[发明专利]一种残余电荷电压的多信号检测试验装置及方法

权利要求书

1.一种残余电荷电压的多信号检测试验装置，其特征在于，包括：上位机、DSP处理器、故障信号调理电路、多信号检测单元、IGBT驱动隔离开关、IGBT开关组和电源模块；

所述上位机与DSP处理器相连接，DSP处理器分别与故障信号调理电路、多信号检测单元、IGBT驱动隔离开关相连接，故障调理电路与多信号检测单元相连接，IGBT驱动隔离开关与IGBT开关组相连接，IGBT开关组与被控对象相连接；

所述上位机，采用计算机和显示器实现，向DSP处理器发出控制指令，保存多信号检测单元检测到的数据、并将控制指令及检测到的数据显示在显示器上；

所述DSP处理器，接收上位机传递过来的控制指令，并将控制指令传递给IGBT驱动隔离开关，接收故障调理电路传递过来的故障信号，接收多信号检测单元传递过来的检测数据，并将故障信号与检测数据传递给上位机；

所述故障信号调理电路，用来检测IGBT故障，并将IGBT故障信号传递给DSP处理器；

所述多信号检测单元，用于检测各种参数，并将所有检测到的数据传递到DSP处理器；所述各种参数包括：被控对象的驱动电机绕组电流、被控对象的电机转速、IGBT组开关组储能电容电压、IGBT组开关组充放电电容电压、IGBT驱动隔离开关刚分合位置及电网电压；

所述IGBT驱动隔离开关，根据DSP处理器控制指令，控制IGBT开关开启或者断开；

所述IGBT开关组，根据IGBT驱动隔离开关传递过来的控制指令，对应IGBT开关开启或者断开；

所述电源模块，为整个装置供电。

2.根据权利要求1所述残余电荷电压的多信号检测试验装置，其特征在于，所述多信号检测单元，具体包括：驱动电机绕组电流检测单元、电机转速检测单元、储能电容电压检测及充放电单元、IGBT驱动隔离开关刚分合位置检测单元及电网电压检测单元；

所述驱动电机绕组电流检测单元，包括霍尔电流传感器及绕组电流信号处理电路；

所述绕组电流信号处理电路，包括运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、运算放大器A4、运算放大器A5、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R29、电阻R30；

所述驱动电机每相绕组与一个霍尔电流传感器相连接，每个霍尔电流传感器与一个绕组电流信号处理电路相连接；

每个霍尔电流传感器与一个绕组电流信号处理电路输入端相连接，绕组电流信号处理电路输入端与电阻R7一端相连接，电阻R7另一端与运算放大器A1同相输入端和电阻R29一端相连接，电阻R29另一端与信号地相连接，运算放大器A1反相输入端分别与电阻R8一端和电阻R9一端相连接，电阻R8另一端与信号地相连接，电阻R9另一端与运算放大器A1输出端相连接，运算放大器A1输出端与运算放大器A2同相输入端相连接，运算放大器A2反相输入端与运算放大器A2输出端相连接，运算放大器A2输出端与电阻R10一端相连接，电阻R10另一端分别与运算放大器A3同相输入与电阻R13一端相连接，运算放大器A3反相输入分别与电阻R11一端和电阻R12一端相连接，电阻R11另一端与信号地相连接，电阻R12另一端与运算放大器A3输出端相连接，运算放大器A3输出端即为绕组电流信号处理电路输出端；电阻R13另一端与运算放大器A5输出端相连接，运算放大器A5输出端与运算放大器A5反相输入端相连接，运算放大器A5同相输入端与运算放大器A4输出端相连接，运算放大器A4输出端与电阻R14一端相连接，电阻R14另一端与运算放大器A4反相输入端相连接，运算放大器A4反相输入端与电阻R15一端相连接，电阻R15另一端与信号地相连接；运算放大器A4同相输入端分别与电阻R16一端和电阻R30一端相连接，电阻R16另一端与3.3V电源正极相连接，3.3V电源负极与电阻R30另一端和信号地相连接；运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、运算放大器A4、运算放大器A5的电源正负输入端分别+12V和-12V相连接；

所述转速检测单元，采用旋转编码器对被控对象驱动电机转速进行测量；

所述旋转编码器，采用上、下边沿触发方式，采用三路输出方式，其中输出信号A、B为相位差为90°的正交脉冲信号，输出信号Z为方向信号；旋转编码器与驱动电机采用同轴安装方式；编码器输出信号经过电平转换后，传递至DSP处理器的信号捕获端口；

所述储能电容电压检测及充放电单元，DSP处理器实时检测IGBT开关组整体等效电容充电电压，当达到预设电压值时，通过I/O端口对IGBT发出断开指令，切断外界电源；当隔离开关电机操动机构完成分合闸操作后，对电容内剩余电压进行放电操作；

所述储能电容电压检测及充放电单元，具体包括：电感L1、光电耦合器H1、光电耦合器H2、运算放大器A6、发光二极管D9、二极管D10、二极管D11、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24；

储能电容的正极与电感L1一端相连接，电感L1另一端与光电耦合器H1内部二极管D8阳极相连接，光电耦合器H1内部三极管集电极与电源正极VCC相连接，光电耦合器H1内部三极管发射极分别与电阻R18一端和运算放大器A6同相输入端相连接，电阻R18另一端与信号地相连接，运算放大器A6反相输入端与运算放大器A6输出端相连接，运算放大器A6的电源正负输入端分别+12V和-12V相连接；运算放大器A6输出端与电阻R19一端相连接，电阻R19另一端分别与DSP输入端ADCINA0和电容C8一端相连接，电容C8另一端与信号地相连接；光电耦合器H1内部二极管D8阴极与发光二极管D9阳极相连接，发光二极管D9阴极分别与电阻R20一端和电阻R21一端相连接，电阻R20另一端与电阻R21另一端相连接，电阻R21另一端与二极管D10阴极相连接，二极管D10阳极分别与储能电容负极相连接；电容C9、电容C10分别并联在二极管D10阴极与阳极之间；二极管D10阴极与光电耦合器H2内部三极管集电极相连接，二极管D10阳极分别与二极管D11阳极和电阻R23一端相连接，二极管D11阴极与被测试IGBT栅极相连接，被测试IGBT栅极与电阻R22一端相连接，电阻R22另一端与分别与光电耦合器H2内部三极管发射极和电阻R23另一端相连接，光电耦合器H2内部二极管D12阴极与信号地相连接，信号地与电容C11一端相连接，电容C11另一端分别与光电耦合器H2内部二极管D12阳极和电阻R24一端相连接，电阻R24另一端与I/O端相连接；

所述储能电容包括IGBT开关组中每个IGBT上的电容，具体包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电容电容C6；

所述被测试IGBT为IGBT开关组中每个IGBT；

所述IGBT驱动隔离开关刚分合位置检测单元，IGBT驱动隔离开关动静触头与保护电阻相连接，保护电阻与连接示波器相连接、示波器与9V电池相连接，9V电池是为示波器提供电源，当隔离开关到达刚合位置时，动静触头间构成回路，示波器同步产生跳变电压，记录隔离开关刚合时刻；

所述电网电压检测单元，电网电压通过RS-485总线与DSP处理器相连接，检测并采集电网电压信号。