专利名称：矿井提升机绝缘栅门极晶体管变流导通监视系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种提升机变流导通监视系统，特别是一种矿井提升机绝缘栅门极晶体管变流导通监视系统。
背景技术：
国内外研究现有的大功率电力电子变流导通监视系统的方法较多，主要有1、谱分析法因为信号中含有噪声，为了提取特征，故障信号的时域波形不能清楚地反映故障的特征，故需要进行谱分析，找到故障的特征信息从而进行相应的故障诊断。虽然此方法在国内外应用较多，但是设计有一定的复杂性。2、直接检测功率器件两端电压通过检测各功率器件两端的电压，得到功率器件的工作状态，再与触发脉冲进行时序逻辑比较，从而判断被诊断对象是否故障。此方法需检测每个被诊断器件的电压，所需测点较多，需要专门的检测电路。3、字典库诊断方法该方法是一组典型的测量特征值和故障值以一事实上的表格形式存放起来，这种对应关系可以由大量的模拟试验和仿真分析得到。因此，通过比较测量值和特征值，就可以判定故障。此方法需要建立在大量的仿真和模拟实验基础之上，通用性不好。4、专家系统的方法专家系统就是利用计算机推理能力和领域专家的丰富经验， 以及系统内部因果关系和人工智能的机器学习功能，设计出一种智能计算机程序系统，解决复杂的系统故障诊断问题。这种专家系统可以解决许多系统的故障诊断问题，但专家诊断系统存在知识获取“瓶颈”问题、难以维护、应用面窄以及诊断能力弱和不适应模糊问题等缺点。5、基于神经网络故障诊断方法神经网络理论是在现代神经科学研究成果的基础上提出来的，是对人脑功能某些特性的模拟和抽象。人工神经网络是一种抽象的数学模型。 它是由大量简单的处理单元以某种拓扑方式相互连接而成的非线性动力学系统。信息处理由神经元之间的大规模连接权值与作用函数的并联运算实现。此方法虽然有效性较好，但是其设计较复杂。发明内容本实用新型的目的是要提供一种矿井提升机绝缘栅门极晶体管变流导通监视系统，解决谱分析法的设计复杂性、直接检测功率器件两端电压法的所需测点较多，需要专门的检测电路、字典库诊断方法的通用性不好、专家系统的方法的在知识获取“瓶颈”问题、难以维护、应用面窄以及诊断能力弱和不适应模糊问题、及基于神经网络故障诊断方法的设计较复杂的问题。本实用新型的变流导通监视系统的导通监视系统包括霍尔电流传感器U1、脉冲检测电路U2、同步信号产生电路U3、看门狗外围电路U4、保护电路U5、备用主电路U6、继电器 U7、A/D转换电路U8、DSP控制芯片U9和断路器U10，同步信号产生电路U3的输出端分别与霍尔电流传感器Ul和脉冲检测电路U2连接，霍尔电流传感器Ul与A/D转换电路U8连接， DSP芯片U9的输入端分别与A/D转换电路U8的输出端、脉冲检测电路U2的输出端和看门狗外围电路U4连接，DSP芯片U9的输出端与保护电路TO的输入端连接，保护电路TO的输出端分别与备用主电路U6和继电器U7的输入端连接，继电器U7的输出端与断路器UlO连接。有益效果，由于上述方案采用了 DSP控制芯片进行分析和控制，使得整个系统的准确度和稳定性非常高，与此同时，只需检测有无一定的电流信号，故对电流的检查精确度没有过高要求，此外，脉冲检测也可以简单获取，大大减少了成本。与现有技术相比，原理上整个监视系统相对简单，硬件搭建也比较容易实现。解决了谱分析法的设计复杂性、直接检测功率器件两端电压法的所需测点较多，需要专门的检测电路、字典库诊断方法的通用性不好、专家系统的方法的在知识获取“瓶颈”问题、难以维护、应用面窄以及诊断能力弱和不适应模糊问题、及基于神经网络故障诊断方法的设计较复杂的问题。
图1为本实用新型的系统模块图。图2为本实用新型IGBT导通监视装置电路结构图。图3为本实用新型矿井提升机交-直-交变频器主电路图。图中，1、第一通道检测脉冲信号；2、第一通道同步检测电流信号；3、第一通道逻辑对比分析；4、第一通道IGBT是否正常导通；5、第二通道检测脉冲信号；6、第二通道同步检测电流信号；7、第二通道逻辑对比分析；8、第二通道IGBT是否正常导通；9、第N通道检测脉冲信号；10、第N通道同步检测电流信号；11、第N通道逻辑对比分析；12、第N通道 IGBT是否正常导通；U1、霍尔电流传感器；U2、脉冲检测电路；U3、同步信号产生电路；U4、其他电路；U5、保护电路；U6、备用主电路；U7、继电器；U8、A/D转换电路；U9、DSP控制芯片；
U10、断路器；、电流信号；P、脉冲信号；f、故障信号；Ml、二极管整流电路;M2、电容直流
电路；M3、IGBT逆变电路；M4、电动机负载；M5、三相电源。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明图1图2所示，本实用新型的变流导通监视系统的导通监视装置包括霍尔电流传感器U1、脉冲检测电路U2、同步信号产生电路U3、其他电路U4、保护电路TO、备用主电路 U6、继电器U7、A/D转换电路U8、DSP控制芯片U9和断路器U10，同步信号产生电路U3的输出端分别与霍尔电流传感器Ul和脉冲检测电路U2连接，霍尔电流传感器Ul与A/D转换电路U8连接，DSP控制芯片U9的输入端分别与A/D转换电路U8的输出端、脉冲检测电路U2 的输出端和其他电路U4连接，其他电路U4为DSP最小系统电路、看门狗外围电路。DSP控制芯片U9的输出端与保护电路TO的输入端连接，保护电路TO的输出端分别与备用主电路U6和继电器U7的输入端连接，继电器U7的输出端与断路器UlO连接。DSP控制芯片U9 的型号选取TI公司的TMS320F2812，脉冲检测电路U2选取74HC573，同步信号产生电路U3 选取Xilinx公司的Spartan- III系列)(C3S400的FPGA，保护电路U5选取80C52单片机，备用主电路U6选取矿井提升机交-直-交变频主电路。DSP控制芯片U9与同步信号产生电路U3相连，DSP控制芯片U9控制同步信号产生电路发出一个同步启动信号给脉冲检测电路和霍尔电流传感器Ul，脉冲检测电路先获得脉冲信号P，送到DSP控制芯片U9中，再经过一个极短暂的延时，霍尔电流传感器Ul对每一路IGBT的电流进行检测，获得电流信号4， 然后经过A/D转换电路U8将模拟信号转换成数字信号，传送给DSP控制芯片U9 ；脉冲和电流两路信号进入DSP控制芯片U9进行逻辑分析如果检测到脉冲信号P，且在极短暂的延
时之后未能检测到该条分支电流信号^ IGBT未能正常导通；如果检测到脉冲信号P，且也在极短暂的延时之后检测到该条分支电流信号4，再等待该周期的下半个周期仍然还能检测到电流信号4，IGBT未能正常导通，但如果下半个周期不能检测到电流信号4，IGBT工作正常；DSP控制芯片U9经过逻辑分析过程之后，DSP控制芯片U9传送一个指令信号给保护电路，该指令信号f包括两条，其中一条是正常处理信号指令，另一条则是故障处理信号指令；保护电路接收到正常处理信号指令f时不做处理；接收到故障处理信号指令f时，启动继电器和相应的断路器切断主电路与电网的连接，同时切换备用主电路进行工作。整个监视系统监控过程，通过第一通道检测脉冲信号1模块得到脉冲信号P，根据开关频率，选择短暂的延时(如几个到几十个ms)，然后通过第一通道同步检测电流信号2模块得到电流信
号、,两者进入第一通道逻辑对比分析3模块进行逻辑分析，由此分析得到的结果信号送至第一通道IGBT是否导通模块，从而使IGBT的导通得到监视。第二通道及至第N通道的监控过程与第一通道的监控过程同，略。 图3所示，三相电源M5即网电压经过变压器进入该交-直-交变频主电路，整流部分采用不可控二极管整流电路M1，二极管整流电路Ml输出端与电容直流电路M2连接，直流采用两个滤波大电容，滤波大电容的输出端连接IGBT逆变电路M3，逆变部分采用两电平 IGBT逆变电路(根据矿井实际采用的逆变电路而定，本设计选取典型的两电平IGBT逆变电路)，逆变出来的三相电压即可给电动机负载供电，电动机负载即提升机。
权利要求1.一种矿井提升机绝缘栅门极晶体管变流导通监视系统，其特征是变流导通监视系统的导通监视系统包括霍尔电流传感器U1、脉冲检测电路U2、同步信号产生电路U3、看门狗外围电路U4、保护电路TO、备用主电路U6、继电器U7、A/D转换电路U8、DSP控制芯片U9 和断路器U10，同步信号产生电路U3的输出端分别与霍尔电流传感器Ul和脉冲检测电路 U2连接，霍尔电流传感器Ul与A/D转换电路U8连接，DSP芯片U9的输入端分别与A/D转换电路U8的输出端、脉冲检测电路U2的输出端和看门狗外围电路U4连接，DSP芯片U9的输出端与保护电路U5的输入端连接，保护电路TO的输出端分别与备用主电路TO和继电器 U7的输入端连接，继电器U7的输出端与断路器UlO连接。
2.根据权利要求1所述的矿井提升机绝缘栅门极晶体管变流导通监视系统，其特征是所述的看门狗外围电路U4为DSP最小系统电路、看门狗外围电路。
专利摘要一种矿井提升机绝缘栅门极晶体管变流导通监视系统，属于提升机变流导通监视系统。导通监视装置的同步信号产生电路U3的输出端分别与霍尔电流传感器U1和脉冲检测电路U2连接，霍尔电流传感器U1与A/D转换电路U8连接，DSP芯片U9的输入端分别与A/D转换电路U8的输出端、脉冲检测电路U2的输出端和看门狗外围电路U4连接，DSP芯片U9的输出端与保护电路U5的输入端连接，保护电路U5的输出端分别与备用主电路U6和继电器U7的输入端连接，继电器U7的输出端与断路器U10连接。DSP控制芯片进行分析和控制，系统的准确度和稳定性非常高，对电流的检查精确度没有过高要求，此外，脉冲检测也可以简单获取，大大减少了成本。
文档编号G01R31/02GK202166708SQ20112019735
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者于月森, 伍小杰, 吴玮, 吴迪, 姜建国, 左东升, 常林, 戴鹏, 王贵峰, 胡飞鹏 申请人:中国矿业大学, 徐州宝迪电气有限公司