帶鎖止功能的多能級火花檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種帶鎖止功能的多能級火花檢測系統(tǒng)，特別涉及靜電除塵器內(nèi) 火花放電時(shí)的火花能級檢測系統(tǒng)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，作為其關(guān)鍵技術(shù)的MOSFET、IGBT等大功率器件因 其出色的高頻開關(guān)特性而被廣泛地應(yīng)用于通信、電子等各種領(lǐng)域。但它們作為一種大功率 的復(fù)合器件，具有較弱的承受短時(shí)過載的能力。當(dāng)工作中因過壓或過流而使管內(nèi)能量積聚 時(shí)，極容易引起雪崩并損壞器件。因而在實(shí)際應(yīng)用中過流保護(hù)技術(shù)一直是影響功率器件裝 置可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
[0003] 在靜電除塵器正常工作時(shí)，因氣體擊穿產(chǎn)生的火花放電或本體內(nèi)部產(chǎn)生局部短路 以及其他原因造成本體負(fù)載電流超過最大允許電流（過流）時(shí)，若不及時(shí)斷開高壓電源輸 出，往往容易造成高壓電源過載使整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作或電源受損。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種帶鎖止功能的多能級火 花檢測系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中靜電除塵器發(fā)生電火花放電時(shí)，斷開高壓電源不及時(shí)，導(dǎo)致電 源模塊、功率管易損壞的技術(shù)問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：帶鎖止功能的多能級火 花檢測系統(tǒng)，包括采樣電路、調(diào)理電路、比較器、火花能級判別電路和用于封鎖高壓電源輸 出的鎖止電路；
[0006] 采樣電路采集火花放電時(shí)產(chǎn)生的電信號，經(jīng)調(diào)理電路調(diào)理，輸出至比較器的端 與連接在比較器"+"端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；
[0007] 所述鎖止電路包括反相器D2F和RS觸發(fā)器，反相器D2F的輸入端與所述比較器的 輸出端電連接，反相器D2F的輸出端與RS觸發(fā)器的S端電連接，RS觸發(fā)器的^端與高壓電 源的功率管使能端電連接，用于封鎖功率管驅(qū)動(dòng)使能信號，Q端與DSP電連接，用于通知DSP 高壓電源的功率管驅(qū)動(dòng)使能信號被封鎖；
[0008] 所述火花能級判別電路包括CPLD控制芯片，所述CPLD控制芯片內(nèi)集成有消抖電 路、延時(shí)電路和火花檢測控制電路；
[0009] 消抖電路消除火花信號中的干擾信號后分別送入延時(shí)電路和火花檢測控制電路； 延時(shí)電路將消除干擾信號后的火花信號展寬送入DSP;火花檢測控制電路將火花分為中能 級火花和小能級火花：對于中能級火花，火花檢測控制電路將一直產(chǎn)生功率管驅(qū)動(dòng)使能封 鎖信號；對于小能級火花，DSP直接停止發(fā)送功率管驅(qū)動(dòng)信號。
[0010] 所述火花檢測控制電路包括火花計(jì)數(shù)器U1、火花計(jì)數(shù)器U2和三輸入端或門，三輸 入端或門的輸入端分別連接火花計(jì)數(shù)器U1的輸出端、火花計(jì)數(shù)器U2的輸出端和延時(shí)電路 的輸出端；火花計(jì)數(shù)器U1的清零端和火花計(jì)數(shù)器U2的清零端分別與DSP的CLR信號輸出 端電連接；
[0011] 消抖電路的輸入端與比較器的輸出端電連接，消抖電路的輸出端經(jīng)非門instl5 分別連接火花計(jì)數(shù)器U1的CLK端和或門inst57的一個(gè)輸入端，或門inst57的另一個(gè)輸入 端與火花計(jì)數(shù)器U2的輸出端電連接，或門inst57的輸出端連接火花計(jì)數(shù)器U2的CLK端；
[0012] 三輸入端或門inst67的輸出端連接或門inst83的一個(gè)輸入端，或門inst83的另 一輸入端與DSP的功率管使能信號輸出端電連接；或門inst83的輸出端與所述功率管使能 端電連接。
[0013] 所述消抖電路包括時(shí)鐘計(jì)數(shù)器inst47、SR鎖存器和八個(gè)D-Q端順序級聯(lián)的D觸發(fā) 器，八個(gè)D觸發(fā)器均分為兩組，每組第一個(gè)D觸發(fā)器的CP端與時(shí)鐘計(jì)數(shù)器inst47的輸出端 電連接；第一組第一個(gè)D觸發(fā)器inst51的D端與比較器D1的輸出端電連接；
[0014] 第二組最后一個(gè)D觸發(fā)器inst49的Q端、第一組第一個(gè)D觸發(fā)器inst51的Q端 分別與與門inst59的輸入端連接，還分別經(jīng)各自的非門與與門inst58的輸入端連接，與門 inst59和與門inst58分別連接SR鎖存器的信號輸入端，SR鎖存器的信號輸出端連接火花 檢測控制電路的輸入端；
[0015] 當(dāng)出現(xiàn)過流信號時(shí)，在時(shí)鐘信號FRE的第一個(gè)上升沿，第一組第一個(gè)D觸發(fā)器 inst51輸出低電平，第二個(gè)D觸發(fā)器inst44在時(shí)鐘信號FRE的第二個(gè)上升沿輸出低電平， 依次類推第八個(gè)D觸發(fā)器inst49在時(shí)鐘信號FRE的第八個(gè)上升沿輸出低電平，將過流信號 延遲幾個(gè)微秒，小于此延時(shí)時(shí)間的視為干擾信號。
[0016] 所述延時(shí)電路包括八個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器、三個(gè)D觸發(fā)器和一個(gè)或非門inst23,八個(gè)延 時(shí)計(jì)數(shù)器均分為兩組，每組延時(shí)計(jì)數(shù)器的RCO端和相鄰下一延時(shí)計(jì)數(shù)器的ENP端連接，第一 組第一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器instlO和第二組第一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器instl8的ENP端與ENT端短接 后分別連接D觸發(fā)器inst9的Q端和三輸入端或門的輸入端，第一組最后一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器 instil的RC0端連接D觸發(fā)器inst35的D端，第二組最后一個(gè)延時(shí)計(jì)數(shù)器instl9的RC0 端連接D觸發(fā)器inst39的D端；
[0017] 第一組延時(shí)計(jì)數(shù)器的CLK端分別連接所述時(shí)鐘信號FRE和D觸發(fā)器inst35的CP 端；
[0018] 第二組延時(shí)計(jì)數(shù)器的CLK端分別連接D觸發(fā)器inst39的CP端，同時(shí)經(jīng)非門inst22 連接時(shí)鐘信號FRE ;
[0019] D觸發(fā)器inst35的Q端和D觸發(fā)器inst39的Q端分別連接或非門inst23的輸入 端，或非門inst23的輸出端與所有延時(shí)計(jì)數(shù)器的CLRN端連接后，與D觸發(fā)器inst9的CLRN 端連接，D觸發(fā)器inst9的CP端經(jīng)非門instl4消抖電路的輸出端連接。
[0020] 所述調(diào)理電路包括整流電路和放大電路，所述整流電路的輸入端與采樣電路的輸 出端電連接，整流電路的輸出端與放大電路的輸入端電連接，放大電路的輸出端與比較器 的端電連接；
[0021] 采樣電路采集火花放電時(shí)產(chǎn)生的電信號，經(jīng)整流電路進(jìn)行整流，再經(jīng)放大電路反 相放大后輸出至比較器的端與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。
[0022] 所述采樣電路由霍爾傳感器和功率電阻組成，霍爾傳感器采集高壓電源逆變模塊 輸出的電流信號，經(jīng)功率電阻轉(zhuǎn)換成交流電壓信號輸出至調(diào)理電路。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是：鎖止電路可在靜電除塵器內(nèi) 部產(chǎn)生高能級火花時(shí)直接可靠地鎖止功率管驅(qū)動(dòng)使能信號，瞬間斷開過流負(fù)載的電源，從 而保證高壓電源的安全穩(wěn)定運(yùn)行；僅在靜電除塵器內(nèi)部確實(shí)存在持續(xù)短路產(chǎn)生高能級火花 時(shí)才進(jìn)行跳閘停機(jī)，對于瞬態(tài)電流尖峰等干擾過流信號具有較強(qiáng)的抗干擾能力；同時(shí)，可根 據(jù)火花能級，實(shí)現(xiàn)火花率的最佳控制，促使電場場強(qiáng)的快速恢復(fù)，抑制反電暈，降低二次揚(yáng) 塵，提高電除塵器除塵效率和節(jié)能效果；CPLD控制芯片集成消抖電路、延時(shí)電路和火花檢 測控制電路，集成度高，增加了控制系統(tǒng)的靈活性，便于調(diào)試和設(shè)備升級。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0025] 圖2是比較器與鎖止電路的連接電路圖。
[0026] 圖3是火花檢測控制電路的電路圖。
[0027] 圖4是消抖電路的電路圖。
[0028] 圖5是延時(shí)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本 實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0030] 如圖1所示，是本實(shí)用新型的電路原理框圖，帶鎖止功能的多能級火花檢測系統(tǒng)， 包括采樣電路、調(diào)理電路、比較器D1、火花能級判別電路和鎖止電路，鎖止電路用于斷開高 壓電源輸出端。
[0031] 采樣電路由霍爾傳感器和功率電阻組成，霍爾傳感器采集高壓電源逆變模塊輸出 的電流信號，采樣信號為0?100mA的弱電流信號，經(jīng)過功率電阻轉(zhuǎn)換為交流電壓信號，輸 出至調(diào)理電路。
[0032] 調(diào)理電路包括整流電路和放大電路，整流電路的輸入端與采樣電路的輸出端電連 接，整流電路的輸出端與放大電路的輸入端電連接，放大電路的輸出端與比較器D1的 端電連接。比較器D1的" + "端通過分壓電阻R1連接基準(zhǔn)電壓源，比較器D1的輸出端與 " + "端之間還跨接有二極管VI和分壓電阻R2。
[0033] 如圖2所示，鎖止電路包括反相器D2F和RS觸發(fā)器D3,反相器D2F的輸入端與比 較器D1的輸出端電連接，反相器D2F的輸出端與RS觸發(fā)器D3的S端電連接，RS觸發(fā)器 的泛端與高壓電源的功率管使能端電連接，用于封鎖功率管驅(qū)動(dòng)使能信號，Q端與DSP電連 接，用于通知DSP高壓電源的功率管驅(qū)動(dòng)使能信號被封鎖。
[0034] 采樣電路采集火花放電時(shí)產(chǎn)生的電信號，經(jīng)調(diào)理電路中的整流電路進(jìn)行整流，再 經(jīng)放大電路反相放大后，輸出至比較器D1的端與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較：若采樣信號經(jīng)過 反相放大倍數(shù)的整定后大于比較器D1 " + "端電壓，此時(shí)D1輸出下降沿，經(jīng)反相器D2F反向 后送入RS觸發(fā)器D3的S端，D3的R端接復(fù)位信號。此時(shí)，D3反向輸出端。始終輸出下降 沿，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后直接拉低功率管驅(qū)動(dòng)使能信號，而Q端經(jīng)電平轉(zhuǎn)換送入DSP，通知系統(tǒng)功 率管驅(qū)動(dòng)使能信號被封鎖，此時(shí)檢測到的火花能量等級很高，視為高能級火花。
[0035] 若采樣信號經(jīng)過反相放大倍數(shù)的整定后大于比較器D1 " + "端電壓，但不足以大于 火花硬件檢測電路的基準(zhǔn)電壓值，此時(shí)比較器D1輸出下降沿，送入火花能級判別電路中的CPLD控制芯片。
[0036] CPLD控制芯片內(nèi)集成有消抖電路、延時(shí)電路和火花檢測控制電路。消抖電路消除 火花信號中的干擾信號后分別送入延時(shí)電路和火花檢測控制電路；延時(shí)電路將消除干擾信 號后的火花信號展寬送入DSP ;火花檢測控制電路將火花分為中能級火花和小能級火花： 對于中能級火花，火花檢測控制電路將一直產(chǎn)生功率管驅(qū)動(dòng)使能封鎖信號；對于小能級火 花，DSP直接停止發(fā)送功率管驅(qū)動(dòng)信號。
[0037] 如圖3所示，火花檢測控制電路包括火花計(jì)數(shù)器U1、火花計(jì)數(shù)器U2和三輸入端或 門inst67。三輸入端或門inst67的輸入端分別連接火花計(jì)數(shù)器U1的輸出端QA、火花計(jì)數(shù) 器U2的輸出端QB和延時(shí)電路的輸出端，三輸入端或門inst67的輸出端連接或門inst83 的一個(gè)輸入端，或門inst83的另一輸入端與DSP的功率管使能信號輸出端電連接；或門 inst83的輸出端與功率管使能端電連接。DSP的CLR信號輸出端分別經(jīng)過兩個(gè)非門與火花 計(jì)數(shù)器U1的清零端CLRN和火花計(jì)數(shù)器U2的清零端CLRN連接。