專利名稱：一種高可靠性電化學(xué)整流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的電化學(xué)用晶閘管整流器，屬電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
晶閘管整流器廣泛應(yīng)用于有色金屬電解、電解制燒堿、貴重金屬冶煉、稀土冶煉、硬質(zhì) 合金、金剛石冶煉、電解水制氫、污水、廢水處理、耐火材料電加熱、直流電弧爐供電和炭 化硅生產(chǎn)等設(shè)備中，其可靠性至關(guān)重要。
電化學(xué)電源控制系統(tǒng)中最為重要的工作任務(wù)是實時控制，它包括各種模擬反饋信號的實 時釆樣、自動調(diào)節(jié)的PI運算、及時和準確地給出各橋臂的晶閘管控制極觸發(fā)信號、及時采集 整流器內(nèi)外的各種數(shù)字信號、及時并且準確地對各種信息作出判斷和應(yīng)答。此外，控制系統(tǒng) 還要和PLC進行大量的信息交流、實施人機通訊(包括上位機)等工作。而PLC以及人機信 息交流的速度是很慢的(相對于CPU實時控制而言)，需要占用微處理器大量時間，嚴重影響 了實時控制的工作質(zhì)量。
通常一個電化學(xué)電源在運行時，因某一個部件或某一零件失效而產(chǎn)生故障時，必然引起
整個電源設(shè)備的停止運行。為了防止電源設(shè)備的供電中斷， 一種方法是安裝兩臺電源設(shè)備， 其中一臺投入運行，另一臺作為備用。此方法投資大，而且切換操作復(fù)雜，消耗時間較長。， 整個切換操作時間就是停電時間，所以停電時間很長。另一種方法是， 一臺設(shè)備內(nèi)部安裝兩 套控制系統(tǒng)，因為設(shè)備的故障多半由控制系統(tǒng)的故障而引發(fā)，切換控制系統(tǒng)要比切換整套晶 閘管電源設(shè)備要快速而簡便得多。但是控制系統(tǒng)的切換，如果用人工切換，那么無論操作者 動作多么熟練，總還要一定的時間。細究起來，其操作首先是將故障設(shè)備停電，爾后將控制 系統(tǒng)切換為備用控制系統(tǒng)，最后再重新起動總的供電設(shè)備。這一過程無論多么熟練和快捷， 輸出電壓和電流總要停頓一段時間，這就給正在使用其電源的用電設(shè)備造成不良的影響。
電化學(xué)電源中的晶閘管往往由于運行溫度過高而損壞，因而必須加以保護。目前，在電 化學(xué)整流設(shè)備中對整流元件的保護方法一般是對各整流元件的工作電流進行檢測，當個別整 流元件的電流過大時，保護裝置發(fā)出警報，采取保護措施，防止硅整流元件因溫度過高而燒 壞。但是，對于采用水冷卻的硅整流元件，如果冷卻水路出現(xiàn)故障，即使工作電流不是很大，
4硅整流元件同樣會由于冷卻不良而溫度升高，導(dǎo)致硅整流元件燒壞事故的發(fā)生。因此，現(xiàn)有 的整流元件保護裝置只能避免硅整流元件因電流過大而燒壞，而當冷卻水路出現(xiàn)故障時，卻 不能對硅整流元件進行有效的保護。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述電化學(xué)電源的缺陷而提供一種實時控制性能優(yōu)越、當 備用控制系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)切換時，電源輸出不受影響，而且能在電流過大或冷卻不良引 起整流元件溫度升高時對整流元件進行有效保護的高可靠性電化學(xué)整流裝置。 本實用新型的目的是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種高可靠性電化學(xué)整流裝置，它包括晶閘管整流橋、觸發(fā)控制電路、電壓電流反饋電 路、測溫電路、觸發(fā)信號形成電路和PLC,所述觸發(fā)控制電路分為兩個參數(shù)相同的在線控制 電路和備用控制電路，每一個控制電路包括主控芯片和副控芯片，所述主控芯片的P1.6輸出 的實時觸發(fā)脈沖，經(jīng)晶體管放大電路放大后送后級電路處理形成晶閘管控制極的觸發(fā)信號； 并口輸入芯片的啟動由主控芯片的P2.0控制，時鐘信號由主控芯片的TXD提供，數(shù)據(jù)由主控 芯片的RXD口線進入,主控芯片的P2. 1 口線控制第一對三態(tài)門作為導(dǎo)向?qū)?shù)據(jù)管理進行控制； 主控芯片的P2. 2 口線控制第二對三態(tài)門作為導(dǎo)向、與主備板通訊端口實現(xiàn)主控制系統(tǒng)與備用 控制系統(tǒng)之間的通訊；主控芯片的P2.6口線控制第三對三態(tài)門作為導(dǎo)向、與副控芯片通訊， 副控芯片的TXD和RXD直接通過一個485通訊芯片、PLC通訊端口與PLC連接；副控芯片的 P2.3 口線控制第四對三態(tài)門的導(dǎo)向、管理另一485通訊芯片與溫度通訊端口連接。
上述高可靠性電化學(xué)整流裝置，所述測溫電路由測溫子模塊和數(shù)據(jù)收集模塊組成，所述 測溫子模塊分別對應(yīng)各整流橋臂配置，每個測溫子模塊均由直流電源、溫度檢測電路、多通 道A/D轉(zhuǎn)換器、溫度采集模塊CPU組成，所述溫度檢測電路由溫度傳感器、下拉電阻、反饋 電阻、運算放大器、兩個光隔芯片以及電位器組成，其中，溫度傳感器設(shè)置在晶閘管上，溫 度傳感器與下拉電阻串聯(lián)連接，其串接點的輸出信號耦合至運算放大器的同相輸入端，運算 放大器的輸出端連接第一光隔芯片、第二光隔芯片的兩個發(fā)光二極管，第一光隔芯片的光敏 三極管的輸出經(jīng)反饋電阻向運算放大器的反相輸入端提供反饋信號，第二光隔芯片的光敏三 極管的輸出經(jīng)電位器分壓后向多通道A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端提供溫度信號；多通道A/D轉(zhuǎn)換器 的輸入端A0 A7分別連接2 8個溫度檢測電路，分別對應(yīng)同一橋臂上的2 8個晶閘管，多 通道A/D轉(zhuǎn)換器的CS、 Din、 Dout、 CLK端分別接溫度采集模塊CPU的Pl. 1、 Pl. 5 、 Pl. 6、 P1.7端；各測溫子模塊的溫度采集模塊CPU的TXD、 RXD端接數(shù)據(jù)收集模塊的RXD、 TXD端。上述高可靠性電化學(xué)整流裝置，所述直流電源由DC/DC電源模塊、穩(wěn)壓管、三端穩(wěn)壓 器、限流電阻組成，所述限流電阻與穩(wěn)壓管串聯(lián)成穩(wěn)壓電路接于DC/DC電源模塊的輸出端 Vout、 OUT0之間，其串接點的電壓為三端穩(wěn)壓器的參考電位VKD。
本實用新型的觸發(fā)控制電路采用雙核結(jié)構(gòu)，主控芯片CPU1用于完成常規(guī)的控制功能(包 括控制和快速數(shù)據(jù)通訊)，而副控芯片CPU2承擔各種大容量低速度的數(shù)據(jù)通訊功能，并且適 時地向主控芯片CPU1匯報。從而把數(shù)據(jù)量巨大而且速度較低的工作與實時控制分開，有利于 擴大和提高控制系統(tǒng)的總體性能。本實用新型采用兩套控制系統(tǒng)同時投入運行，并且在設(shè)計 上很容易添加故障的實時檢測電路，使在線控制系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)故障，在線控制系統(tǒng)的退出和 備用控制系統(tǒng)的投入同時進行；如果在線控制系統(tǒng)工作正常而備用控制系統(tǒng)有故障，備用控 制系統(tǒng)自動發(fā)出故障信號，維修人員可以從容更換。
測溫電路采集整流元件的溫度模擬信號，此信號經(jīng)多通道A/D轉(zhuǎn)換器IC16轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號后，進入溫度采集模塊CPU進行處理，得到溫度值，最后信號被送到PLC或上位機。當 某整流元件因工作電流過大或冷卻不良或其它原因引起溫度過高時，PLC或上位機向繼電器 發(fā)出控制信號，切斷主回路，對整流元件實施保護，防止整流元件燒毀；處于不同的主電源 電平上的電路通過直流電源中的變壓器實現(xiàn)與其它電路之間的隔離，保證了裝置的安全運行。
本實用新型實時控制性能優(yōu)越，不受通訊等其它因素影響，當備用控制系統(tǒng)和在線控制 系統(tǒng)切換時，電源輸出不受影響，而且能在電流過大或冷卻不良引起整流元件溫度升高時對 整流元件進行有效保護。

圖1是本實用新型雙核結(jié)構(gòu)的電原理圖； 圖2是電壓電流反饋電路的電原理圖； 圖3是測溫子模塊的電原理圖； 圖4是測溫電路的電原理框圖； 圖5是測溫模塊程序框圖； 圖6是數(shù)據(jù)收集模塊程序框圖7是雙機熱備份切換的流程框圖。
圖中各標號為CPU1、主控芯片；CPU2、副控芯片；IC3、并口輸入芯片；IC4、 A/D轉(zhuǎn)
換芯片；IC5A、 IC5B、第一對三態(tài)門；IC5C、 IC5D、第二對三態(tài)門；IC6A、 IC6B、第三對三 態(tài)門；IC6C、 IC6D、第四對三態(tài)門；IC7、 IC8、 485通訊芯片;ICll、 DC/DC電源模塊;IC12、
6三端穩(wěn)壓器；IC13A、運算放大器；IC14、第一光隔芯片；IC15、第二光隔芯片；IC16、多 通道A/D轉(zhuǎn)換器；IC17、溫度采集模塊CPU;Tl、 T2、三極管；W1 W9;電位器；D1 D4;
鉗位二極管；C0M1、溫度通訊端口； COM2、 PLC通訊端口； COM3、主備板通訊端口； WY、穩(wěn)
壓管；Rt、溫度傳感器；DCM、數(shù)據(jù)收集模塊。
具體實施方式
參看圖1，電化學(xué)控制系統(tǒng)中最為重要的工作任務(wù)是實時控制，它包括各種模擬反饋信 號的實時采樣、自動調(diào)節(jié)的PI運算、及時和準確地給出各橋臂的晶閘管控制極觸發(fā)信號、及 時采集整流器內(nèi)外的各種數(shù)字信號、及時并且準確地對各種信息作出判斷和應(yīng)答。此外還要 和PLC進行大量的信息交流、實施人機通訊(包括上位機)等工作。而PLC以及人機信息交 流的速度是很慢的(相對于CPU實時控制而言)，非常耽誤時間。
為了全面提高控制系統(tǒng)的性能，本實用新型提出控制系統(tǒng)采用雙核結(jié)構(gòu)。CPU1完成常規(guī) 的控制功能(包括控制和快速數(shù)據(jù)通訊)，而新增加的CPU2，承擔各種大容量低速度的數(shù)據(jù) 通訊功能，并且適時地向CPU1匯報(例如PLC通訊、包括觸摸屏和上位機的信息交流、晶 閘管運行溫度數(shù)據(jù)通訊、整流設(shè)備對地絕緣電阻測量數(shù)據(jù)、各晶閘管支路電流的監(jiān)測等，均 屬于低速大容量數(shù)據(jù)通訊)。這樣把數(shù)據(jù)量巨大而且速度較低的工作與實時控制分開，有利于 擴大和提高控制系統(tǒng)的總體性能。
在圖1中CPU1使用的是AT89S8252，此芯片與通常以MCS-51為核心的芯片略有不同， 其內(nèi)部具有足夠容量的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，無須擴展ROM和RAM。因此P2口可以不作 為高位地址碼使用，而直接作為普通口線使用，這在簡化控制電路的設(shè)計上是十分有利的。
CPU1為主控芯片的任務(wù)包括管理A/D轉(zhuǎn)換(參看圖2)、調(diào)節(jié)器的PI軟件運算、現(xiàn)場并 行口輸入、現(xiàn)場數(shù)據(jù)向備用控制系統(tǒng)輸送、以及實時脈沖發(fā)生等工作。PI運算結(jié)果出來后， 經(jīng)過CPU1定時器延時后產(chǎn)生實時的觸發(fā)脈沖，直接從Pl.O 口送出，經(jīng)過晶體管T1、 T2組成 的放大電路放大后送到后級，后級的脈沖功放電路將原始脈沖轉(zhuǎn)換成六脈波或十二脈波整流 電路所要求的多路脈沖，推動主回路相應(yīng)橋臂的晶閘管控制極。
由于控制系統(tǒng)內(nèi)部與控制系統(tǒng)外部，以及在線控制系統(tǒng)與備用控制系統(tǒng)之間存在大量的 數(shù)據(jù)通訊任務(wù)，再加上控制系統(tǒng)內(nèi)部的雙核結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通訊，所以它們之間的通訊關(guān)系 比較復(fù)雜，其通訊數(shù)據(jù)的管理顯得十分重要。在圖1中我們推薦的方案是串行通訊加三態(tài)門 管理。例如
并口輸入芯片IC3采用帶鎖存的并行輸入串行輸出的芯片(例如74LS165)， CPU1的P2. 0控制IC3的啟動，時鐘信號由CPU1的TXD提供，數(shù)據(jù)在CPU1的RXD 口線進入。而數(shù)據(jù)管理 使用CPU1的P2. 1 口線控制IC5:A和IC5:B作為導(dǎo)向。
本實用新型具有零切換時間的雙控制系統(tǒng)熱備用技術(shù)，因此現(xiàn)場數(shù)據(jù)必須及時向備用控 制系統(tǒng)輸送，這個快速通道是CPU1的P2. 2 口線控制IC5:C和IC5:D三態(tài)門作為導(dǎo)向，與C0M1 通訊口實現(xiàn)主控制系統(tǒng)與備用控制系統(tǒng)之間的通訊。C0M1為主控制系統(tǒng)與備用控制系統(tǒng)的互 相接口，在整流裝置內(nèi)部，其具體的物理安裝位置是非?？拷?，所以可以相互直接連接， 無須使用485接口。
整流器作為一個獨立的電力電子設(shè)備來看是一套完整的直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDS)。隨著 技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代整流設(shè)備已經(jīng)是整套電化學(xué)生產(chǎn)設(shè)備的一個環(huán)節(jié)，整個電化學(xué)生產(chǎn)設(shè)備成 為一個DCS系統(tǒng)。因此本實用新型是在原來的DDS基礎(chǔ)上增加一套PLC，由PLC實現(xiàn)與觸摸 屏、上位機、以及其他各種設(shè)備之間的數(shù)字通訊，這樣就組成了一個完整的電化學(xué)生產(chǎn)DCS 系統(tǒng)。盡管PLC的品種和類型繁多，但是都具有485接口。本實用新型的設(shè)計是令一部分數(shù) 據(jù)由CPU1芯片直接快速對PLC通訊，例如操作、連鎖、故障、運行顯示等。另一部分數(shù)據(jù) 屬于外圍監(jiān)測、連鎖、上位通訊、間接操作、運行記錄等， 一律通過CPU2通訊。
在本實用新型中，直接通訊的數(shù)據(jù)通過CPU1的P2. 6 口線管理IC6:A和IC6:B三態(tài)門作 為導(dǎo)向直接與CPU2對話。對于不需要實時控制和低速大容量數(shù)據(jù)通訊工作都納入CPU2的工 作范圍。所以CPU2的TXD和RXD是直接通過IC7 (485通訊芯片)經(jīng)COM2與PLC連接的。
晶閘管的溫度監(jiān)測系統(tǒng)的上傳與管理是通過CPU2的P2. 3 口線(即CPU2主動控制)，控 制IC6:C和IC6:D三態(tài)門管理IC8 (485通訊芯片)與溫度數(shù)據(jù)的COM3連接。
如果有橋臂電流檢測或者直流母線絕緣檢測，還可以再擴展其他的485接口，在圖l中 可見CPU2硬件資源還有很多預(yù)留的硬件資源可用。
參看圖2，整流裝置輸出的穩(wěn)壓和穩(wěn)流性能，是產(chǎn)品的主要指標之一，必須采用快速而 精確的實時控制，因此提供給CPU1 (與圖1中的CPU1為同一塊芯片)的電壓和電流反饋信 號十分重要。從圖2可以看出，我們選用的是八路A/D轉(zhuǎn)換芯片(例如MAX186)， A/D轉(zhuǎn)換精 度為12位，用CPU1的P2. 3 口線作為A/D芯片的選通線。A/D轉(zhuǎn)換采用SPI串行通訊方式， 而AT89S8252的P. 5、 PL 6和Pl. 7正好具有該項功能，在我們采用MAX186作為A/D芯片的 情況下，最高采樣頻率可以達到133K，完全滿足工程實際需要。12位A/D芯片的理論精度 為1/4096，因此能滿足控制系統(tǒng)為1/1000的要求，如果控制系統(tǒng)的精度要求為1/10000，那 么改用16位的A/D芯片即可。
8圖2中前四個模擬量通道(CH0-CH3)用作整流器的電壓和電流反饋(通常使用一個電 壓反饋和一個電流反饋，富裕兩個留作其他備用)。D4-D8作為Wl-W4電位器分壓后的鉗位， 在反饋異常時確保進入A/D芯片的電壓不超過5V，確保A/D芯片的安全運行。后四個模擬通 道(CH4-CH7)用作電壓閉環(huán)的PI參數(shù)給定和電流閉環(huán)的PI參數(shù)給定，電源電壓經(jīng)過W5-W8 電位器分壓后送入A/D轉(zhuǎn)換，因此PI參數(shù)的調(diào)節(jié)可以使用電位器進行整定，非常方便。
晶閘管測溫系統(tǒng)是提高電化學(xué)整流器安全可靠運行的一個預(yù)警系統(tǒng)，正常運行時晶閘管 運行溫度是不會超過允許溫度的，但是如果冷卻水溫度過高、水壓不足、漏水或局部支路水 流量不足、橋臂內(nèi)均流不良等均可能造成晶閘管運行實際溫度過高，雖然電化學(xué)整流器一般 都配備水壓水流檢測，但是往往只是檢測了總水路，個別支路漏水或水管阻力過大都發(fā)現(xiàn)不 了，這就可能造成個別晶閘管運行溫度過高。在沒有支路電流檢測的情況下，均流不良也會 造成晶閘管運行溫度過高。實際運行經(jīng)驗告訴我們，個別支路漏水事故是經(jīng)常發(fā)生的。因此 為了提高電化學(xué)整流器的安全運行性能，配備一套晶閘管測溫系統(tǒng)是十分必要的。投資不大， 收效顯著。
參看圖3，本電路的關(guān)鍵是使用模擬量的線性光電隔離和傳輸技術(shù)，這不僅要求設(shè)計的 電路在電壓的模擬量方面能夠線性地傳輸?shù)焦飧舻暮蠹?，更重要的是要保證光電隔離的前后 級之間有足夠的電絕緣耐壓強度.本實用新型的設(shè)計方案能夠保證溫度傳感器Rt的輸出電 壓，線性地傳到CPU模塊的A/D轉(zhuǎn)換器端口，而電絕緣耐壓強度完全由所選的光電隔離器件 決定，目前市場上可選的光電隔離器件種類很多，最高隔離電壓有大于5000V的，本實用新 型對各種光隔在使用上無特殊限制。
圖3中我們使用了運算放大器的同相輸入，放大倍數(shù)設(shè)計為"1"，即溫度傳感器Rt經(jīng) 過下拉電阻得到的分壓值(我們用作溫度傳感器的輸出信號)，經(jīng)過R5送入運放的同相端， 而運放的輸出直接向IC14和IC15兩支光電隔離芯片的發(fā)光二極管(經(jīng)過R4)供電，IC14 輸出三極管的輸出電流在R3上的電流壓降作為反饋信號再反饋到運放的反相端(這是通過光 電隔離的間接反饋)，由于運算放大器具有極大的放大倍數(shù)，R3上的壓降與溫度傳感器的輸 出電壓必然完全相等。如果我們選用的IC14和IC15的CTR (電流傳輸率)參數(shù)完全一致， 再加上調(diào)節(jié)W9的電阻值可調(diào)，我們可以令W9的電阻值與R3的電阻值完全相等，那么IC15 輸出三極管發(fā)射極電阻W9上的輸出電壓和R3上的電壓降也完全相等，也就是說光電隔離以 后得到的電壓(送到A/D轉(zhuǎn)換器上的電壓)與傳感器輸出的電壓完全相等(相當于這個電壓 直接作用于A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入端口)。所以雖然經(jīng)過了非線性的光電隔離器件，但是模擬
9量還是很線性地傳遞了過去。
耐壓問題參見圖3的虛線框部分，虛線框左側(cè)的IC11是一塊DC/DC電源變換電路，向 虛線框內(nèi)懸浮電位的采樣電路提供電源，電源模塊的耐壓強度應(yīng)符合電力電子產(chǎn)品的有關(guān)國 家標準。為了簡化電源電路，DC/DC模塊的能源可以采用和CPU系統(tǒng)的直流電源合二為一， 例如圖3中選用的電源模塊輸入為5V，輸出為單一的12V輸出。但是我們在12V輸出的電壓 上經(jīng)過Rl限流，在WY穩(wěn)壓管上產(chǎn)生一個約3. 5V的電壓，這個Rl和WY的結(jié)點作為虛線框內(nèi) 電路的參考電位(VKD)。于是IC13運放芯片就有了+8.5V和一3.5V的電壓，對運算放大器 實現(xiàn)正/負雙電源供電，這樣就可以保證運放在0—5V輸出范圍內(nèi)有良好的線性。在8.5V電 源電壓上，又利用IC12 (7805)穩(wěn)壓模塊得到一個對于參考點為5V的穩(wěn)壓電源，該電壓作 為本模塊所使用的全部溫度傳感器的供電電源。
上述溫度模塊的穩(wěn)壓電源，當然也可以使用正負雙路輸出向運算放大器供電，這樣在設(shè) 計思路上更簡單些，性能完全相同。
在圖3中我們可以看到虛線框?qū)C15 —分為二， IC15的左側(cè)發(fā)光二極管是處于要加強 絕緣的整流設(shè)備主電源高電壓系統(tǒng)中，而IC15右側(cè)的光敏三極管是處于CPU的5V控制電源 系統(tǒng)中，這就要求不僅在選用光隔的型號上必須慎重處理絕緣問題，而且在印刷電路板的布 線中要也留有足夠絕緣距離或加上其他絕緣措施。
最后申明一下，實際應(yīng)用中溫度傳感器的外殼對輸出信號的導(dǎo)線至少應(yīng)該保證2000Vrms (持續(xù)1分鐘)的絕緣強度，不要將傳感器本體的絕緣和上述電子線路的光電隔離作為單一 的絕緣保證，本設(shè)計中提出的傳感器本體和測量電路隔離的雙重保證方案，這樣的設(shè)計思想 絕不多余，因為一旦發(fā)生短路故障，后果是極為嚴重的。
A/D轉(zhuǎn)換電路和溫度檢測電路在物理上實際是安裝在同一塊印刷電路板上，A/D轉(zhuǎn)換電 路可以選用各種品牌和型號來實現(xiàn)，如同CPU芯片可以選各種不同型號一樣，這并不影響本 方案的實施。
在圖3中IC16為多通道A/D轉(zhuǎn)換器，但是圖中只完整地表示了一支溫度傳感器(Rt) 的模擬量是如何傳輸?shù)紸/D芯片的AO 口上的，圖3中總共有AO到A3四個通道進入A/D芯片， 這是假定同一橋臂上有并聯(lián)四支整流元件的情況，但是圖3中IC16選用了 10通道的A/D轉(zhuǎn) 換芯片(例如TLV2556)，這是為了說明現(xiàn)在已經(jīng)有足以應(yīng)對同一橋臂上多支晶閘管并聯(lián)的情 況。在實際設(shè)計中，寧可選用額定電流更大的元件，以盡可能減少同一橋臂上并聯(lián)更多的元 件，通常并聯(lián)元件數(shù)不會太多。
10AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)僅僅是表達了溫度傳感器的輸出電壓值。要求得它所代表的實際溫度 值，還要根據(jù)實際選用傳感器的"溫度電阻特性曲線"，通過運算才能得到。在傳感器型號選 定以后，我們可以換算成一張電壓轉(zhuǎn)換為溫度的對照表，置入CPU軟件清單中，然后按照普 通的査表法(必要時加上插入法)就可以很方便地得到溫度值，這是眾所周知的計算機軟件 基本技術(shù)，這里不用細說了。
參看圖4， A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放于溫度采集模塊CPU (IC17)內(nèi)部的RAM中(此CPU應(yīng) 該選用內(nèi)部具有大量SRAM或EEPR0M的CPU),此數(shù)據(jù)通過CPU的TXD和RXD 口線，向數(shù)據(jù)收 集模塊匯報。所有子模塊的TXD、 RXD與數(shù)據(jù)收集模塊的TXD、 RXD交叉連接。
為了區(qū)別不同幾何位置的整流元件的數(shù)據(jù)，不同子模塊要有不同編號，數(shù)據(jù)收集模塊根 據(jù)子模塊編號將數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)收集模塊CPU不同的RAM地址中(這是計算機軟件的需要)。
最后數(shù)據(jù)收集模塊可以將全部數(shù)據(jù)通過RS485端口送到PLC、上位機或顯示模塊(例如 觸摸屏)，具體軟件設(shè)計可以根據(jù)具體工程需要而定。
測溫采集模塊和數(shù)據(jù)收集模塊的通訊可以任選單片機的方式1、方式2或方式3。至于 通訊模塊對外通訊，我們推薦采用RS485接口，通訊層面以上的問題，不包括本實用新型范 圍內(nèi)。
1權(quán)利要求1. 一種高可靠性電化學(xué)整流裝置，其特征是，它包括晶閘管整流橋、觸發(fā)控制電路、電壓電流反饋電路、測溫電路、觸發(fā)信號形成電路和PLC，所述觸發(fā)控制電路分為兩個參數(shù)相同的在線控制電路和備用控制電路，每一個控制電路包括主控芯片(CPU1)和副控芯片(CPU2)，所述主控芯片(CPU1)的P1.6輸出的實時觸發(fā)脈沖，經(jīng)晶體管放大電路放大后送后級電路處理形成晶閘管控制級的觸發(fā)信號；并口輸入芯片(IC3)的啟動由主控芯片(CPU1)的P2.0控制，時鐘信號由主控芯片的TXD提供，數(shù)據(jù)由主控芯片的RXD口線進入，主控芯片的P2.1口線控制第一對三態(tài)門(IC5A和IC5B)作為導(dǎo)向?qū)?shù)據(jù)管理進行控制；主控芯片的P2.2口線控制第二對三態(tài)門(IC5C和IC5D)作為導(dǎo)向、與主備板通訊端口(COM1)實現(xiàn)主控制系統(tǒng)與備用控制系統(tǒng)之間的通訊；主控芯片(CPU1)的P2.6口線控制第三對三態(tài)門(IC6A和IC6B)作為導(dǎo)向、與副控芯片(CPU2)通訊，副控芯片的TXD和RXD直接通過一個485通訊芯片(IC7)、PLC通訊端口(COM2)與PLC連接；副控芯片的P2.3口線控制第四對三態(tài)門(IC6C和IC6D)的導(dǎo)向、管理另一485通訊芯片(IC8)與溫度通訊端口(COM3)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高可靠性電化學(xué)整流裝置，其特征在于，所述測溫電路由測溫子 模塊和數(shù)據(jù)收集模塊(DCM)組成，所述測溫子模塊分別對應(yīng)各整流橋臂配置，每個測溫子模 塊均由直流電源、溫度檢測電路、多通道A/D轉(zhuǎn)換器(IC16)、溫度采集模塊CPU (IC17) 組成，所述溫度檢測電路由溫度傳感器(Rt)、下拉電阻(R2)、反饋電阻(R3)、運算放大器(IC13A)、兩個光隔芯片以及電位器(W9)組成，其中，溫度傳感器(Rt)設(shè)置在晶閘管上， 溫度傳感器(Rt)與下拉電阻(R2)串聯(lián)連接，其串接點的輸出信號耦合至運算放大器(IC13A) 的同相輸入端，運算放大器(IC13A)的輸出端連接第一光隔芯片(IC14)、第二光隔芯片(IC15) 的兩個發(fā)光二極管，第一光隔芯片(IC14)的光敏三極管的輸出經(jīng)反饋電阻(R3)向運算放 大器(IC13A)的反相輸入端提供反饋信號，第二光隔芯片(IC15)的光敏三極管的輸出經(jīng)電 位器(W9)分壓后向多通道A/D轉(zhuǎn)換器(IC16)的輸入端提供溫度信號；多通道A/D轉(zhuǎn)換器(IC16)的輸入端A0 A7分別連接2 8個溫度檢測電路，分別對應(yīng)同一橋臂上的2 8個晶 閘管，多通道A/D轉(zhuǎn)換器(IC16)的CS、 Din、 Dout、 CLK端分別接溫度采集模塊CPU的Pl. 1、 Pl. 5 、P1. 6、P1. 7端;各測溫子模塊的溫度采集模塊CPU的TXD、RXD端接數(shù)據(jù)收集模塊(DCM) 的RXD、 TXD端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高可靠性電化學(xué)整流裝置，其特征在于，所述直流電源由DC/DC 電源模塊(ICll)、穩(wěn)壓管(WY)、三端穩(wěn)壓器(IC12)、限流電阻(Rl)組成，所述限流電 阻(Rl)與穩(wěn)壓管(WY)串聯(lián)成穩(wěn)壓電路接于DC/DC電源模塊(IC11)的輸出端Vout、 OUT0 之間，其串接點的電壓為三端穩(wěn)壓器(IC12)的參考電位VKD。
專利摘要一種高可靠性電化學(xué)整流裝置，屬電源技術(shù)領(lǐng)域，用于解決實時控制、切換波動和晶閘管保護問題。其技術(shù)方案是，它包括晶閘管整流橋、觸發(fā)控制電路、電壓電流反饋電路、測溫電路、觸發(fā)信號形成電路和PLC，所述觸發(fā)控制電路分為兩個參數(shù)相同的在線控制電路和備用控制電路，每一個控制電路包括主控芯片和副控芯片，主控芯片完成常規(guī)的控制功能，副控芯片承擔各種大容量低速度的數(shù)據(jù)通訊功能，并控制PLC的運行。本實用新型實時控制性能優(yōu)越，當備用控制系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)切換時，電源輸出不受影響，而且能在整流元件溫度升高時對整流元件進行有效保護。
文檔編號H02M7/162GK201274452SQ20082010564
公開日2009年7月15日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者寧 張, 朱世良 申請人:保定萊特整流器制造有限公司