一种窄脉冲处理结构及其处理方法与流程

1.本发明属于信号处理领域，特别涉及一种窄脉冲处理结构及其处理方法。


背景技术：

2.晶闸管型器件(如晶闸管、集成门极换流晶闸管igct、发射极关断晶闸管eto等)在较短导通信号(俗称窄脉冲)下关断能力大大减弱，驱动控制如果不对窄脉冲信号进行处理，晶闸管型器件的失效概率将大大增加。
3.现有的窄脉冲处理方法一般为两种，一种是通过驱动板处理，驱动板收到就地板(就地板全名就地控制板，位于驱动板附近，和驱动板通过光纤通信，可以接一个或者多个驱动板)导通指令后进行晶闸管型器件开通处理，此后屏蔽掉就地板接收信号，直至导通时间大于窄脉冲的最低时间后再开始接收信号，此种处理方法存在就地板故障误判的风险(就地板向驱动板发出关断指令，但驱动板为了屏蔽窄脉冲依然处于导通状态，就地板误判驱动板出现关断故障)；另一种是通过就地板处理，就地板接收到阀控系统导通指令后向驱动板发出导通命令，此后屏蔽掉阀控系统的接收信号，直至导通时间大于窄脉冲的最低时间后再开始接收信号，此种处理方法存在故障情况下晶闸管型器件不能及时关断，放大故障电流的风险。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种窄脉冲处理结构及其处理方法，减小晶闸管的失效概率。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种窄脉冲处理结构，包括：
6.电流信号转换单元，用于将器件中检测到的电流转换成电压信号；
7.比较器模块，与所述电流信号转换单元连接，所述比较器模块根据所述电压信号的电压值大小与电压参考值进行比较，并根据比较结果输出相应的数字信号；以及
8.逻辑处理模块，与所述比较器模块连接，所述逻辑处理模块根据所述数字信号获取所述电流对应的电流区间，并判断所述电流区间是否小于安全关断电流。
9.可选地，所述电流信号转换单元包括：
10.检测模块，用于检测电流并将所述电流转换成模拟信号；
11.信号调理模块，与所述检测模块连接，用于将所述模拟信号转换成电压信号。
12.可选地，所述检测模块为电流传感器。
13.可选地，所述信号调理模块包括运算放大器。
14.可选地，所述比较器模块包括多个运放比较电路，且多个所述运放比较电路的负输入引脚接入参考值不同的电压，正输入引脚与所述电流信号转换单元连接，输出引脚与所述逻辑处理模块连接。
15.可选地，多个运放比较电路接入的电压参考值按序逐渐增大且分别对应有电流参考值，所述电压信号通过多个所述运放比较电路输出数字信号，所述逻辑处理模块根据所
述数字信号比对所述电流参考值获取对应的电流区间。
16.可选地，所述处理结构还包括驱动板以及与所述驱动板连接的控制板，所述逻辑处理模块安装于所述驱动板。
17.以及，一种关断电路，包括：
18.上述的窄脉冲处理结构；以及
19.晶闸管，所述晶闸管的阴极与所述窄脉冲处理结构的电流信号处理单元的输入端连接，所述晶闸管的门极和所述窄脉冲处理结构的逻辑处理模块之间连接有并联设置的开通模块和关断模块。
20.以及，一种窄脉冲处理方法，包括以下步骤：
21.将器件中检测到的电流转换成电压信号；
22.根据所述电压信号的电压值大小利用比较电路与电压参考值进行比较，并根据比较结果输出相应的数字信号；
23.根据所述数字信号得到所述电流对应的电流区间；
24.判断所述电流区间是否小于安全关断电流。
25.可选地，在将器件中检测到的电流转换成电压信号的步骤中，具体为：
26.检测电流并将所述电流转换成模拟信号；
27.将所述模拟信号转换成电压信号。
28.可选地，所述比较电路的数量为多个，且对应有数值逐渐增大的多个电压参考值，多个所述电压参考值分别对应有电流参考值，多个数值逐渐增大的所述电流参考值形成多个电流区间；
29.在输出数字信号和得到电流区间的步骤中，具体为：
30.根据所述电压信号与多个比较电路进行比较，并输出所述数字信号；
31.根据所述数字信号得到最接近所述电压信号数值大小两端的电压参考值；
32.根据所述电压参考值得到对应的两个电流参考值形成电流区间。
33.可选地，若判断所述电流区间小于安全关断电流，则进行关断操作；
34.若判断所述电流区间大于或等于安全关断电流，则延时等待器件流通的电流进入安全关断电流再进行关断操作。
35.可选地，在将器件中检测到的电流转换成电压信号的步骤之前，还包括以下步骤：
36.逻辑处理模块接受到控制板发送的关断指令；
37.判断当前器件流通电流是否处于窄脉冲阶段；
38.若处于窄脉冲阶段，则进行电压信号转换；
39.若不处于窄脉冲阶段，则进行关断操作。
40.本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：
41.使就地板对于窄脉冲无需进行任何处理，减轻了控制板的软件开销，提高了驱动板的适用范围；
42.在故障情况下驱动板可以最大限度免受窄脉冲的影响，及时关断，减小晶闸管的失效概率。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1示出了根据本发明实施例窄脉冲处理结构的结构框图；
45.图2示出了根据本发明实施例中器件当前通过电流设定与数字信号的关系示意图；
46.图3示出了根据本发明实施例中关断处理的逻辑示意图。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.如图1所示，本发明实施例的窄脉冲处理结构，包括电流信号转换单元、比较器模块以及逻辑处理模块。其中，电流信号转换单元用于将器件中检测到的电流转换成电压信号；比较器模块与所述电流信号转换单元连接，所述比较器模块根据所述电压信号的电压值大小与电压参考值进行比较，并根据比较结果输出相应的数字信号；逻辑处理模块与所述比较器模块连接，所述逻辑处理模块根据所述数字信号获取所述电流对应的电流区间，并判断所述电流区间是否小于安全关断电流。
49.基于上述本发明实施例的窄脉冲处理结构，进一步介绍本发明实施例的窄脉冲处理方法，包括以下步骤：
50.s1：将器件中检测到的电流转换成电压信号；
51.在本实施例中，具体为采用电流信号转换单元将器件中检测到的电流转换成电压信号。
52.s2：根据所述电压信号的电压值大小利用比较电路与电压参考值进行比较，并根据比较结果输出相应的数字信号；
53.s3：根据所述数字信号得到所述电流对应的电流区间；
54.s4：判断所述电流区间是否小于安全关断电流。
55.进一步的，本发明实施例的窄脉冲处理结构可作用于一种关断电路，如图1所示，该关断电路包括所述窄脉冲处理结构和晶闸管gct，其中，所述晶闸管gct的阴极与所述窄脉冲处理结构的电流信号处理单元的输入端连接，所述晶闸管gct的门极和所述窄脉冲处理结构的逻辑处理模块之间连接有并联设置的开通模块和关断模块。
56.在本实施例中，所述电流信号转换单元包括检测模块和信号调理模块，检测模块用于检测电流并将所述电流转换成模拟信号，信号调理模块与所述检测模块连接，用于将所述模拟信号转换成电压信号。其中，所述检测模块为电流传感器，所述信号调理模块包括运算放大器。
57.基于上述，在本发明实施例窄脉冲处理方法的步骤s1中，具体为：
58.s11：电流传感器检测晶闸管型器件阳极和阴极件电流并将所述电流转换成弱的模拟信号；
59.s12：将所述模拟信号通过信号调理模块的运算放大器转换成单极性合适的电压信号，并输送至比较器模块。
60.优选的，所述比较器模块包括多个运放比较电路，且多个所述运放比较电路的负输入引脚接入参考值不同的电压，正输入引脚与所述电流信号转换单元连接，输出引脚与所述逻辑处理模块连接。多个运放比较电路接入的电压参考值按序逐渐增大且分别对应有电流参考值，所述电压信号通过多个所述运放比较电路输出数字信号，所述逻辑处理模块根据所述数字信号比对所述电流参考值获取对应的电流区间。
61.在本实施例中，如图1所示，选用6个运放比较电路分别为s1、s2、s3、s4、s5和s6，且6个运放比较电路的负引脚接入的电压参考值分别为vocp1、vocp2、vocp3、vocp4、vocp5和vocp6，且vocp1、vocp2、vocp3、vocp4、vocp5和vocp6的值逐渐增大，对应的电流参考值分别为iocp1、iocp2、iocp3、iocp4、iocp5和iocp6，设定数字信号为[s6..s1]。
[0062]
结合图2所示，当电压信号v＞vocp6时，数字信号[s6..s1]＝“111111”；当vocp5＜v≤vocp6时，[s6..s1]＝“011111”；当vocp4＜v≤vocp5时，[s6..s1]＝“001111”；当vocp3＜v≤vocp4时，[s6..s1]＝“000111”；当vocp2＜v≤vocp3时，[s6..s1]＝“000011”；当vocp1＜v≤vocp2时，[s6..s1]＝“000001”；当v≤vocp1时，[s6..s1]＝“000000”。
[0063]
由上可知，数字信号[s6..s1]＝“111111”时，对应的晶闸管器件gct流通的电流i＞iocp6；当[s6..s1]＝“011111”时，iocp5＜i≤iocp6；当[s6..s1]＝“001111”时，iocp4＜i≤iocp5；当[s6..s1]＝“000111”时，iocp3＜i≤iocp4；当[s6..s1]＝“000011”时，iocp2＜i≤iocp3；当[s6..s1]＝“000001”时，iocp1＜i≤iocp2；当[s6..s1]＝“000000”时，i≤iocp1。从而可根据输出的数字信号，通过逻辑处理模块得出该数字信号对应的电流区间。
[0064]
需要说明的是，在一些其他的实施例中，本领域技术人员可根据实际所需调整运放比较电路的数量和接入的电压参考值大小。
[0065]
基于上述，在本发明实施例窄脉冲处理方法的步骤s2和s3中，具体为：
[0066]
s31：根据所述电压信号通过运放比较器与多个电压参考值进行比较，并输出所述数字信号；
[0067]
s32：根据所述数字信号得到最接近所述电压信号数值大小两端的电压参考值；
[0068]
s33：根据所述电压参考值得到对应的两个电流参考值形成电流区间。
[0069]
所述处理结构还包括驱动板以及与所述驱动板连接的控制板，所述逻辑处理模块安装于所述驱动板。在本实施例中，控制板为就地控制板(以下简称就地板)，就地板位于驱动板附近，和驱动板通过光纤通信，其主要功能一是向驱动板发开断指令，二是处理驱动板中逻辑处理模块返回的故障信号。
[0070]
在本发明实施例的窄脉冲处理方法的步骤s1之前，还包括以下步骤：
[0071]
s01：逻辑处理模块接受到就地板发送的关断指令；
[0072]
s02：判断当前器件流通电流是否处于窄脉冲阶段。其中，若处于窄脉冲阶段，则进行上述步骤s1～s4；若不处于窄脉冲阶段，则通过驱动板进行关断操作。
[0073]
具体的，通过器件开通时间来判断是否处于窄脉冲阶段，结合图3所示，时间t2之前都属于窄脉冲阶段。
[0074]
在本发明实施例的窄脉冲处理方法的步骤s4之后，还包括以下步骤：
[0075]
s51：若判断所述电流区间小于安全关断电流，则通过驱动板控制关断模块进行关断操作；
[0076]
s52：若判断所述电流区间大于或等于安全关断电流，则延时等待器件流通的电流进入安全关断电流再进行关断操作。
[0077]
结合图3所示的关断处理逻辑示意图，原理为：实线填充区域为器件安全关断电流范围，虚线为器件实际流通电流，其中，t0～t2为窄脉冲阶段。t0～t1时间段器件接收到关断指令时，由于此时器件实际电流小于安全关断电流，因此不可立刻关断，需延时到t1后方可关断；在t1～t2时间段器件接收到关断指令时，由于此时器件实际电流大于安全关断电流，可进行关断操作；在t2以后的时间段器件接收到关断指令时，由于此时不处于窄脉冲阶段，则立刻关断器件。
[0078]
通过上述方案，可以使就地板对于窄脉冲无需进行任何处理，减轻了就地板的软件开销，提高了驱动板的适用范围；在故障情况下驱动板可以最大限度免受窄脉冲的影响，及时关断，减小晶闸管gct的失效概率。
[0079]
需要说明的是，本发明技术方案中用s1、s2、s3......表示执行步骤，但并不表示执行s1后必须执行s2，且并不排除s1和s2中执行有其他步骤
[0080]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。