专利名称：四象限温湿度监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种为HXDlB机车安全运行、预防由于高温导致IGBT失效而出现机破现象的监测装置，具体的是涉及一种适用于HXDlB机车变流器IGBT四象限温湿度监测
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背景技术：
目前，在HXDlB电力机车上虽然安装了各种类型的传感器，比如有专门检测的 IGBT (大功率半导体器件)散热系统中循环水温度的传感器，但是，还没有专门针对HX型机车上的牵引变流器中大功率IGBT器件进行直接监测温、湿度的设备。而该温、湿度又是直接影响IGBT有效使用的关键参数，目前的此类循环水温度监测存在以下问题I)监测循环水温度的温升滞后于IGBT器件本身温升，而器件的损坏过程又很快，所以这种监测保护有可能出现器件损坏了，水温还未达到报警值的故障，使其保护机制没有真正起保护作用；2)温度监测信息由系统统一自动处理，机车出现故障或机破时，工作人员不能直接判断故障原因、即时处理；3)不能针对由于温、湿度因素而引起的IGBT失效原因进行提前报警，不能直观观测到其温、湿度与机车工况之间的变化规律，没有直接的经验参考数据，不能多点检测。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种四象限温湿度监测装置，克服了现有的循环水温度监测装置因环境温度升高而升高的现象。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是四象限温湿度监测装置，其特征在于包括有与被检测IGBT�？橄嗔拥氖莶杉�、调理�？楹偷グ宓缒裕柚糜贗GBT�？榈纳⑷人澜诤统鏊诘耐夤鼙谏系奈露却衅饕约吧柚糜贗GBT�？榈纳⑷绕鞅砻娴奈露却衅骶ü枷哂胧莶杉ㄏ嗔却衅饕嗤ü诜绞接氲グ宓缒韵嗔莶杉ㄍü骼砟？橛氲グ宓缒酝ü诜绞搅樱üグ宓缒陨系南允酒料允臼菀约敖惺荽娲�。按上述方案，所述的温度传感器为贴片式的热敏电阻ΡΤ100，所述的湿度传感器为宽温网络型温湿度变送器。按上述方案，所述的单板电脑为凌华LlitteBoard 735军工宽温级单板电脑和凌华ASD25-SLC高速128GB固态硬盘组成基本电脑系统。按上述方案，所述的数据采集卡为凌华PCM-9112+多功能采集卡。按上述方案，所述的调理�？槲谢娜鹊缱璧骼砟？�。本实用新型的优点适用于监测HXDlB型机车牵引变流器中所有IGBT模块运行情况，使用了多通道串行总线技术，可同时采集多达64路的温度或湿度的监测数据，利用单板电脑控制加触摸屏控制，实时显示所采集的温、湿度数据。其结构牢固耐用、体积小巧、安装和拆卸方便、运行稳定、检测精度高。其技术特点( I)故障报警装置结构紧凑、体积小巧、安装和拆卸非常方便，能够满足HX型电力机车上大功率IGBT�？槎嗟阄�、湿度的监测要求，其直接检测IGBT�？槲露燃爸芪龋獻GBT因温度失效故障作提前预警，可以防止其进一步烧坏；(2)采用单板电脑控制以及触摸屏控制和显示方式，操作简单方便，外围设备如打印机等可方便的进行连接；(3)该装置采用高精度传感器，保证了检测精度高、响应快，能实时显示数据，整体运行稳定；(4)该装置可方便机车IGBT失效过程的专项重点分析，全程自动监测，准确可靠，节省人力，实现人机联控；·[0017](5)可以更直观地观察IGBT温度与机车负载、运行工况之间的变化关系，由操作人员根据这些记录的经验数据就可以处理并预防可能发生的故障。
图I为本实用新型的结构框图；图2为本实用新型的一个实际安装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本实用新型的限制。通过对HXDlB电力机车上牵引变流器故障产生的原因分析可知，IGBT失效与其使用环境的温、湿度有重要的关系，因此，从监测IGBT及其散热器的温、湿度的出发，研制能够基于温、湿度变化所导致的四象限�？槭Ш凸收媳ň低常保欣谠し烙捎贗GBT�？樗鸷Φ贾禄魄榭龅姆⑸�。对提高机车的安全运行和保障大功率半导体器件(IGBT)的技术使用的实际效果都会产生积极的作用。本实用新型的四象限温湿度监测装置主要是针对IGBT失效的原因，如超过热极限、发生擎住效应、器件过流、过压击穿等。这些原因与器件温、湿度之间有着密切的联系。因此，从温、湿度的角度出发，主要对HX型电力机车四象限IGBT�？楣收辖懈傺芯�。从故障产生的机理及检测入手，对其进行实时监控，通过针对IGBT�？槲露群湍？榛肪呈鹊氖凳奔觳夂褪莶杉治龅贸鯥GBT性能和其温度、湿度及变化率之间的关系。通过找出使IGBT器件变坏的温度和湿度变化率阈值，能够利用此装置对IGBT故障发生进行预警，尽量减少机破发生。同时，这也为后期IGBT故障的排除、变流技术的有效使用提供了理论依据。此外，从温湿度角度研究IGBT的失效机理，通过仿真和实验数据分析温湿度变化对散热模型参数的影响，为改善散热条件、产品设计及工艺提供理论依据，对提高产品的寿命具有重要意义。四象限温湿度监测装置，其特征在于包括有与被检测IGBT模块相连接的数据采集卡、调理�？楹偷グ宓缒裕�2个温度传感器分别贴在IGBT散热水道进水口和出水口的外管壁上，其它的4个温度传感器直接粘贴在IGBT�？榈纳⑷绕鞅砻妫露却衅魍ü枷呓拥绞莶杉ǎ莶杉ㄍü骼砟？橛氲グ宓缒酝ü诜绞搅樱缺渌推鞑捎么诜绞街苯佑氲グ宓缒粤樱却衅骷暗グ宓缒晕挥诘谌娇刂乒馡内。为保证传感器易于安装，选用贴片式的热敏电阻PTlOO作为温度传感器，湿度传感器则选用高精度、快速响应时间的宽温网络型温湿度变送器；选用凌华LlitteBoard 735军工宽温级单板电脑和凌华ASD25-SLC高速128GB固态硬盘组成基本电脑系统，以保证监测系统适应某些恶劣环境；采集卡选用凌华PCM-9112+多功能采集卡，高达16通道AD保证能够进行多点温度采集，提高试验分析结果的精确性；调理�？檠∮醚谢娜鹊缱璧骼砟？椋唤衅鞯缭粗獾乃胁考稍谝桓龇阑さ燃段狪P50的坚固的金属盒子之内，所有信号接口和电源接口采用工业连接器连接。一台HXDlB机车上总共有8个IGBT四象限相�？椋直鹞挥�2个布局完全相同的变流柜中，因此，在监测装置的试运行时，选择了其中一个离第三方控制柜较近的变流柜2来进行安装试验。监测装置一共有6路温度传感器，分别标记为al、a2、a3、a4、a5、a6;其中al和a3分别贴在出水管和进水管外壳，a2、a4、a5、a6分别粘贴于4QC1、4QC2、4QC3和4QC4的散热器上。首先于10月开始安装运行，下载数据进行离线分析后，继续完善了程序后又于12月3号至9号装车运行。操作步骤说明如图所示，(I)对于不同部位的2个四象限整流器的4个相�？椋露却衅黝獾缱杼玫既裙杞禾谘∪〉�4个测温点上，同时，将另外2个温度传感器贴在选取的2个进出水管测温点处，并且安装好检测环境湿度的温湿度变送器；(2)直接打开电源�？榭兀收媳ň爸帽闫舳螅诖ッ辽涎≡窠胛露群褪燃觳獾慕缑妫�(3)在检测界面中输入被检测的机车车号，温度和湿度检测同时开始进行；(4)通过选择界面上第一行不同种类模块的选项卡和第二行的不同模块的选项卡，可以选择查看逆变器内任意4个IGBT相�？榈奈露燃觳馐荩痹诮缑嬗冶咭焕甘凳毕允净肪车奈率仁�。(5)检测结束后，点击关机可以顺利关闭该装置，同时关闭电源开关。检测结果可以通过USB接口进行转储或者打印等。本实用新型使用时的注意事项I)为使该设备能长久保持良好性能，应该避免其从高处跌落或受重压；2)进行检测前，预先检查该设备各元件能正常工作，以确保检测顺利进行；3)对人机界面的操作应采用手指轻触，严禁用力击打和用硬物击打人机界面，否则将损坏界面；4)检测结束后，应及时关掉电源开关；5)外接正、负极不得直接相连，否则将导致开关电源烧损。
权利要求1.四象限温湿度监测装置，其特征在于包括有与被检测IGBT�？橄嗔拥氖莶杉�、调理�？楹偷グ宓缒裕柚糜贗GBT�？榈纳⑷人澜诤统鏊诘耐夤鼙谏系奈露却衅饕约吧柚糜贗GBT�？榈纳⑷绕鞅砻娴奈露却衅骶ü枷哂胧莶杉ㄏ嗔却衅饕嗤ü诜绞接氲グ宓缒韵嗔莶杉ㄍü骼砟？橛氲グ宓缒酝ü诜绞搅樱üグ宓缒陨系南允酒料允臼菀约敖惺荽娲�。
2.按权利要求I所述的四象限温湿度监测装置，其特征在于所述的温度传感器为贴片式的热敏电阻PT100，所述的湿度传感器为宽温网络型温湿度变送器。
3.按权利要求I或2所述的四象限温湿度监测装置，其特征在于所述的单板电脑为凌华LlitteBoard 735军工宽温级单板电脑和凌华ASD25-SLC高速128GB固态硬盘组成基本电脑系统。
4.按权利要求I或2所述的四象限温湿度监测装置，其特征在于所述的数据采集卡为凌华PCM-9112+多功能采集卡。
5.按权利要求I或2所述的四象限温湿度监测装置，其特征在于所述的调理�？槲谢娜鹊缱璧骼砟？�。
专利摘要本实用新型涉及四象限温湿度监测装置，包括有与被检测IGBT�？橄嗔拥氖莶杉�、调理�？楹偷グ宓缒裕柚糜贗GBT�？榈纳⑷人澜诤统鏊诘耐夤鼙谏系奈露却衅饕约吧柚糜贗GBT�？榈纳⑷绕鞅砻娴奈露却衅骶ü枷哂胧莶杉ㄏ嗔却衅饕嗤ü诜绞接氲グ宓缒韵嗔莶杉ㄍü骼砟？橛氲グ宓缒酝ü诜绞搅樱üグ宓缒陨系南允酒料允臼菀约敖惺荽娲�。本实用新型可同时采集多达64路的温度或湿度的监测数据，利用单板电脑控制加触摸屏控制，实时显示所采集的温、湿度数据。其结构牢固耐用、体积小巧、安装和拆卸方便、运行稳定、检测精度高。
文档编号G01K7/18GK202720068SQ20122033917
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者莫易敏, 宋春如, 罗冰洋, 肖峻, 刘卫 申请人:武汉理工大学
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