[發(fā)明專利]直流剩余電流檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410106918.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104931758B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐磊;陳永亮;楊世江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電科電器科技有限公司;浙江正泰電器股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 陸嘉

1.一種直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，由單極性電源驅(qū)動(dòng)，包括：電源轉(zhuǎn)換自平衡電路、方波脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電路、剩余電流互感器和比較器；

電源轉(zhuǎn)換自平衡電路的輸入端連接到單極性電源，電源轉(zhuǎn)換自平衡電路將單極性電源轉(zhuǎn)換為雙極性電源并輸出，電源轉(zhuǎn)換自平衡電路為方波脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電路、剩余電流互感器和比較器供電；

剩余電流互感器形成有RL多諧振蕩器，方波脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電路循環(huán)為剩余電流互感器的次級(jí)繞組施加正負(fù)方向電壓，剩余電流互感器輸出相應(yīng)的采樣電壓；

比較器獲取剩余電流互感器輸出的采樣電壓，將該采樣電壓與比較器閥值電壓比較并產(chǎn)生正負(fù)交替的方波信號(hào)，該方波信號(hào)作為比較器的輸出反饋給方波脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電路作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

比較器的輸出還作為所述直流剩余電流檢測(cè)裝置的輸出以表征直流剩余電流的極性和大小。

2.如權(quán)利要求1所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述剩余電流互感器包括磁芯、多匝電感和采樣電阻；

所述磁芯為非晶合金材料，待進(jìn)行直流剩余電流檢測(cè)的配電線路穿過(guò)磁芯，配電線路和磁芯構(gòu)成剩余電流互感器的初級(jí)繞組；

多匝電感纏繞于磁芯上，構(gòu)成剩余電流互感器的次級(jí)繞組；

多匝電感和采樣電阻構(gòu)成RL多諧振蕩器；

采樣電壓從采樣電阻的兩端獲得。

3.如權(quán)利要求2所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述比較器是滯回比較器，包括第一運(yùn)算放大器，第一運(yùn)算放大器的反相輸入端經(jīng)由限流電阻后連接到采樣電阻以獲取采樣電壓，第一運(yùn)算放大器的同相輸入端連接到閾值電壓產(chǎn)生電路以獲取閾值電壓，第一運(yùn)算放大器的輸出端連接到限流電阻和濾波電容，限流電阻和濾波電容對(duì)第一運(yùn)算放大器的輸出進(jìn)行限流、抑制干擾和濾波。

4.如權(quán)利要求3所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述方波脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電路是由一個(gè)NPN三極管和一個(gè)PNP三極管組成的半橋電壓驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)三極管的基極相互連接，由比較器輸出的正負(fù)交替的方波信號(hào)分別導(dǎo)通不同的三極管，兩個(gè)三極管的發(fā)射極相互連接并向剩余電流互感器的次級(jí)繞組輸出方波脈沖驅(qū)動(dòng)電壓，NPN三極管的集電極連接正向電源，PNP三極管的集電極連接負(fù)向電源。

5.如權(quán)利要求4所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述NPN三極管和PNP三極管的最大集電極電流與剩余電流互感器的多匝電感的繞組匝數(shù)、磁芯的特性以及采樣電阻的阻值相關(guān)。

6.如權(quán)利要求4所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換自平衡電路包括第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器的同相輸入端連接到電阻串聯(lián)分壓器，電阻串聯(lián)分壓器的兩端分別連接到單極性電源的正負(fù)兩端，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端通過(guò)低阻值電阻接地，第二運(yùn)算放大器的輸出端與反相輸入端連接，構(gòu)建成電壓跟隨器，形成兩組對(duì)稱的正負(fù)電源：?jiǎn)螛O性電源的正極與地、單極性電源的負(fù)極與地。

7.如權(quán)利要求6所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器為相同型號(hào)，壓擺率≥13V/us，增益帶寬≥4MHz，最大電流輸出≥±35mA。

8.如權(quán)利要求6所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述剩余電流互感器的RL多諧振蕩器基于鐵磁材料的非線形磁化曲線特性而形成RL多諧振蕩；

剩余電流互感器的次級(jí)繞組、方波脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電路和比較器三者形成循環(huán)自激振蕩，在剩余電流互感器的次級(jí)繞組兩端施加方波電壓，循環(huán)改變流過(guò)剩余電流互感器的次級(jí)繞組的電流方向，使剩余電流互感器的磁芯在正向飽和與負(fù)向飽和之間轉(zhuǎn)換。

9.如權(quán)利要求8所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，

剩余電流互感器的初級(jí)繞組不存在直流剩余電流時(shí)，剩余電流互感器的磁芯的正、負(fù)向飽和激磁電流對(duì)稱；

剩余電流互感器的初級(jí)繞組存在直流剩余電流時(shí)，剩余電流互感器的磁芯的正、負(fù)向飽和激磁電流不對(duì)稱。

10.如權(quán)利要求9所述的直流剩余電流檢測(cè)裝置，其特征在于，

所述比較器的輸出的電壓平均值表征剩余電流互感器的次級(jí)繞組中的直流剩余電流的極性和大小；該電壓平均值與所述方波信號(hào)的占空比相關(guān)。