一种高可靠性电化学整流装置制造方法及图纸

一种高可靠性电化学整流装置，属电源技术领域，用于解决实时控制、切换波动和晶闸管保护问题。其技术方案是，它包括晶闸管整流桥、触发控制电路、电压电流反馈电路、测温电路、触发信号形成电路和ＰＬＣ，所述触发控制电路分为两个参数相同的在线控制电路和备用控制电路，每一个控制电路包括主控芯片和副控芯片，主控芯片完成常规的控制功能，副控芯片承担各种大容量低速度的数据通讯功能，并控制ＰＬＣ的运行。本实用新型专利技术实时控制性能优越，当备用控制系统和在线控制系统切换时，电源输出不受影响，而且能在整流元件温度升高时对整流元件进行有效保护。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种改进的电化学用晶闸管整流器，属电源

技术介绍
晶闸管整流器广泛应用于有色金属电解、电解制烧碱、贵重金属冶炼、稀土冶炼、硬质 合金、金刚石冶炼、电解水制氢、污水、废水处理、耐火材料电加热、直流电弧炉供电和炭 化硅生产等设备中，其可靠性至关重要。电化学电源控制系统中最为重要的工作任务是实时控制，它包括各种模拟反馈信号的实 时釆样、自动调节的PI运算、及时和准确地给出各桥臂的晶闸管控制极触发信号、及时采集 整流器内外的各种数字信号、及时并且准确地对各种信息作出判断和应答。此外，控制系统 还要和PLC进行大量的信息交流、实施人机通讯(包括上位机)等工作。而PLC以及人机信 息交流的速度是很慢的(相对于CPU实时控制而言)，需要占用微处理器大量时间，严重影响 了实时控制的工作质量。通常一个电化学电源在运行时，因某一个部件或某一零件失效而产生故障时，必然引起整个电源设备的停止运行。为了防止电源设备的供电中断， 一种方法是安装两台电源设备， 其中一台投入运行，另一台作为备用。此方法投资大，而且切换操作复杂，消耗时间较长。， 整个切换操作时间就是停电时间，所以停电时间很长。另一种方法是， 一台设备内部安装两 套控制系统，因为设备的故障多半由控制系统的故障而引发，切换控制系统要比切换整套晶 闸管电源设备要快速而简便得多。但是控制系统的切换，如果用人工切换，那么无论操作者 动作多么熟练，总还要一定的时间。细究起来，其操作首先是将故障设备停电，尔后将控制 系统切换为备用控制系统，最后再重新起动总的供电设备。这一过程无论多么熟练和快捷， 输出电压和电流总要停顿一段时间，这就给正在使用其电源的用电设备造成不良的影响。电化学电源中的晶闸管往往由于运行温度过高而损坏，因而必须加以保护。目前，在电 化学整流设备中对整流元件的保护方法一般是对各整流元件的工作电流进行检测，当个别整 流元件的电流过大时，保护装置发出警报，采取保护措施，防止硅整流元件因温度过高而烧 坏。但是，对于采用水冷却的硅整流元件，如果冷却水路出现故障，即使工作电流不是很大，4硅整流元件同样会由于冷却不良而温度升高，导致硅整流元件烧坏事故的发生。因此，现有 的整流元件保护装置只能避免硅整流元件因电流过大而烧坏，而当冷却水路出现故障时，却 不能对硅整流元件进行有效的保护。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述电化学电源的缺陷而提供一种实时控制性能优越、当 备用控制系统和在线控制系统切换时，电源输出不受影响，而且能在电流过大或冷却不良引 起整流元件温度升高时对整流元件进行有效保护的高可靠性电化学整流装置。 本技术的目的是以下述技术方案实现的一种高可靠性电化学整流装置，它包括晶闸管整流桥、触发控制电路、电压电流反馈电 路、测温电路、触发信号形成电路和PLC,所述触发控制电路分为两个参数相同的在线控制 电路和备用控制电路，每一个控制电路包括主控芯片和副控芯片，所述主控芯片的P1.6输出 的实时触发脉冲，经晶体管放大电路放大后送后级电路处理形成晶闸管控制极的触发信号； 并口输入芯片的启动由主控芯片的P2.0控制，时钟信号由主控芯片的TXD提供，数据由主控 芯片的RXD口线进入,主控芯片的P2. 1 口线控制第一对三态门作为导向对数据管理进行控制； 主控芯片的P2. 2 口线控制第二对三态门作为导向、与主备板通讯端口实现主控制系统与备用 控制系统之间的通讯；主控芯片的P2.6口线控制第三对三态门作为导向、与副控芯片通讯， 副控芯片的TXD和RXD直接通过一个485通讯芯片、PLC通讯端口与PLC连接；副控芯片的 P2.3 口线控制第四对三态门的导向、管理另一485通讯芯片与温度通讯端口连接。上述高可靠性电化学整流装置，所述测温电路由测温子模块和数据收集模块组成，所述 测温子模块分别对应各整流桥臂配置，每个测温子模块均由直流电源、温度检测电路、多通 道A/D转换器、温度采集模块CPU组成，所述温度检测电路由温度传感器、下拉电阻、反馈 电阻、运算放大器、两个光隔芯片以及电位器组成，其中，温度传感器设置在晶闸管上，温 度传感器与下拉电阻串联连接，其串接点的输出信号耦合至运算放大器的同相输入端，运算 放大器的输出端连接第一光隔芯片、第二光隔芯片的两个发光二极管，第一光隔芯片的光敏 三极管的输出经反馈电阻向运算放大器的反相输入端提供反馈信号，第二光隔芯片的光敏三 极管的输出经电位器分压后向多通道A/D转换器的输入端提供温度信号；多通道A/D转换器 的输入端A0 A7分别连接2 8个温度检测电路，分别对应同一桥臂上的2 8个晶闸管，多 通道A/D转换器的CS、 Din、 Dout、 CLK端分别接温度采集模块CPU的Pl. 1、 Pl. 5 、 Pl. 6、 P1.7端；各测温子模块的温度采集模块CPU的TXD、 RXD端接数据收集模块的RXD、 TXD端。上述高可靠性电化学整流装置，所述直流电源由DC/DC电源模块、稳压管、三端稳压 器、限流电阻组成，所述限流电阻与稳压管串联成稳压电路接于DC/DC电源模块的输出端 Vout、 OUT0之间，其串接点的电压为三端稳压器的参考电位VKD。本技术的触发控制电路采用双核结构，主控芯片CPU1用于完成常规的控制功能(包 括控制和快速数据通讯)，而副控芯片CPU2承担各种大容量低速度的数据通讯功能，并且适 时地向主控芯片CPU1汇报。从而把数据量巨大而且速度较低的工作与实时控制分开，有利于 扩大和提高控制系统的总体性能。本技术采用两套控制系统同时投入运行，并且在设计 上很容易添加故障的实时检测电路，使在线控制系统一旦发现故障，在线控制系统的退出和 备用控制系统的投入同时进行；如果在线控制系统工作正常而备用控制系统有故障，备用控 制系统自动发出故障信号，维修人员可以从容更换。测温电路采集整流元件的温度模拟信号，此信号经多通道A/D转换器IC16转换为数字 信号后，进入温度采集模块CPU进行处理，得到温度值，最后信号被送到PLC或上位机。当 某整流元件因工作电流过大或冷却不良或其它原因引起温度过高时，PLC或上位机向继电器 发出控制信号，切断主回路，对整流元件实施保护，防止整流元件烧毁；处于不同的主电源 电平上的电路通过直流电源中的变压器实现与其它电路之间的隔离，保证了装置的安全运行。本技术实时控制性能优越，不受通讯等其它因素影响，当备用控制系统和在线控制 系统切换时，电源输出不受影响，而且能在电流过大或冷却不良引起整流元件温度升高时对 整流元件进行有效保护。附图说明图1是本技术双核结构的电原理图； 图2是电压电流反馈电路的电原理图； 图3是测温子模块的电原理图； 图4是测温电路的电原理框图； 图5是测温模块程序框图； 图6是数据收集模块程序框图7是双机热备份切换的流程框图。图中各标号为CPU1、主控芯片；CPU2、副控芯片；IC3、并口输入芯片；IC4、 A/D转换芯片；IC5A、 IC5B、第一对三态门；IC5C、 IC5D、第二对三态门；IC6A、 IC6B、第三对三 态门；IC6C、 IC6D、第四对三态门；IC7、 IC8、 485通讯芯片;ICll、 DC/DC电源模块;I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性电化学整流装置，其特征是，它包括晶闸管整流桥、触发控制电路、电压电流反馈电路、测温电路、触发信号形成电路和ＰＬＣ，所述触发控制电路分为两个参数相同的在线控制电路和备用控制电路，每一个控制电路包括主控芯片（ＣＰＵ１）和副控芯片（ＣＰＵ２），所述主控芯片（ＣＰＵ１）的Ｐ１．６输出的实时触发脉冲，经晶体管放大电路放大后送后级电路处理形成晶闸管控制级的触发信号；并口输入芯片（ＩＣ３）的启动由主控芯片（ＣＰＵ１）的Ｐ２．０控制，时钟信号由主控芯片的ＴＸＤ提供，数据由主控芯片的ＲＸＤ口线进入，主控芯片的Ｐ２．１口线控制第一对三态门（ＩＣ５：Ａ和ＩＣ５：Ｂ）作为导向对数据管理进行控制；主控芯片的Ｐ２．２口线控制第二对三态门（ＩＣ５：Ｃ和ＩＣ５：Ｄ）作为导向、与主备板通讯端口（ＣＯＭ１）实现主控制系统与备用控制系统之间的通讯；主控芯片（ＣＰＵ１）的Ｐ２．６口线控制第三对三态门（ＩＣ６：Ａ和ＩＣ６：Ｂ）作为导向、与副控芯片（ＣＰＵ２）通讯，副控芯片的ＴＸＤ和ＲＸＤ直接通过一个４８５通讯芯片（ＩＣ７）、ＰＬＣ通讯端口（ＣＯＭ２）与ＰＬＣ连接；副控芯片的Ｐ２．３口线控制第四对三态门（ＩＣ６：Ｃ和ＩＣ６：Ｄ）的导向、管理另一４８５通讯芯片（ＩＣ８）与温度通讯端口（ＣＯＭ３）连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，朱世良，
申请(专利权)人：保定莱特整流器制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]