离单元，比较单元的输入端与A光电耦合单元输出端或B光电耦合单元输出端连接，比较单元用于当A光电耦合单元输出电压或B光电耦合单元输出电压比基准电压大时输出高电平，比较单元的输出端连接至放大单元的输出端，放大单元用于使得比较单元输出的高电平变化为执行模块的启动电压，放大单元的输出端连接至第三隔离单元的输入端，第三隔离单元的输出端为控制模块的输出端。
比较单元包括：电阻R30、电阻R36、电阻R42、电阻R24、电容C17、电容C7以及比较器U5A，电阻R30一端为控制模块的输入端，电阻R30另一端连接至比较器U5A的反相输入端，电阻R36一端接地，电阻R36另一端连接至比较器U5A的同向输入端和电阻R42一端，电阻R42另一端连接至15V电源，电阻R24一端和电容C17负极均接地，电容C17阳极连接至控制模块的输入端，电容C7负极接地，电容C7正极连接至比较器输出端，比较器的输出端为比较单元的输出端，比较器U5A的工作电源端接入15V电源，
放大单元包括：放大器，放大器的输入端连接至比较单元的输出端，比较单元的输出端为控制模块的输出端。放大器将比较单元输出的电压值转变为后续开关单元需要的启动电压(3.3v或5v)
第三隔离单元包括：二极管D7，二极管D7阳极连接至放大单元输出端，二极管D7阴极为每一控制模块的输出端。
由于所有控制模块的输出均连接至一执行模块，实现了当一个控制模块输出为启动电压时均能够启动执行模块工作，避免了一个控制模块内的电流流向另一控制模块，避免了各个控制模块之间相互干扰，保证了控制模块输出的准确性。
为了设计结构简单的执行模块，执行模块包括：开关单元、供电单元、继电器J1以及三相断路器，供电单元提供第一控制电压和第二控制电压，交流电通过三相断路器为三相整流桥臂系统供电，第一控制电压通过继电器J1内第一动合型开关为三相断路器供电，第二控制电压通过开关单元为继电器J1内控制开关供电，开关单元的控制端与执行模块相连。
开关单元为开关三极管，开关三极管的基极为执行模块的输入端，开关三极管发射极接地，开关三极管集电极连接至继电器J1控制开关一端，继电器J1控制开关另一端连接至15v电源。
当有晶闸管处出现过压情况时，晶闸管对应的A光电耦合单元或B光电耦合单元输出高电压值Z1，由于过压时晶闸管两端电压非常大，为了避免因电压过大而导致整个保护装置损坏，因此设计A光电耦合单元或B光电耦合单元；然后，控制模块的比较单元将高电压值Z1与基准电压(也就是R36两端的电压)比较，超过基准电压时比较单元输出高压电值Z2；随后，控制模块的放大单元将高压电值Z2放大为执行模块中开关单元闭合的高压电值Z3，只要有一个控制模块输出高压电值Z3就能使得提示单元发出过压提示，也能使得执行模块的开关单元闭合，每个控制模块输出处均设置有第三隔离单元，从而避免控制模块之间电流互串，避免相互干扰，保证所有控制模块的输出到达开关单元时为高压电值Z3；最后，开关单元使得继电器J1内的第一动合型开关闭合，继电器J1第一动合型开关所在电路为三相断路器运行电压，由于三相断路器运行电压较大不能与开关单元所能承受的电压匹配，因此设计了继电器J1在中间，三相断路器通电后断开三相交流电与三相整流桥臂系统的连接，从而避免三相整流桥臂系统中其他晶闸管因过压被损坏。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，包括：输入模块、控制模块以及执行模块；
每一对晶闸管均对应设置一输入模块；
每一输入模块均包括：A光电耦合单元以及B光电耦合单元，在每一输入模块中，A光电耦合单元的正极端和B光电耦合单元的负极端均连接每队晶闸管的公共端，B光电耦合单元的正极端连接至每队晶闸管的共阳端，A光电耦合单元的负极端连接至每队晶闸管的共阴端，每一A光电耦合单元和B光电耦合单元均用于将对应晶闸管所在电路与控制模块所在电路隔离，A光电耦合单元输出端连接至一控制模块的输入端，B光电耦合单元输出端连接至另一控制模块的输入端；
控制模块用于当控制模块的输入端为过压时输出高电平，所有控制模块的输出端均连接至一执行模块的输入端，执行模块用于在控制模块输出高电平时使得三相整流桥臂系统与交流电断开。
2.根据权利要求1所述的中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，每一输入模块均包括：第一隔离单元以及第二隔离单元，A光电耦合单元的正极端通过第一隔离单元连接每队晶闸管的公共端，B光电耦合单元的负极端通过第二隔离单元连接每队晶闸管的公共端。
3.根据权利要求2所述的中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，执行模块包括：开关单元、供电单元、继电器以及三相断路器，交流电通过三相断路器为三相整流桥臂系统供电，第一控制电压通过继电器内第一动断型开关与继电器控制端相连，继电器控制端通过开关单元连接至第二控制电压，开关单元的控制端与执行模块相连。
4.根据权利要求2所述的中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，执行模块还包括：提示单元，所有控制模块的输出单均连接至提示单元的输入端。
5.根据权利要求3所述的中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，每一A光电耦合单元均包括：光耦芯片U1A-1、电阻R1A、电阻R2 A以及电阻R3 A，电阻R3 A一端为A光电耦合单元的正极端，电阻R3 A另一端用于连接至光耦芯片U1A-1的正极端，光耦芯片U1A-1的负极端连接至电阻R2 A一端，电阻R2 A另一端连接至电阻R1A一端，电阻R1 A另一端为A光电耦合单元的负极端。
6.根据权利要求2所述的中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，每一B光电耦合单元均包括：光耦芯片U1A-2、电阻R5A、电阻R6 A以及电阻R7B，电阻R7B一端为B光电耦合单元的正极端，电阻R7B另一端连接至电阻R6 A一端，电阻R6 A另一端连接至光耦芯片U1A-2的正极端，光耦芯片U1A-2的负极端用于连接至电阻R5 A一端，电阻R5 A另一端为B光电耦合单元的负极端。
7.根据权利要求1所述的中频电源中三相整流桥臂系统短路保护装置，其特征在于，每一控制模块均包括：比较单元、放大单元以及第三隔离单元，比较单元的输入端与A光电耦合单元输出端或B光电耦合单元输出端连接，比较单元用于当A光电耦合单元输出电压或B光电耦合单元输出电压比基准电压大时输出高电平，比较单元的输出端连接至放大单元的输出端，放大单元用于使得比较单元输出的高电平变化为执行模块的启动电压，放大单元的输出端连接至第三隔离单元的输入端，第三隔离单元的输出端为控制模块的输出端。
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