本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)及電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)，具體為一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)能量?jī)?chǔ)存和再回收要求的提高。這些使得電力電子設(shè)備對(duì)于電流、電壓等信號(hào)的處理穩(wěn)定性提出了更高的要求，同時(shí)對(duì)于設(shè)備的故障信號(hào)處理需求也越來(lái)越高。這主要體現(xiàn)在對(duì)于各個(gè)信號(hào)采樣后的狀態(tài)顯示，故障報(bào)警，故障鎖存以及對(duì)信號(hào)的處理方面。

針對(duì)上述問(wèn)題，目前主要有兩種主要的解決方案。一種是利用純粹的硬件電路；另一種是將采樣的信號(hào)輸入單片機(jī)或CPLD，通過(guò)軟件的邏輯來(lái)判斷。

基于純硬件電路構(gòu)成的采樣故障檢測(cè)電路一般包括信號(hào)采樣放大電路信號(hào)比較電路模塊，故障產(chǎn)生電路和變換電路組成。而利用單片機(jī)或DSP的檢測(cè)電路則一般是用過(guò)軟件中的邏輯分析判斷產(chǎn)生故障信號(hào)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

基于硬件電路的故障檢測(cè)信號(hào)調(diào)理裝置一旦電路確定就無(wú)法改變，只能檢測(cè)特定的信號(hào)故障。并且由于是確定功能的電路，一般無(wú)法擴(kuò)展，不能接受外部的檢測(cè)信號(hào)，大大降低了檢測(cè)裝置的靈活性，無(wú)法滿足多種設(shè)備需求。

而基于軟件的單片機(jī)或DSP，并不是模塊化的電路，在檢測(cè)出現(xiàn)故障時(shí)不好排查，可靠性較低。并且開(kāi)發(fā)和維護(hù)的成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可靠性高，還能夠滿足多種設(shè)備需求，適應(yīng)性廣。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)，包括：

信號(hào)采樣電路模塊，其包括多個(gè)用于采集故障信號(hào)的采樣電路；部分采樣電路與用于檢測(cè)故障信號(hào)的信號(hào)比較電路模塊連接，另一部分采樣電路與邏輯電路模塊連接；

邏輯電路模塊，用于對(duì)信號(hào)采樣電路模塊采集的和信號(hào)比較電路模塊產(chǎn)生的故障信號(hào)分別進(jìn)行處理以輸出綜合故障信號(hào)；

組合邏輯電路模塊，與邏輯電路模塊連接并將邏輯電路模塊輸出的不同綜合故障信號(hào)進(jìn)行處理，輸出經(jīng)鎖存的總故障信號(hào)；

CPLD控制電路模塊，與組合邏輯電路模塊和信號(hào)比較電路模塊連接，用于接收總故障信號(hào)和產(chǎn)生的故障信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。

優(yōu)選的，所述信號(hào)采樣電路模塊包括：電壓采樣電路單元、電流采樣電路單元、溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元；

電壓采樣電路單元和電流采樣電路單元分別連接至信號(hào)比較電路模塊，溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元分別連接至邏輯電路模塊。

進(jìn)一步，電壓采樣電路單元、電流采樣電路單元、溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元均為可擴(kuò)展的信號(hào)采樣電路模塊。

進(jìn)一步，電壓采樣電路單元中設(shè)置有用于電壓采樣的霍爾元件、以及用于信號(hào)處理的運(yùn)算放大器、反饋電阻和正極電阻；電流采樣電路單元設(shè)置有運(yùn)算放大器、反饋電阻和正極電阻；采集的電流和電壓信號(hào)分別經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器后，通過(guò)反饋電阻和正極電阻的比值將電壓信號(hào)和電流信號(hào)調(diào)理到用于硬件門(mén)電路或CPLD處理的信號(hào)。

進(jìn)一步，所述溫度故障檢測(cè)電路單元設(shè)置有光電耦合器和上拉電阻；溫度故障檢測(cè)電路單元連接外部NTC或溫度開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電耦合器和上拉電阻產(chǎn)生超過(guò)設(shè)定溫度的溫度故障信號(hào)。

進(jìn)一步，所述邏輯電路模塊包括相連接的第一與門(mén)電路單元和第一三態(tài)門(mén)電路單元；所述第一與門(mén)電路單元分別與信號(hào)比較電路模塊、溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元連接，第一三態(tài)門(mén)電路單元與組合邏輯電路模塊連接。

優(yōu)選的，CPLD控制電路模塊包括：用于執(zhí)行發(fā)波或信號(hào)封鎖脈沖指令的CPLD芯片、故障指示燈和對(duì)輸入的邏輯信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路單元；故障指示燈和電平轉(zhuǎn)換電路單元分別與CPLD芯片連接；

組合邏輯電路模塊連接至電平轉(zhuǎn)換電路單元；CPLD控制電路模塊外接有驅(qū)動(dòng)接線端子或光纖，通過(guò)總線與發(fā)出發(fā)波或信號(hào)封鎖脈沖指令的單片機(jī)或DSP連接。

優(yōu)選的，信號(hào)比較電路模塊中設(shè)置有比較器和可調(diào)電阻；比較器根據(jù)可調(diào)電阻和部分故障信號(hào)對(duì)應(yīng)偏置電壓的報(bào)警閾值產(chǎn)生故障信號(hào)。

優(yōu)選的，組合邏輯電路模塊包括相連接的故障鎖存電路單元、第二與門(mén)電路單元和第二三態(tài)門(mén)電路單元。

進(jìn)一步，故障鎖存電路單元包括用于鎖存綜合故障信號(hào)的RS鎖存器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實(shí)用新型一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上同時(shí)采用了硬件邏輯電路模塊和CPLD結(jié)合，可以對(duì)電力電子設(shè)備中需要檢測(cè)的電流電壓信號(hào)進(jìn)行故障檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理，同時(shí)滿足不同的設(shè)備需求，并增強(qiáng)可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)例中所述的一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)例中所述的一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)中故障鎖存電路單元的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型為一種基于門(mén)電路和CPLD的故障檢測(cè)及調(diào)理系統(tǒng)，包括：

信號(hào)采樣電路模塊，包括多個(gè)用于采集故障信號(hào)的采樣電路；

所述信號(hào)采樣電路模塊中的部分采樣電路與用于檢測(cè)故障信號(hào)的信號(hào)比較電路模塊連接，另一部分采樣電路與邏輯電路模塊連接；

所述邏輯電路模塊，用于對(duì)所述信號(hào)采樣電路模塊和信號(hào)比較電路模塊采集和產(chǎn)生的故障信號(hào)分別進(jìn)行綜合處理以輸出綜合的故障信號(hào)；

組合邏輯電路模塊，與所述邏輯電路模塊連接并將所述邏輯電路模塊輸出的不同綜合故障信號(hào)進(jìn)行綜合處理，輸出總故障信號(hào)；

CPLD控制電路模塊，與所述組合邏輯電路模塊和所述信號(hào)比較電路模塊連接，用于接收所述總故障信號(hào)、以及所述產(chǎn)生的故障信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。

其中，所述信號(hào)比較電路模塊中連接有比較器和可調(diào)電阻，所述比較器可以根據(jù)可調(diào)電阻和偏置電壓的報(bào)警閾值產(chǎn)生故障信號(hào)，進(jìn)入邏輯電路模塊。信號(hào)比較電路模塊被配置為用于將部分故障信號(hào)和對(duì)所對(duì)應(yīng)的報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否為故障信號(hào)，具體的配置方法是本領(lǐng)域的公知常識(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)配置內(nèi)部參數(shù)。

信號(hào)采樣電路模塊包括：電壓采樣電路單元、電流采樣電路單元、溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元，它們均可根據(jù)實(shí)際所需要的采樣個(gè)數(shù)來(lái)擴(kuò)展。其中，電壓采樣電路單元中連接有用于電壓采樣的霍爾元件、運(yùn)算放大器、反饋電阻和正極電阻，及電流采樣電路單元連接有運(yùn)算放大器、反饋電阻和正極電阻，其中，圖1中只示出了霍爾元件，運(yùn)算放大器、反饋電阻和正極電阻均未示出，電壓采樣使用霍爾元件，電流和電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器，通過(guò)反饋電阻和正極電阻的比值來(lái)將電壓、電流調(diào)理到一個(gè)合適硬件門(mén)電路或CPLD處理的信號(hào)。溫度故障信號(hào)由外部NTC或溫度開(kāi)關(guān)輸入溫度故障檢測(cè)電路單元，經(jīng)過(guò)光電耦合器和上拉電阻(圖中未示出)產(chǎn)生過(guò)溫故障信號(hào)；驅(qū)動(dòng)故障則由外部的接線端子輸入驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元。電壓采樣電路單元和電流采樣電路單元分別連接至信號(hào)比較電路模塊，信號(hào)比較電路模塊連接至邏輯電路模塊和CPLD控制電路模塊的電平轉(zhuǎn)換電路單元，溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元分別連接至邏輯電路模塊，調(diào)理后的電壓或電流信號(hào)進(jìn)入信號(hào)比較電路模塊，溫度故障信號(hào)和驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)則進(jìn)直接進(jìn)入邏輯電路模塊。

所述電壓采樣電路單元和所述電流采樣電路單元分別連接至信號(hào)比較電路模塊，所述溫度故障檢測(cè)電路單元和所述驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元分別連接至所述邏輯電路模塊；

邏輯電路模塊主要包括第一與門(mén)電路單元和第一三態(tài)門(mén)電路單元(圖中未示出)，對(duì)故障信號(hào)分別進(jìn)行處理，第一與門(mén)電路單元分別與信號(hào)比較電路模塊、溫度故障檢測(cè)電路單元和驅(qū)動(dòng)故障輸入電路單元連接，第一三態(tài)門(mén)電路單元與組合邏輯電路模塊連接。其中，電壓和電流故障信號(hào)除每一路具體的故障信號(hào)要送入CPLD控制電路模塊外，這兩種信號(hào)分別用兩通道第一與門(mén)電路單元生成一個(gè)綜合電流故障信號(hào)和一個(gè)綜合電壓故障信號(hào)。溫度和驅(qū)動(dòng)的故障信號(hào)同樣也使用兩通道第一與門(mén)電路單元分別生成一個(gè)綜合溫度故障信號(hào)和一個(gè)綜合驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)經(jīng)組合邏輯電路模塊送入CPLD芯片中進(jìn)行處理。如果有需要，也可按需求單獨(dú)輸入每一路溫度和驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)。生成的四路綜合故障信號(hào)經(jīng)過(guò)三態(tài)門(mén)電路單元送入組合邏輯電路模塊。

組合邏輯電路模塊包括相連接的故障鎖存電路單元、第二與門(mén)電路單元和第二三態(tài)門(mén)電路單元，如圖2所示，僅示出了故障鎖存電路單元的電路圖。四路綜合故障信號(hào)連接至RS鎖存器的S端，鎖存器R端經(jīng)過(guò)下拉電阻R5接地，Q端輸出同時(shí)送往CPLD芯片。在上電時(shí)通過(guò)充電電容C1觸發(fā)鎖存器的R端，清空所有故障。當(dāng)有故障信號(hào)來(lái)臨時(shí)會(huì)觸發(fā)S端，立即鎖存綜合故障信號(hào)。同時(shí)這四路鎖存的故障信號(hào)也經(jīng)過(guò)第二三態(tài)門(mén)電路單元和兩通道第二與門(mén)電路單元生成一路總故障信號(hào)輸入CPLD芯片。在鎖存器R端也經(jīng)過(guò)復(fù)位開(kāi)關(guān)SW與上拉電阻R6相連接，作為復(fù)位故障信號(hào)使用。

CPLD控制電路模塊包括：用于執(zhí)行發(fā)波或信號(hào)封鎖脈沖指令的CPLD芯片、故障指示燈和對(duì)輸入至所述CPLD控制電路的邏輯信號(hào)電平轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路單元，故障指示燈和電平轉(zhuǎn)換電路單元分別與CPLD芯片連接，組合邏輯電路模塊連接至CPLD控制電路模塊的電平轉(zhuǎn)換電路單元，CPLD控制電路模塊通過(guò)總線與控制器模塊交互連接及外接有接線端子或光纖，電平轉(zhuǎn)換電路單元將邏輯電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPLD芯片可處理的電平。DSP或單片機(jī)通過(guò)總線進(jìn)行通訊，CPLD芯片負(fù)責(zé)接收鎖存的故障信號(hào)，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)封鎖脈沖的操作。CPLD芯片內(nèi)部資源可以按照需求靈活配置。此外CPLD芯片的接線端子也可以根據(jù)不同的情況來(lái)配置，可兼容多種控制器。所述CPLD控制電路模塊外接有驅(qū)動(dòng)接線端子或光纖，通過(guò)總線與發(fā)出所述發(fā)波或信號(hào)封鎖脈沖指令的單片機(jī)或DSP連接。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。