[發明專利]一種斷路器熱記憶電路及其充電調節方法

有效

• 申請號: 201210009077.6
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102570801A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張佳;楊興勇;徐首旗;徐澤亮
• 申請（專利權）人: 上海諾雅克電氣有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京卓言知識產權代理事務所(普通合伙) 11365
• 代理人: 龔清媛;趙國虹

技術領域

本發明涉及一種智能型斷路器，尤其涉及一種斷路器的熱記憶電路，用以保護線路及電動機負載等，屬于斷路器技術領域。

背景技術

斷路器的熱記憶功能是指斷路器將主回路的能量(熱量，主要與主回路電流有關)信息記錄下來并加以保存，以給下次主回路出現過載時的能量累加提供依據的功能。其包括帶電熱記憶和斷電熱記憶兩種。目前帶電熱記憶比較容易實現，但需要依賴外部電源。斷電熱記憶則可以在系統完全斷電的情況下保存能量信息，并在系統斷電后模擬能量衰減，其需要使用外部儲能器件來實現。

目前斷路器的斷電熱記憶功能普遍采用的是通過控制對外部儲能電容充電來記錄當前主回路的能量累加，以電容的自然放電過程來模擬在斷電情況下主回路的釋能，電容兩端的電壓反映了主回路的能量情況。

目前較為普遍采用的斷電熱記憶電路如圖1所示，當電流互感器2檢測到過載電流時，微處理器4將電流計算為相應的能量，并輸出一定寬度的脈沖來控制開關單元Q1使其接通，這樣電源電壓VCC就可以通過開關單元Q1向充電電路的電容C1充電。同時微處理器4檢測該電容C1上的電壓，與當前計算的相應能量的累積值比較后，調整脈沖寬度來控制該電容上的充電電壓，做到能量累積與電容電壓的匹配；當能量累積達到斷路器1的動作條件后，電子脫扣器中的處理器單元驅動磁通變換器3使斷路器1動作，系統斷電，電源電壓VCC不再對充電電路的電容C1進行充電，此時電容C1將通過電阻R5開始慢慢放電，用以模擬斷路器斷電情況下能量的衰減過程。當斷路器1再次合閘上電時，微處理器4通過電壓跟隨電路5讀取電容兩端的剩余電壓，來計算出衰減后的剩余能量，并將此作為再次能量累積的基數，從而實現斷電后能量的記憶或重復斷電后能量的連續累積。此電路需要微處理器4對電容C1上的電壓進行實時監測，并不斷調節脈沖寬度來調節電容充電，微處理器軟件處理復雜，占用了較大的軟件資源。同時由于充電控制完全依賴于微處理器，也降低了產品的可靠性。

已知的對斷路器熱記憶改進的技術，比如：中國專利(申請號：200820185417.X)公開的一種斷路器熱記憶的電路，包括微控制器、充電電平發生電路、充電控制電路、充放電電路、反饋緩沖電路。當配電系統發生電流過載時，低壓斷路器中電子脫扣器的微控制器通過電流互感器檢測過載電流，將電流計算為相應能量，并將該能量換算為一定比例電壓值，由微控制器的PWM控制輸出，充電電平發生電路根據微控制器的輸出得到一定的電壓VCC1，由充放電電路中的電容C2充到此電壓值，當能量累積達到斷路器設定的動作條件后，電子脫扣器的MCU驅動磁通變換器使斷路器動作切斷故障線路，斷電時，充放電電路中C2電荷通過電阻R2放電，模擬能量衰減，當斷路器合閘時，微控制器在此工作，MCU通過測量C2上剩余電壓計算衰減后當前剩余能量，將此作為再次能量累積的基數，實現斷電后能量的記憶或重復斷電/過載后能量連續累積。但其過載電流檢測、能量轉換、充電控制實際上仍然完全依賴于微處理器，處理軟件只是相對簡化，要克服其缺陷，需要新的電路和控制方式。

又比如：美國授權專利US5850330A“Electronic?trip?device?that?detects?an?imminent?drop?of?the?power?system?voltage?and?comprises?a?numerical?processing?circuit?and?a?thermal?memory”。公開了一種具有熱記憶的電子脫扣器，但其針對脫扣器的改進方式與中國專利(申請號：200820185417.X)類似，也未能克服微處理器的軟件復雜、產品可靠性低的缺陷。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種根據電流獨立調節充電的斷路器熱記憶電路，其特征在于包括電流采樣電路、微處理器、充放電電路、電壓采樣電路、PWM比較發生電路；所述電流采樣電路與PWM比較發生電路的輸入相連接，將回路電流的電流采樣信號提供給PWM比較發生電路；所述微處理器與PWM比較發生電路連接，將參考電壓提供給PWM比較發生電路；所述PWM比較發生電路的輸出與充放電電路連接，用以驅動充放電電路是否充電；所述電壓采樣電路的輸入與充放電電路連接，所述電壓采樣電路的輸出與微處理器連接，將充放電電路的電壓信息反饋給微處理器。