[發明專利]萬能式斷路器電子控制器

在審

• 申請號: 201410102839.6
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103901786A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 游穎敏;陳沖;吳桂初;舒亮;葉鵬;梁步猛;倪侃
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司 33211
• 代理人: 吳繼道

技術領域

本發明屬于斷路器技術領域，尤其是一種萬能式斷路器或者框架斷路器的電子控制器。

背景技術

萬能斷路器又稱框架式斷路器，是一種能接通、承載以及分斷正常電路條件下的電流，也能在規定的非正常電路如過載、短路、瞬斷、缺相、電流不平衡、電壓不平衡等條件下保護電路的開關設備。萬能斷路器廣泛應用于電力配電系統，對電網的安全、穩定運行起到十分重要的作用。而電子控制器作為斷路器正確完成功能的核心部件，因此人們對電子控制器的可靠性要求愈加嚴格。

現有的斷路器智能控制器包括中央控制器、電源模塊、電流互感器、電壓互感器、顯示及輸入模塊、執行機構檢測與驅動模塊、通信模塊以及輸出模塊；電源模塊為中央控制器供電，電流互感器的輸出端與中央控制器的電流采樣信號輸入端連接，電壓互感器采集電壓后與中央控制器的電壓采樣信號輸入端連接，經中央控制器處理后輸出的信號經控制執行機構檢測與驅動模塊檢測后是否屬于正常或異常電路并驅動不同調節下的脫扣器執行相應的操作，同時通過通信模塊將中央控制器輸出的信號傳輸出去，并通過顯示及輸入模塊對斷路器的相關參數如保護電流的整定值、通信速度等作出修改設定，電路的正常或異常狀態通過輸出模塊輸出。

現有技術中的電源模塊雖然是雙電源供電模式，但其缺陷是大部分采用線性穩壓電源芯片或者采用開關電源芯片，沒有根據電流互感器供電中電流周期性變化的特點設計出靈活的供電方法，而且對低功耗設計的考慮不夠。

現有技術中的電流模塊在采集電流信號時，通常沒有根據待測電流的大小來進行自動分檔選擇精度更高的運放而導致測量精度低的問題；而電壓模塊在采集電壓信號時，通常采用大電阻分壓直接測量的方法，該方法與采用隔離測量相比，具有不夠穩定的缺陷。

現有技術的執行機構檢測與驅動模塊為了能控制執行機構動作，需要額外配備電源，結構復雜，成本高。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種低功耗、簡化電路、供電穩定的萬能式斷路器電子控制器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種萬能式斷路器電子控制器，包括中央控制器（1）、電源模塊（4）、電流采集模塊、電壓采集模塊、相位檢測模塊（3）、顯示（7）及輸入模塊（81）、執行機構檢測與驅動模塊（6）、通信模塊（5）以及輸出模塊（82）；所述電源模塊（4）的輸出端與所述中央控制器（1）連接，所述電流采集模塊包括與所述中央控制器（1）的電流采集輸入端連接的電流互感器（21）；電壓采集模塊包括與所述中央控制器（1）的電壓采集輸入端連接的電壓互感器（22），相位檢測模塊（3）的輸入端分別與所述電流采集模塊以及電壓采集模塊連接，相位檢測模塊（3）的輸出端與所述中央控制器（1）連接，所述顯示（7）及輸入模塊（81）、執行機構檢測與驅動模塊（6）、通信模塊（5）以及輸出模塊（82）分別與所述中央控制器（1）連接，其特征在于：所述電源模塊（4）包括變壓器供電模塊和電流互感器供電模塊，

所述變壓器供電模塊包括變壓器，變壓器的輸出端連接有共模扼流圈（L2），共模扼流圈（L2）的輸出端通過整流器（BR1）與開關電源以及穩壓電路連接，穩壓電路的輸出端與所述中央控制器(1)連接；

所述電流互感器供電模塊包括共模扼流圈（L1）、MOS管驅動芯片，MOS管驅動芯片的高位輸出端連接有MOS管(Q1)，MOS管驅動芯片的低位輸出端連接有MOS管(Q7)，共模扼流圈(L1)的一端與所述電流互感器(21)一端連接，共模扼流圈(L1)的另一端分別與所述MOS管(Q1)和MOS管(Q7)連接；所述電流互感器(21)的另一端與所述中央控制器(1)的電流采集輸入端連接。

上述結構中，萬能式斷路器電子控制器采用雙電源供電，電源一是220V交流電經變壓器變成24V交流信號，整流后經低功耗開關電源L5970D輸出12V電壓，經HT7533穩壓在3.3V，為電流、電壓采集模塊、相位檢測模塊（3）、通信模塊（5）、中央控制器（1）等各個模塊供電；電源二是由速飽和電流互感器（21）供電，該電流互感器供電模塊與上述變壓器供電模塊共用一套開關電源以及穩壓電路；該路采用軟硬件結合的方式，保證系統的供電；速飽和電流互感器（21）如同電流源，電流由小變大到一定程度時，MOS管驅動芯片IR2101達到正常供電電壓，在此期間，中央控制器（1）未啟動，MOS管驅動芯片IR2101高位輸出端控制MOS管（Q1）導通，將輸入端短接，當中央控制器（1）正常啟動時，由軟件輸出脈沖，MOS管驅動芯片IR2101低位輸出信號控制MOS管（Q7）導通，通過這種方法，保證系統供電的穩定。