專利名稱：礦井提升機(jī)絕緣柵門極晶體管變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提升機(jī)變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)，特別是一種礦井提升機(jī)絕緣柵門極晶體管變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)有的大功率電力電子變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的方法較多，主要有
1、譜分析法因?yàn)樾盘?hào)中含有噪聲，為了提取特征，故障信號(hào)的時(shí)域波形不能清楚地反映故障的特征，故需要進(jìn)行譜分析，找到故障的特征信息從而進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷。雖然此方法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多，但是設(shè)計(jì)有一定的復(fù)雜性。2、直接檢測(cè)功率器件兩端電壓通過檢測(cè)各功率器件兩端的電壓，得到功率器件的工作狀態(tài)，再與觸發(fā)脈沖進(jìn)行時(shí)序邏輯比較，從而判斷被診斷對(duì)象是否故障。此方法需檢測(cè)每個(gè)被診斷器件的電壓，所需測(cè)點(diǎn)較多，需要專門的檢測(cè)電路。3、字典庫(kù)診斷方法該方法是一組典型的測(cè)量特征值和故障值以一事實(shí)上的表格形式存放起來(lái)，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以由大量的模擬試驗(yàn)和仿真分析得到。因此，通過比較測(cè)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擬實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，通用性不好。4、專家系統(tǒng)的方法專家系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)推理能力和領(lǐng)域?qū)＜业呢S富經(jīng)驗(yàn)， 以及系統(tǒng)內(nèi)部因果關(guān)系和人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)功能，設(shè)計(jì)出一種智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，解決復(fù)雜的系統(tǒng)故障診斷問題。這種專家系統(tǒng)可以解決許多系統(tǒng)的故障診斷問題，但專家診斷系統(tǒng)存在知識(shí)獲取“瓶頸”問題、難以維護(hù)、應(yīng)用面窄以及診斷能力弱和不適應(yīng)模糊問題等缺點(diǎn)。5、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，是對(duì)人腦功能某些特性的模擬和抽象。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種抽象的數(shù)學(xué)模型。 它是由大量簡(jiǎn)單的處理單元以某種拓?fù)浞绞较嗷ミB接而成的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。信息處理由神經(jīng)元之間的大規(guī)模連接權(quán)值與作用函數(shù)的并聯(lián)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。此方法雖然有效性較好，但是其設(shè)計(jì)較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種礦井提升機(jī)絕緣柵門極晶體管變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)，解決譜分析法的設(shè)計(jì)復(fù)雜性、直接檢測(cè)功率器件兩端電壓法的所需測(cè)點(diǎn)較多，需要專門的檢測(cè)電路、字典庫(kù)診斷方法的通用性不好、專家系統(tǒng)的方法的在知識(shí)獲取“瓶頸”問題、難以維護(hù)、應(yīng)用面窄以及診斷能力弱和不適應(yīng)模糊問題、及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法的設(shè)計(jì)較復(fù)雜的問題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)由導(dǎo)通監(jiān)視裝置和監(jiān)控方法構(gòu)成
變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的導(dǎo)通監(jiān)視裝置包括霍爾電流傳感器U1、脈沖檢測(cè)電路U2、同步信
3號(hào)產(chǎn)生電路U3、其他電路U4、保護(hù)電路U5、備用主電路U6、繼電器U7、A/D轉(zhuǎn)換電路U8、DSP 控制芯片U9和斷路器U10，同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3的輸出端分別與霍爾電流傳感器Ul和脈沖檢測(cè)電路U2連接，霍爾電流傳感器Ul與A/D轉(zhuǎn)換電路U8連接，DSP芯片U9的輸入端分別與A/D轉(zhuǎn)換電路U8的輸出端、脈沖檢測(cè)電路U2的輸出端和其他電路U4連接，DSP芯片 U9的輸出端與保護(hù)電路TO的輸入端連接，保護(hù)電路TO的輸出端分別與備用主電路TO和繼電器U7的輸入端連接，繼電器U7的輸出端與斷路器UlO連接。變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)控方法DSP控制芯片U9與同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3相連，DSP控制芯片U9控制同步信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)出一個(gè)同步啟動(dòng)信號(hào)給脈沖檢測(cè)電路和霍爾電流傳感器U1，脈沖檢測(cè)電路先獲得脈沖信號(hào)P，送到DSP控制芯片U9中，再經(jīng)過一個(gè)極短暫的延時(shí)，霍爾電流傳感器Ul對(duì)每一路IGBT的電流進(jìn)行檢測(cè)，獲得電流信號(hào) 、，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路U8將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送給DSP控制芯片U9 ；
脈沖和電流兩路信號(hào)進(jìn)入DSP控制芯片U9進(jìn)行邏輯分析如果檢測(cè)到脈沖信號(hào)P，且在極短暫的延時(shí)之后未能檢測(cè)到該條分支電流信號(hào)^，IGBT未能正常導(dǎo)通；如果檢測(cè)到脈
沖信號(hào)P，且也在極短暫的延時(shí)之后檢測(cè)到該條分支電流信號(hào)&，再等待該周期的下半個(gè)周
期仍然還能檢測(cè)到電流信號(hào)4，IGBT未能正常導(dǎo)通，但如果下半個(gè)周期不能檢測(cè)到電流信
χ IGBT工作正常；DSP控制芯片U9經(jīng)過邏輯分析過程之后，DSP控制芯片U9傳送一個(gè)
指令信號(hào)給保護(hù)電路，該指令信號(hào)f包括兩條，其中一條是正常處理信號(hào)指令，另一條則是故障處理信號(hào)指令；保護(hù)電路接收到正常處理信號(hào)指令f時(shí)不做處理；接收到故障處理信號(hào)指令f時(shí)，啟動(dòng)繼電器和相應(yīng)的斷路器切斷主電路與電網(wǎng)的連接，同時(shí)切換備用主電路進(jìn)行工作。有益效果，由于上述方案采用了 DSP控制芯片進(jìn)行分析和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性非常高，與此同時(shí)，只需檢測(cè)有無(wú)一定的電流信號(hào)，故對(duì)電流的檢查精確度沒有過高要求，此外，脈沖檢測(cè)也可以簡(jiǎn)單獲取，大大減少了成本。上述方案不同于現(xiàn)有技術(shù)，原理上整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，硬件搭建也比較容易實(shí)現(xiàn)。解決了譜分析法的設(shè)計(jì)復(fù)雜性、直接檢測(cè)功率器件兩端電壓法的所需測(cè)點(diǎn)較多，需要專門的檢測(cè)電路、字典庫(kù)診斷方法的通用性不好、專家系統(tǒng)的方法的在知識(shí)獲取“瓶頸”問題、難以維護(hù)、應(yīng)用面窄以及診斷能力弱和不適應(yīng)模糊問題、及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法的設(shè)計(jì)較復(fù)雜的問題，達(dá)到了本發(fā)明的目的。


圖1為本發(fā)明整個(gè)系統(tǒng)模塊圖。圖2為本發(fā)明IGBT導(dǎo)通監(jiān)視裝置電路結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明礦井提升機(jī)交-直-交變頻器主電路圖。圖4為本發(fā)明監(jiān)視系統(tǒng)流程圖。圖中，1、第一通道檢測(cè)脈沖信號(hào)；2、第一通道同步檢測(cè)電流信號(hào)；3、第一通道邏輯對(duì)比分析；4、第一通道IGBT是否正常導(dǎo)通；5、第二通道檢測(cè)脈沖信號(hào)；6、第二通道同步檢測(cè)電流信號(hào)；7、第二通道邏輯對(duì)比分析；8、第二通道IGBT是否正常導(dǎo)通；9、第N通道檢測(cè)脈沖信號(hào)；10、第N通道同步檢測(cè)電流信號(hào)；11、第N通道邏輯對(duì)比分析；12、第N通道 IGBT是否正常導(dǎo)通；U1、霍爾電流傳感器；U2、脈沖檢測(cè)電路；U3、同步信號(hào)產(chǎn)生電路；U4、其他電路；U5、保護(hù)電路；U6、備用主電路；U7、繼電器；U8、A/D轉(zhuǎn)換電路；U9、DSP控制芯片；
U10、斷路器忑、電流信號(hào)；P、脈沖信號(hào)；f、故障信號(hào)；Ml、二極管整流電路；M2、電容直流電
路；M3、IGBT逆變電路；M4、電動(dòng)機(jī)負(fù)載；M5、三相電源。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1 該變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)由導(dǎo)通監(jiān)視裝置和監(jiān)控方法構(gòu)成
變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的導(dǎo)通監(jiān)視裝置包括霍爾電流傳感器U1、脈沖檢測(cè)電路U2、同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3、其他電路U4、保護(hù)電路U5、備用主電路U6、繼電器U7、A/D轉(zhuǎn)換電路U8、DSP 控制芯片U9和斷路器U10，同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3的輸出端分別與霍爾電流傳感器Ul和脈沖檢測(cè)電路U2連接，霍爾電流傳感器Ul與A/D轉(zhuǎn)換電路U8連接，DSP控制芯片U9的輸入端分別與A/D轉(zhuǎn)換電路U8的輸出端、脈沖檢測(cè)電路U2的輸出端和其他電路U4連接，DSP控制芯片U9的輸出端與保護(hù)電路TO的輸入端連接，保護(hù)電路TO的輸出端分別與備用主電路 U6和繼電器U7的輸入端連接，繼電器U7的輸出端與斷路器UlO連接。所述的其他電路U4為DSP最小系統(tǒng)電路、看門狗外圍電路。變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)控方法DSP控制芯片U9與同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3相連， DSP控制芯片U9控制同步信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)出一個(gè)同步啟動(dòng)信號(hào)給脈沖檢測(cè)電路和霍爾電流傳感器Ul，脈沖檢測(cè)電路先獲得脈沖信號(hào)P，送到DSP控制芯片U9中，再經(jīng)過一個(gè)極短暫
的延時(shí)，霍爾電流傳感器Ul對(duì)每一路IGBT的電流進(jìn)行檢測(cè)，獲得電流信號(hào)&，然后經(jīng)過A/
D轉(zhuǎn)換電路U8將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送給DSP控制芯片U9 ；
脈沖和電流兩路信號(hào)進(jìn)入DSP控制芯片U9進(jìn)行邏輯分析如果檢測(cè)到脈沖信號(hào)P，且
在極短暫的延時(shí)之后未能檢測(cè)到該條分支電流信號(hào)4，IGBT未能正常導(dǎo)通；如果檢測(cè)到脈沖信號(hào)P，且也在極短暫的延時(shí)之后檢測(cè)到該條分支電流信號(hào)4，再等待該周期的下半個(gè)周期仍然還能檢測(cè)到電流信號(hào)4，IGBT未能正常導(dǎo)通，但如果下半個(gè)周期不能檢測(cè)到電流信號(hào)&，IGBT工作正常；DSP控制芯片U9經(jīng)過邏輯分析過程之后，DSP控制芯片U9傳送一個(gè)
指令信號(hào)給保護(hù)電路，該指令信號(hào)f包括兩條，其中一條是正常處理信號(hào)指令，另一條則是故障處理信號(hào)指令；保護(hù)電路接收到正常處理信號(hào)指令f時(shí)不做處理；接收到故障處理信號(hào)指令f時(shí)，啟動(dòng)繼電器和相應(yīng)的斷路器切斷主電路與電網(wǎng)的連接，同時(shí)切換備用主電路進(jìn)行工作。在圖1中，整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)控過程，通過第一通道檢測(cè)脈沖信號(hào)1模塊得到脈沖信號(hào)P，根據(jù)開關(guān)頻率，選擇短暫的延時(shí)(如幾個(gè)到幾十個(gè)ms)，然后通過第一通道同步檢測(cè)電
流信號(hào)2模塊得到電流信號(hào)^，兩者進(jìn)入第一通道邏輯對(duì)比分析3模塊進(jìn)行邏輯分析，由此分析得到的結(jié)果信號(hào)送至第一通道IGBT是否導(dǎo)通模塊，從而使IGBT的導(dǎo)通得到監(jiān)視。第二通道及至第N通道的監(jiān)控過程與第一通道的監(jiān)控過程同，略。在圖4中，監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)控流程，在啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)后，系統(tǒng)由DSP控制芯片U9控制進(jìn)入系統(tǒng)初始化，初始化完畢之后DSP控制芯片U9即刻發(fā)出一個(gè)指令給同步信號(hào)產(chǎn)生電路 U3，然后同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3先后發(fā)出指令給脈沖檢測(cè)電路U2和霍爾電流傳感器U1，在得
到相信的脈沖信號(hào)P和電流信號(hào)4之后，判斷當(dāng)IGBT存在觸發(fā)脈沖之后是否存在電流值并
進(jìn)行邏輯對(duì)比分析，從而得到最后IGBT是否導(dǎo)通的結(jié)論。圖3為礦井提升機(jī)交-直-交變頻器主電路。三相電源M5即網(wǎng)電壓經(jīng)過變壓器進(jìn)入該交-直-交變頻主電路，整流部分采用不可控二極管整流電路Ml，二極管整流電路Ml 輸出端與電容直流電路M2連接，直流采用兩個(gè)濾波大電容，濾波大電容的輸出端連接IGBT 逆變電路M3，逆變部分采用兩電平IGBT逆變電路(根據(jù)礦井實(shí)際采用的逆變電路而定，本設(shè)計(jì)選取典型的兩電平IGBT逆變電路)，逆變出來(lái)的三相電壓即可給電動(dòng)機(jī)負(fù)載供電，電動(dòng)機(jī)負(fù)載即提升機(jī)。所述的DSP控制芯片U9的型號(hào)選取TI公司的TMS320F2812，脈沖檢測(cè)電路U2選取74HC573，同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3選取Xilinx公司的Spartan- III系列)(C3S400的FPGA， 保護(hù)電路U5選取80C52單片機(jī)，備用主電路TO選取礦井提升機(jī)交-直-交變頻主電路。
權(quán)利要求
1.一種礦井提升機(jī)絕緣柵門極晶體管變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)，其特征是變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的導(dǎo)通監(jiān)視裝置包括霍爾電流傳感器U1、脈沖檢測(cè)電路U2、同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3、其他電路U4、保護(hù)電路TO、備用主電路TO、繼電器U7、A/D轉(zhuǎn)換電路U8、DSP控制芯片U9和斷路器U10，同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3的輸出端分別與霍爾電流傳感器Ul和脈沖檢測(cè)電路U2連接， 霍爾電流傳感器Ul與A/D轉(zhuǎn)換電路U8連接，DSP芯片U9的輸入端分別與A/D轉(zhuǎn)換電路U8 的輸出端、脈沖檢測(cè)電路U2的輸出端和其他電路U4連接，DSP芯片W的輸出端與保護(hù)電路U5的輸入端連接，保護(hù)電路TO的輸出端分別與備用主電路TO和繼電器U7的輸入端連接，繼電器U7的輸出端與斷路器UlO連接。
2.一種礦井提升機(jī)絕緣柵門極晶體管變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)，其特征是變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)控方法DSP控制芯片U9與同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3相連，DSP控制芯片U9控制同步信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)出一個(gè)同步啟動(dòng)信號(hào)給脈沖檢測(cè)電路和霍爾電流傳感器U1，脈沖檢測(cè)電路先獲得脈沖信號(hào)p，送到DSP控制芯片U9中，再經(jīng)過一個(gè)極短暫的延時(shí)，霍爾電流傳感器Ul對(duì)每一路IGBT的電流進(jìn)行檢測(cè)，獲得電流信號(hào) 4，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路U8將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送給DSP控制芯片U9 ；脈沖和電流兩路信號(hào)進(jìn)入DSP控制芯片U9進(jìn)行邏輯分析如果檢測(cè)到脈沖信號(hào)P，且在極短暫的延時(shí)之后未能檢測(cè)到該條分支電流信號(hào)^ IGBT未能正常導(dǎo)通；如果檢測(cè)到脈沖信號(hào)P，且也在極短暫的延時(shí)之后檢測(cè)到該條分支電流信號(hào)^，再等待該周期的下半個(gè)周期仍然還能檢測(cè)到電流信號(hào)4，IGBT未能正常導(dǎo)通，但如果下半個(gè)周期不能檢測(cè)到電流信號(hào)ι IGBT工作正常；DSP控制芯片U9經(jīng)過邏輯分析過程之后，DSP控制芯片U9傳送一個(gè)指令信號(hào)給保護(hù)電路，該指令信號(hào)f包括兩條，其中一條是正常處理信號(hào)指令，另一條則是故障處理信號(hào)指令；保護(hù)電路接收到正常處理信號(hào)指令f時(shí)不做處理；接收到故障處理信號(hào)指令f時(shí)，啟動(dòng)繼電器和相應(yīng)的斷路器切斷主電路與電網(wǎng)的連接，同時(shí)切換備用主電路進(jìn)行工作。
全文摘要
一種礦井提升機(jī)絕緣柵門極晶體管變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)，屬于提升機(jī)變流導(dǎo)通監(jiān)視系統(tǒng)。導(dǎo)通監(jiān)視裝置的同步信號(hào)產(chǎn)生電路U3的輸出端分別與霍爾電流傳感器U1和脈沖檢測(cè)電路U2連接，霍爾電流傳感器U1與A/D轉(zhuǎn)換電路U8連接，DSP芯片U9的輸入端分別與A/D轉(zhuǎn)換電路U8的輸出端、脈沖檢測(cè)電路U2的輸出端和其他電路U4連接，DSP芯片U9的輸出端與保護(hù)電路U5的輸入端連接，保護(hù)電路U5的輸出端分別與備用主電路U6和繼電器U7的輸入端連接，繼電器U7的輸出端與斷路器U10連接。DSP控制芯片進(jìn)行分析和控制，系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性非常高，對(duì)電流的檢查精確度沒有過高要求，此外，脈沖檢測(cè)也可以簡(jiǎn)單獲取，大大減少了成本。
文檔編號(hào)B66B5/00GK102249126SQ201110157540
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者于月森, 伍小杰, 吳瑋, 吳迪, 姜建國(guó), 左東升, 常林, 戴鵬, 王貴峰, 胡飛鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 徐州寶迪電氣有限公司