一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置，包括温度传感单元、双绞线、采样电路、光耦隔离处理电路、温度后续处理电路、电光转换电路、传输单元、光电转换电路和数据采集器；采样电路用于实时采集触发脉冲；光耦隔离处理电路用于对触发脉冲进行电平转换；温度后续处理电路用于将电流信号进行变换得到反映交流开关冷板温度的电压信号；电光转换电路用于分别将交流开关的触发脉冲电压信号和反映交流开关冷板温度的电压信号转换为可以远距离传输的光信号；光电转换电路用于将光信号转换为电信号；数据采集器用于实时采集所述电信号，并根据反映交流开关冷板温度的电信号和触发脉冲的电信号获得反应交流开关运行时的健康状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
，更具体地，涉及一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置。
技术介绍
当前以SCR(相控晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、IGCT(集成门极换流晶闸管)为代表的大功率电力电子器件，代替传统的真空开关、气体开关和液体开关，构建大容量交流开关，普遍应用于脉冲功率变换装置中，业已产业化，极大地促进了脉冲功率变换装置(设备)，朝着高电压、强电流、陡脉冲方向发展。在电力电子脉冲功率变换装置(设备)的工作期间中，如果不知道交流开关是否触发导通，将是非常危险的，尤其是在一些军用场合，将会带来灾难性的后果。另外，电力电子器件充当交流开关时，会发热，特别是在高压、大容量的脉冲功率变换装置中，发热更是不容低估，如果不及时散热或者散热措施不得当，将使其因过温而烧毁器件，极大地降低了装置的可靠性，这也是限制电力电子器件充当交流开关时的额定电流和额定电压的主要原因。统计与研究均表明，在电力电子脉冲功率变换装置(设备)正常工作时，交流开关的触发脉冲信号、交流开关冷板的温度信号，是表征脉冲功率变换装置健康状态的最重要两种信号，实时监测并随时报告电力电子装置的健康状况，并由主控设备设定安保程序，一旦发现该装置健康状态出现问题，主控设备即刻进行必要的安保操作。如何准确、可靠获取这两种状态信号，对确保脉冲功率变换装置能够健康、安全、可靠工作，就显得意义特别重大，所以，我们必须重视这类装置的研制工作。在大容量电力电子脉冲功率变换装置(设备)中，对其健康状态实时监测的要求极为苛刻，包括如下三个方面：(1)由于电力电子器件工作时电压高达数千伏特，要求获取交流开关的触发脉冲的后续处理电路、获取交流开关冷板的温度传感器，均要置于绝缘强度高的位置但又不要影响测湿性能；(2)由于电力电子器件工作时电流高达数十千安培，要求获取交流开关触发脉冲和获取交流开关冷板温度的传感器及其后续处理器必须具有良好的抗强电磁干扰的能力；(3)测试现场与控制中心，距离较远，一般超过数十米以上。由此可见，研制出一套既能够远距离传输、还能正常穿行于强电磁场环境的交流开关健康状态的检测装置，它对确保电力电子脉冲功率变换装置(设备)安全、可靠运行，就显得非常重要。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置，旨在解决现有技术中在获取交流开关健康状态的远距离传输时易受强电磁干扰的技术问题。本专利技术提供了一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置，包括：带有绝缘护套的温度传感单元、三组双芯屏蔽的双绞线、采样电路、光耦隔离处理电路、温度后续处理电路、电光转换电路、传输单元、光电转换电路和数据采集器；所述带有绝缘护套的温度传感单元用于将反应交流开关冷板的温度转换为电流信号It输出；所述三组双芯屏蔽的双绞线用于将所述电流信号It传送至所述温度后续处理电路，同时将所述温度传感单元中的第一开关TH1和第二开关TH2的触发脉冲传送至所述采样电路；所述采样电路用于实时采集所述第一开关TH1和所述第二开关TH2的触发脉冲；所述光耦隔离处理电路用于对所述触发脉冲进行电平转换后输出交流开关的触发脉冲电压信号；所述温度后续处理电路用于将所述电流信号It进行变换得到反映交流开关冷板温度的电压信号；所述电光转换电路用于分别将所述交流开关的触发脉冲电压信号和反映交流开关冷板温度的电压信号转换为可以远距离传输的光信号；所述传输单元用于将所述电光转换电路输出的光信号传送至光电转换电路；所述光电转换电路用于将经由传输单元获得的光信号转换为电信号，传输给数据采集器；所述数据采集器用于实时采集所述电信号，并根据反映交流开关冷板温度的电信号和触发脉冲的电信号获得反应交流开关运行时的健康状态。更进一步地，所述温度传感单元包括上绝缘板、下绝缘板、S-导电极、S+导电极、第一开关TH1、第二开关TH2、绝缘护套和温度传感器；在具有U型结构的S-导电极的上、下两端分别压装所述上绝缘板和所述下绝缘板，且在所述S-导电极的中间，依次串联压装有所述第一开关TH1、所述S+导电极和所述第二开关TH2；所述S+导电极为平板结构，在所述上绝缘板或所述下绝缘板中开设有一个测试孔，所述绝缘护套内置于所述测试孔中，所述温度传感器设置于所述绝缘护套中；所述第一开关TH1的阴极K1连接至所述双绞线的接线端子T1，所述第一开关TH1的门极G1连接至所述双绞线的接线端子T2，第二开关TH2的阴极K1连接至所述双绞线的接线端子T3，第二开关TH2的门极G1连接至所述双绞线的接线端子T4；所述温度传感器的两个输出端分别连接所述双绞线的接线端子T5和接线端子T6。更进一步地，所述采样电路包括变压器TR1、变压器TR2、电阻R1、电阻R2、、电阻RS1、电阻RS2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、MOSFET管子TM1、MOSFET管子TM2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、接线端子T7、接线端子T8、接线端子T9、接线端子T10、接线端子T13、接线端子T14、接线端子T15、接线端子T16；所述电阻R1的一端连接所述接线端子T7，所述电阻R1的另一端连接二极管D1的阴极，二极管D1的阴极与接线端子T8连接，二极管D1的阳极连接变压器TR1原边的同名端，变压器TR1原边的另一端与接线端子T7连接，电容C1并接在电阻R1的两端，接线端子T9接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的阴极与接线端子T10连接，二极管D2的阳极连接变压器TR2原边的同名端，变压器TR2原边的另一端与接线端子T9连接，电容C2并接在阻R2的两端，电容C3的一端接地线GND1，电容C3的另一端接二极管D3的阴极，二极管D3的阴极接电源US1+，二极管D3的阳极接变压器TR1的副边的下端，变压器TR1的副边的同名端接电源US1+，变压器TR1的副边的另一端接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极接MOSFET管子TM1的漏极DM1端，MOSFET管子TM1的栅极GM1端接控制器MOSFET管子TM1的源极SM1端接电阻RS1的一端，电阻RS1的该端与接线端子T13连接，电阻RS1的另一端接地线GND1，电容C4的一端接地线GND1，电容C4的另一端接二极管D4的阴极，二极管D4的阴极接电源US1+，二极管D4的阳极接二极管D6的阳极，变压器TR2的副边的同名端接电源US1+，变压器TR2的副边的另一端接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极接MOSFET管子TM2的漏极DM2端，MOSFET管子TM2的栅极GM2端接控制器，MOSFET管子TM2的源极SM2端接电阻RS2的一端，电阻RS2的该端与接线端子T15连接，电阻RS2的另一端接地线GND1，接线端子T14和T16均连接地线GND1。更进一步地，所述光耦隔离处理电路包括：第一光耦隔离处理模块和第二光耦隔离处理模块；所述第一光耦隔离处理模块包括稳压二极管DZ1、二极管D7、光耦隔离器A1、电阻R3、电阻R5、电容C5、电容C6、反相器A2、接线端子T17和接线端子T18；所述二极管DZ1的阴极连接所述接线端子T13，所述二极管DZ1的阴极接电阻R3的一端，二极管DZ1的阳极接光耦隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置，其特征在于，包括：带有绝缘护套的温度传感单元(1)、三组双芯屏蔽的双绞线(2)、采样电路(3)、光耦隔离处理电路(4)、温度后续处理电路(5)、电光转换电路(6)、传输单元(7)、光电转换电路(8)和数据采集器(9)；所述带有绝缘护套的温度传感单元(1)用于将反应交流开关冷板的温度转换为电流信号It输出；所述三组双芯屏蔽的双绞线(2)用于将所述电流信号It传送至所述温度后续处理电路(5)，同时将所述温度传感单元(1)中的第一开关TH1和第二开关TH2的触发脉冲传送至所述采样电路(3)；所述采样电路(3)用于实时采集所述第一开关TH1和所述第二开关TH2的触发脉冲；所述光耦隔离处理电路(4)用于对所述触发脉冲进行电平转换后输出交流开关的触发脉冲电压信号；所述温度后续处理电路(5)用于将所述电流信号It进行变换得到反映交流开关冷板温度的电压信号；所述电光转换电路(6)用于分别将所述交流开关的触发脉冲电压信号和反映交流开关冷板温度的电压信号转换为可以远距离传输的光信号；所述传输单元(7)，用于将所述电光转换电路(6)输出的光信号传送至光电转换电路(8)；所述光电转换电路(8)用于将经由传输单元(7)获得的光信号转换为电信号，传输给数据采集器(9)；所述数据采集器(9)用于实时采集所述电信号，并根据反映交流开关冷板温度的电信号和触发脉冲的电信号获得反应交流开关运行时的健康状态。...

【技术特征摘要】
1.一种远距离获取交流开关健康状态的检测装置，其特征在于，包括：带有绝缘护套的温度传感单元(1)、三组双芯屏蔽的双绞线(2)、采样电路(3)、光耦隔离处理电路(4)、温度后续处理电路(5)、电光转换电路(6)、传输单元(7)、光电转换电路(8)和数据采集器(9)；所述带有绝缘护套的温度传感单元(1)用于将反应交流开关冷板的温度转换为电流信号It输出；所述三组双芯屏蔽的双绞线(2)用于将所述电流信号It传送至所述温度后续处理电路(5)，同时将所述温度传感单元(1)中的第一开关TH1和第二开关TH2的触发脉冲传送至所述采样电路(3)；所述采样电路(3)用于实时采集所述第一开关TH1和所述第二开关TH2的触发脉冲；所述光耦隔离处理电路(4)用于对所述触发脉冲进行电平转换后输出交流开关的触发脉冲电压信号；所述温度后续处理电路(5)用于将所述电流信号It进行变换得到反映交流开关冷板温度的电压信号；所述电光转换电路(6)用于分别将所述交流开关的触发脉冲电压信号和反映交流开关冷板温度的电压信号转换为可以远距离传输的光信号；所述传输单元(7)，用于将所述电光转换电路(6)输出的光信号传送至光电转换电路(8)；所述光电转换电路(8)用于将经由传输单元(7)获得的光信号转换为电信号，传输给数据采集器(9)；所述数据采集器(9)用于实时采集所述电信号，并根据反映交流开关冷板温度的电信号和触发脉冲的电信号获得反应交流开关运行时的健康状态。2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述温度传感单元(1)包括上绝缘板(1-1)、下绝缘板(1-5)、S-导电极(1-2)、S+导电极(1-4)、第一开关TH1(1-3)、第二开关TH2(1-6)、绝缘护套(1-7)和温度传感器(1-8)；在具有U型结构的S-导电极(1-2)的上、下两端分别压装所述上绝缘板(1-1)和所述下绝缘板(1-5)，且在所述S-导电极(1-2)的中间，依次串联压装有所述第一开关TH1(1-3)、所述S+导电极(1-4)和所述第二开关TH2(1-6)；所述S+导电极(1-4)为平板结构，在所述上绝缘板(1-1)或所述下绝缘板(1-5)中开设有一个测试孔，所述绝缘护套(1-7)内置于所述测试孔中，所述温度传感器(1-8)设置于所述绝缘护套(1-7)中；所述第一开关TH1的阴极K1连接至所述双绞线(2)的接线端子T1，所述第一开关TH1的门极G1连接至所述双绞线(2)的接线端子T2，第二开关TH2的阴极K1连接至所述双绞线(2)的接线端子T3，第二开关TH2的门极G1连接至所述双绞线(2)的接线端子T4；所述温度传感器(1-8)的两个输出端分别连接所述双绞线(2)的接线端子T5和接线端子T6。3.如权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述采样电路(3)包括变压器TR1、变压器TR2、电阻R1、电阻R2、、电阻RS1、电阻RS2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、MOSFET管子TM1、MOSFET管子TM2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、接线端子T7、接线端子T8、接线端子T9、接线端子T10、接线端子T13、接线端子T14、接线端子T15、接线端子T16；所述电阻R1的一端连接所述接线端子T7，所述电阻R1的另一端连接二极管D1的阴极，二极管D1的阴极与接线端子T8连接，二极管D1的阳极连接变压器TR1原边的同名端，变压器TR1原边的另一端与接线端子T7连接，电容C1并接在电阻R1的两端，接线端子T9接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的阴极与接线端子T10连接，二极管D2的阳极连接变压器TR2原边的同名端，变压器TR2原边的另一端与接线端子T9连接，电容C2并接在阻R2的两端，电容C3的一端接地线GND1，电容C3的另一端接二极管D3的阴极，二极管D3的阴极接电源US1+，二极管D3的阳极接变压器TR1的副边的下端，变压器TR1的副边的同名端接电源US1+，变压器TR1的副边的另一端接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极接MOSFET管子TM1的漏极DM1端，MOSFET管子TM1的栅极GM1端接控制器MOSFET管子TM1的源极SM1端接电阻RS1的一端，电阻RS1的该端与接线端子T13连接，电阻RS1的另一端接地线GND1，电容C4的一端接地线GND1，电容C4的另一端接二极管D4的阴极，二极管D4的阴极接电源US1+，二极管D4的阳极接二极管D6的阳极，变压器TR2的副边的同名端接电源US1+，变压器TR2的副边的另一端接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极接MOSFET管子TM2的漏极DM2端，MOSFET管子TM2的栅极GM2端接控制器，MOSFET管子TM2的源极SM2端接电阻RS2的一端，电阻RS2的该端与接线端子T15连接，电阻RS2的另一端接地线GND1，接线端子T14和T16均连接地线GND1。4.如权利要求1-3任一项所述的检测装置，其特征在于，所述光耦隔离处理电路(4)包括：第一光耦隔离处理模块(4-1)和第二光耦隔离处理模块(4-2)；所述第一光耦隔离处理模块(4-1)包括稳压二极管DZ1、二极管D7、光耦隔离器A1、电阻R3、电阻R5、电容C5、电容C6、反相器A2、接线端子T17和接线端子T18；所述二极管DZ1的阴极连接所述接线端子T13，所述二极管DZ1的阴极接电阻R3的一端，二极管DZ1的阳极接光耦隔离器A1的第3脚，电阻R3的另一端接二极管D7的阴极，二极管D7的阴极接光耦隔离器A1的第2脚，二极管D7的阳极接光耦隔离器A1的第3脚，接线端子T14接光耦隔离器A1的第3脚，光耦隔离器A1的第5脚接芯片A2的第8脚，光耦隔离器A1的第8脚接电源US2+，电容C6的一端接电源US2+，电容C6的另一端接地线GND2，反相器A2的第3脚接电阻R5的一端，电阻R5的该端接反相器A2的第1脚，电阻R5的另一端接电源US2+，反相器A2的第1脚接电源US2+，反相器A2的第8脚接地线GND2，接线端子T17接反相器A2的第2脚，接线端子T18接地线GND2；所述第二光耦隔离处理模块(4-2)包括稳压二极管DZ2、二极管D8、光耦隔离器A3、电阻R6、电阻R8、电容C7、电容C8、反相器A4、接线端子T19和接线端子T20；所述二极管DZ2的阴极连接所述接线端子T15，二极管DZ2的阴极接电阻R6的一端，二极管DZ2的阳极接光耦隔离器A3的第3脚，电阻R6的另一端接二极管D8的阴极，二极管D8的阳极接光耦隔离器A3的第2脚，二极管D8的另一端接光耦隔离器A3的第3脚，接线端子T16接反相器A4的第3脚，光耦隔离器A3的第5脚接反相器A4的第8脚，反相器A4的第8脚接电源US2+，电容C8的一端接电源US2+，电容C8的另一端接地线GND2，反相器A4的第3脚接电阻R8的一端，电阻R8的该端接反相器A4的第1脚，电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈碧环，
申请(专利权)人：武汉天富海科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42