本發(fā)明實(shí)施例涉及高壓發(fā)生器保護(hù)技術(shù)，尤其涉及一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)：

高壓發(fā)生器油箱內(nèi)通常采用變壓器油作為絕緣介質(zhì)，在理想的真空條件下，變壓器油的絕緣強(qiáng)度不會發(fā)生變化。但是在現(xiàn)實(shí)工況中，由于注油工藝過程或者油箱的密封性沒法完全保證，少量空氣會進(jìn)入高壓油箱中，其附著的水分和灰塵會成為雜質(zhì)，降低變壓器油的耐壓強(qiáng)度，造成局部區(qū)域存在絕緣強(qiáng)度不夠?qū)е缕骷g打火。由于打火時(shí)負(fù)載近似短路狀態(tài)，所以打火過程中會產(chǎn)生較大的電流，從而影響油箱內(nèi)器件的壽命，嚴(yán)重時(shí)可能直接導(dǎo)致器件損壞。所以需要對油箱內(nèi)的打火工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。

目前，高壓應(yīng)用場合主要通過被動方式來實(shí)現(xiàn)打火保護(hù)：在輸出負(fù)載端串聯(lián)電阻或電感來抑制打火時(shí)產(chǎn)生的較大電流，以此保護(hù)油箱中的二極管等器件。

現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是：這種方法僅僅是通過被動的限流來保護(hù)相應(yīng)器件，且一次打火后由于高壓系統(tǒng)無法檢測油箱中的打火狀態(tài)，會繼續(xù)工作而不作相應(yīng)處理，這樣會惡化打火造成的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置及方法，以主動檢測高壓發(fā)生器油箱內(nèi)打火狀況，并進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)處理，優(yōu)化對高壓發(fā)生器內(nèi)各器件的保護(hù)工作。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置，包括：

電壓采樣模塊，用于對高壓發(fā)生器中油箱的輸出電壓進(jìn)行采樣以得到采樣電壓；

信號輸出模塊，用于輸出采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號；

比較模塊，用于將采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果；

保護(hù)模塊，用于根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)方法，包括：

對高壓發(fā)生器中油箱的輸出電壓進(jìn)行采樣以得到采樣電壓；

輸出采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號；

將采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果；

根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作。

本發(fā)明實(shí)施例通過對高壓發(fā)生器中油箱的輸出電壓進(jìn)行采樣以得到采樣電壓，輸出采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號，并將采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果，最后根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作。如此實(shí)現(xiàn)對高壓發(fā)生器油箱內(nèi)打火狀況的主動檢測，并進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)處理，優(yōu)化對高壓發(fā)生器內(nèi)各器件的保護(hù)工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的電壓采樣模塊110的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的電壓采樣模塊110的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的信號輸出模塊120的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a為本發(fā)明實(shí)施例四提供的輸出單元121的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例六提供的一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例可適用于對高壓發(fā)生器油箱進(jìn)行打火檢測與保護(hù)的情況，該裝置可以通過硬件和/或軟件的方式實(shí)現(xiàn)。參考圖1，本實(shí)施例提供的高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置具體包括：

電壓采樣模塊110，用于對高壓發(fā)生器中油箱的輸出電壓進(jìn)行采樣以得到采樣電壓；信號輸出模塊120，用于輸出采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號；比較模塊130，用于將采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果；保護(hù)模塊140，用于根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作。

其中，采樣電壓變化率是指單位時(shí)間內(nèi)電壓的變化，通常用Δv/Δt，來表示針對高壓發(fā)生器中油箱的打火工況的不同，其對應(yīng)執(zhí)行的保護(hù)動作也不同，本實(shí)施例中在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置三個(gè)或者三個(gè)以上打火參考信息號，并分別進(jìn)行比較來確定打火的強(qiáng)弱等級，并根據(jù)打火強(qiáng)弱等級執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作。

本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過采集油箱輸出電壓，并輸出電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號，再將電壓變化率信號與強(qiáng)/弱打火參考信號進(jìn)行比較以確定其打火強(qiáng)弱程度，最后根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作，如此主動檢測高壓發(fā)生器油箱內(nèi)打火狀況，并進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)處理，提高了高壓發(fā)生器中油箱的安全性，優(yōu)化了對高壓發(fā)生器內(nèi)各器件的保護(hù)工作。

實(shí)施例二

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的電壓采樣模塊110的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，優(yōu)選是對電壓采樣模塊110進(jìn)一步優(yōu)化，如圖2所示，所述電壓采樣模塊110具體可以包括第一電阻R_m和第二電阻R_n；所述第一電阻R_m設(shè)置在油箱內(nèi)，一端連接油箱的電壓輸出端，另一端分別連接第二電阻R_n和采樣電壓輸出端；所述第二電阻R_n設(shè)置在油箱內(nèi)或者控制板上，且未和第一電阻R_m連接的一端接地。

其中，第一電阻R_m和第二電阻R_n都用于分壓，第二電阻R_n可設(shè)置在油箱中也可設(shè)置在控制板中，控制板主要用于直流輸出高壓的控制、信號檢測、故障保護(hù)等功能。由于油箱中采樣電路中存在寄生電容，采樣信號V₀的波形與真實(shí)波形V_out存在差異，往往呈現(xiàn)過阻尼或者欠阻尼狀態(tài)，因此第二電阻R_n設(shè)置在控制板上的好處在于，當(dāng)出現(xiàn)上述狀況時(shí)，可以通過控制板上的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，如此僅通過簡單的調(diào)節(jié)外面器件就可對采樣波形進(jìn)行校正。

實(shí)施例三

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的電壓采樣模塊110的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，優(yōu)選是對電壓采樣模塊110進(jìn)一步優(yōu)化，如圖3所示，所述電壓采樣模塊110還包括第三電阻R_o，與第二電阻R_n并聯(lián)，當(dāng)?shù)诙娮鑂_n設(shè)置在油箱內(nèi)時(shí)，第三電阻R_o設(shè)置在控制板上，當(dāng)?shù)诙娮鑂_n設(shè)置在控制板上時(shí)，第三電阻R_o設(shè)置在油箱內(nèi)。

其中，設(shè)置在控制板上的電阻主要用于方便通過外部器件的簡單調(diào)整來對采樣波形進(jìn)行校正，設(shè)置在油箱中的電阻的主要作用是：有時(shí)會存在這樣一種故障狀況，即控制板上的電阻發(fā)生短路或者開路，此時(shí)可能會將油箱內(nèi)部的直流輸出高壓引到控制板上，從而發(fā)生危險(xiǎn)，而設(shè)置在油箱中的電阻可以避免這種危險(xiǎn)的發(fā)生，提高控制板的安全性。

具體地，根據(jù)第一電阻R_m、第二電阻R_n以及第三電阻R_o的阻值，可以得到V₀的值，具體計(jì)算公式如下：

實(shí)施例四

圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的信號輸出模塊120的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，優(yōu)選是對信號輸出模塊120進(jìn)一步優(yōu)化，如圖4所示，所述信號輸出模塊120包括兩個(gè)輸出單元121和122，兩個(gè)輸出單元均包括實(shí)際信號輸出電路（輸出單元121包括實(shí)際信號輸出電路1211，輸出單元122包括實(shí)際信號輸出電路1221）和參考信號輸出電路（輸出單元121包括參考信號輸出電路1212，輸出單元122包括參考信號輸出電路1222）；所述實(shí)際信號輸出電路1211、1221用于輸出采樣電壓變化率信號；所述參考信號輸出電路1212/1222用于輸出強(qiáng)/弱打火參考信號，且其中一個(gè)輸出單元的參考信號輸出電路輸出強(qiáng)打火參考信號，另一個(gè)輸出單元的參考信號輸出電路輸出弱打火參考信號。

其中，兩個(gè)輸出單元121、122中的實(shí)際信號輸出電路1211和1221相同，以保證兩個(gè)輸出單元121、122輸出的采樣電壓變化率信號保持一致，確保后續(xù)比較模塊130的準(zhǔn)確性；而兩個(gè)輸出單元121、122中的參考信號輸出電路1212和1222不同，一個(gè)輸出單元的參考信號輸出電路輸出強(qiáng)打火參考信號，另一個(gè)輸出單元的參考信號輸出電路輸出弱打火參考信號。

具體地，以其中一個(gè)輸出單元121為例，參考圖4a所示的輸出單元121，所述實(shí)際信號輸出電路1211包括第四電阻R_a、第五電阻R_b以及第一電容C_a；所述第四電阻R_a一端連接采樣電壓輸出端V_in(即圖3中的V₀)，另一端分別連接第五電阻R_b、第一電容C_a以及采樣電壓變化率信號輸出端V_o-；所述第五電阻R_b未和第四電阻R_a連接的一端接地；所述第一電容C_a與第五電阻R_b并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述參考信號輸出電路1212包括第六電阻R_c、第七電阻R_d、第八電阻R_f以及第二電容C_b；所述第六電阻R_c一端連接采樣電壓輸出端，另一端分別連接第七電阻R_d、第八電阻R_f、第二電容C_b以及強(qiáng)/弱打火參考信號輸出端V_o+；所述第七電阻R_d未和第六電阻R_c連接的一端接地；所述第二電容C_b與第七電阻R_d并聯(lián)；所述第八電阻R_f未和第六電阻R_c連接的一端接強(qiáng)/弱打火參考電壓V_b。需要說明的是，此處V_b為強(qiáng)打火參考電壓還是弱打火參考電壓由參考信號輸出電路1212的功能決定，如果參考信號輸出電路1212的功能為輸出強(qiáng)打火參考信號，則V_b為強(qiáng)打火參考電壓，相應(yīng)V_o+為強(qiáng)打火參考信號輸出端；如果參考信號輸出電路1212的功能為輸出弱打火參考信號，則V_b為弱打火參考電壓，相應(yīng)V_o+為弱打火參考信號輸出端。

其中，第四電阻R_a、第五電阻R_b、第六電阻R_c、第七電阻R_d以及第八電阻R_f主要用于分壓。第一電容C_a和第二電容C_b主要用于調(diào)節(jié)放電時(shí)間常數(shù)，時(shí)間常數(shù)用來表示過渡反應(yīng)的時(shí)間過程的常數(shù)，時(shí)間常數(shù)越大，充電就越慢。在RC電路中，如果電壓相同，時(shí)間常數(shù)不同，那么得到的電壓的斜率就不同，某一個(gè)斜率更快的話，其輸出端得到的電壓就越高，因此，可通過比較V_o-端和V_o+端的輸出電壓的大小來確定兩個(gè)電路中電壓變化率的大小。

其中，在圖4a中，采樣電壓輸出端V_in也接入到參考信號輸出電路1212中的目的在于，需要在開始時(shí)加一個(gè)偏置電壓，讓參考信號輸出電路1212和實(shí)際信號輸出電路1211有相同的起始電平，而參考信號輸出電路1212中由于設(shè)置有強(qiáng)/弱打火參考電壓V_b，對電路中電壓斜率變化占主要作用，使得采樣電壓輸出端V_in的輸入電壓對電壓斜率的影響可以忽略不計(jì)，因此參考信號輸出電路1212中的輸出信號是一個(gè)固定參考值，不會隨采樣電壓輸出端V_in的輸入電壓的改變而發(fā)生變化。而如果要調(diào)試V_o+端的輸出電壓，為了調(diào)試方便，可以通過改變第八電阻R_f的阻值來進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試。

進(jìn)一步，對于另一個(gè)輸出單元122，與圖4a中輸出單元121的不同在于，假設(shè)輸出單元121中V₀₊為強(qiáng)打火參考信號輸出端，V_b為強(qiáng)打火參考電壓，則輸出單元122中的V₀₊為弱打火參考信號輸出端，V_b為弱打火參考電壓；假設(shè)輸出單元121中V₀₊為弱打火參考信號輸出端，V_b為弱打火參考電壓，則輸出單元122中的V₀₊為強(qiáng)打火參考信號輸出端，V_b為強(qiáng)打火參考電壓。

實(shí)施例五

圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，優(yōu)選是對比較模塊130進(jìn)一步優(yōu)化，參考圖5，所述比較模塊130具體包括:

強(qiáng)打火比較器1311，用于接收并比較采樣電壓變化率信號和強(qiáng)打火參考信號，當(dāng)采樣電壓變化率信號高于強(qiáng)打火參考信號時(shí)輸出高電平，反之輸出低電平；

弱打火比較器1312，用于接收并比較采樣電壓變化率信號和弱打火參考信號，當(dāng)采樣電壓變化率信號高于弱打火參考信號時(shí)輸出高電平，反之輸出低電平。

其中，對兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序稱為比較，能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。比較器是將一個(gè)模擬電壓信號與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較的電路，比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進(jìn)制信號0或1，當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小且正負(fù)符號不變時(shí)，其輸出保持恒定。

因此，根據(jù)比較器的輸出電平信號，可以確定采樣電壓變化率信號與強(qiáng)、弱打火參考信號的大小，如此確定當(dāng)前打火屬于強(qiáng)打火還是弱打火。通常，當(dāng)兩個(gè)比較器都輸出1時(shí)，認(rèn)為此次打火為強(qiáng)打火；當(dāng)強(qiáng)打火比較器1311輸出0，弱打火比較器1312輸出1時(shí)，認(rèn)為此次打火為強(qiáng)打火。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選是對保護(hù)模塊140進(jìn)一步優(yōu)化，所述保護(hù)模塊140具體用于：當(dāng)比較結(jié)果為采樣電壓變化率信號高于強(qiáng)打火參考信號（即兩個(gè)比較器都輸出1）時(shí)，封鎖驅(qū)動；當(dāng)比較結(jié)果為采樣電壓變化率信號在強(qiáng)打火參考信號和弱打火參考信號之間（即強(qiáng)打火比較器1311輸出0，弱打火比較器1312輸出1）時(shí)，記錄打火次數(shù)；當(dāng)連續(xù)打火次數(shù)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，封鎖驅(qū)動。

具體地，對于強(qiáng)打火，其電流較大，此時(shí)需要控制器封鎖驅(qū)動，以保護(hù)油箱中的被動器件；對于弱打火，一定時(shí)間內(nèi)，如果控制器只檢測到1個(gè)或2個(gè)上升沿時(shí)，說明油箱內(nèi)打火情況在一定安全范圍內(nèi)，控制器不做任何動作，僅僅是繼續(xù)記錄打火次數(shù)，而預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)檢測到弱打火比較器1312輸出的3個(gè)或者3個(gè)以上上升沿時(shí)，說明油箱內(nèi)打火情況存在一定危險(xiǎn)性，此時(shí)也需要控制器封鎖驅(qū)動。

相對于現(xiàn)有技術(shù)中被動保護(hù)打火保護(hù)，這樣設(shè)置的好處在于，根據(jù)打火強(qiáng)弱的具體工況來選擇是否執(zhí)行保護(hù)動作，既保證了油箱的安全性，又避免了頻繁封鎖驅(qū)動影響油箱工作的情況，實(shí)現(xiàn)了對油箱安全保護(hù)的優(yōu)化工作。

實(shí)施例六

圖6為本發(fā)明實(shí)施例六提供的一種高壓發(fā)生器打火保護(hù)方法的流程示意圖，本實(shí)施例可適用于對高壓發(fā)生器油箱進(jìn)行打火檢測與保護(hù)的情況，該方法可由高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置來執(zhí)行，該裝置可以通過硬件和/或軟件的方式實(shí)現(xiàn)。參考圖6，該方法具體包括如下：

S610、對高壓發(fā)生器中油箱的輸出電壓進(jìn)行采樣以得到采樣電壓。

S620、輸出采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號。

S630、將采樣電壓變化率信號、強(qiáng)打火參考信號以及弱打火參考信號進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果。

S640、根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選是將根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作進(jìn)一步優(yōu)化為，所述根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行對應(yīng)的保護(hù)動作包括：

當(dāng)比較結(jié)果為采樣電壓變化率信號高于強(qiáng)打火參考信號時(shí)，封鎖驅(qū)動；

當(dāng)比較結(jié)果為采樣電壓變化率信號在強(qiáng)打火參考信號和弱打火參考信號之間時(shí)，記錄打火次數(shù)；

當(dāng)連續(xù)打火次數(shù)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，封鎖驅(qū)動。

本實(shí)施例提供的高壓發(fā)生器打火保護(hù)方法與上述各實(shí)施例提供的高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置屬于同一發(fā)明構(gòu)思，與上述各實(shí)施例中的高壓發(fā)生器打火保護(hù)裝置具備相同的功能和有益效果。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。