[发明专利]感应加热电源故障实时检测与处理系统

说明书

技术领域

本发明属于控制系统技术领域，具体涉及一种感应加热电源故障实时检测与处理系统。

背景技术

感应加热电源具有加热温度高、效率高、速度快、非接触等优点，越来越受到加工业的重视。但是，在使用过程中，感应加热电源会出现一些故障，如果不能及时发现和处理这些故障的话，将严重影响生产的正常进行。基于感应加热逆变电源系统开发项目设备可靠性的需求，急需设计一块成本低、故障处理速度快、可扩性好的电路。

目前，国内外电机控制以及感应加热电源系统对故障处理策略主要有以下两种，一是软件故障处理策略，即传感器采集各种故障信号传送到主控芯片(DSP、单片机、ARM等)，主控芯片对故障信号进行判断，然后做出相应的处理；二是利用特殊的芯片处理故障，如HCPL-316J等。这两种处理策略均存在不同的问题，主要包括：软件故障处理策略虽然灵活、成本低、可扩性好，但是处理速度较慢；利用特殊芯片处理故障策略虽然具有故障处理速度快的优点，但是芯片只能处理特定的故障，而且增加了制版与器件的成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种感应加热电源故障实时检测与处理系统，该系统采用硬件故障处理策略，具有设备故障、过流故障、主控封锁、主控解锁、故障自锁、PWM对输出死区时间可调等功能，处理速度快，可扩展性强，使用灵活，易于集成，节约了制版与器件的成本。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种感应加热电源故障实时检测与处理系统，包括硬件故障处理电路；所述硬件故障处理电路用于完成设备的故障处理工作，包括故障逻辑运算模块、故障检测与自锁模块以及PWM封锁模块；所述故障逻辑运算模块用于将输入的故障信号经过与或非等逻辑运算确定当前系统有无故障，有故障时总故障信号为低电平，反之为高电平；当故障逻辑运算模块判断当前系统有故障时，所述故障检测与自锁模块将总故障信号封锁，不允许其改变；所述PWM封锁模块用于将故障检测与自锁模块输出的故障封锁信号与PWM进行逻辑运算，完成PWM的输出或封锁功能。

进一步地，所述故障逻辑运算模块用于完成硬件电路对多个故障处理的功能，包括若干个与非门以及非门，与非门的个数等于非门的个数，门的总个数与要处理的故障信号的关系为：N_m＝(N_g-1)×2，N_m为门的总个数，N_g为要处理的故障的个数。

进一步地，所述故障逻辑运算模块电路位于所述故障检测与自锁模块电路的前面；所述故障信号从所述故障逻辑运算模块电路一端输入，另一端输出总故障信号，所述总故障信号进入所述故障检测与自锁模块电路。

进一步地，所述故障检测与自锁模块用于完成故障信号自锁以及主控解除封锁的功能，包括两个与非门和一个非门；所述故障检测与自锁模块电路分为4种状态，包括检测故障信号状态、不封锁状态、解锁状态和故障信号自锁状态；所述检测故障信号状态是目前电路处于正常工作状态，只要有故障产生，电路将进入故障信号自锁状态；所述不封锁状态是主控解锁信号输入始终为高电平时，此时无论有无故障产生，故障封锁信号输出均为高电平，电路不进行故障处理作用；所述解锁状态是电路处于故障自锁状态且故障已被解决，此时将主控解锁信号拉高一个时钟，电路会跳转到检测故障信号状态，进入正常工作模式；所述故障信号自锁状态是检测到故障并将故障封锁信号置为低电平直到解锁信号到来。

进一步地，所述PWM封锁模块用于根据故障封锁信号决定是否输出PWM信号，包括若干个与非门、非门以及下拉电阻；所述与非门有低电平输入时输出为高电平，所述非门具有边沿陡峭的功能；所述PWM封锁模块用于实现信号封锁与信号整形的双重功能。

进一步地，在故障封锁信号输入端的两个非门之间插入奇数个施密特触发器构成的非门，构成一对可调节死区时间的PWM输出对，直接驱动逆变电源的一个桥臂。

进一步地，所述硬件故障处理电路通过CPLD实现，在CPLD中，该部分电路采用结构化设计完成，调用Verilog HDL内置基元中的与非门以及非门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用硬件故障处理策略，处理速度快。

(2)可以处理多种故障，可扩展性强，使用灵活。

(3)不占用主控芯片资源，降低了主控程序开发的复杂度与难度。

(4)目前绝大多数主控板具有CPLD、FPGA等芯片，硬件故障处理电路易于集成在这些芯片中，节约了制版与器件的成本。