[發(fā)明專利]高頻開關(guān)電源系統(tǒng)使用的直流斷路器及過載保護方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410403786.1
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104184124B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 南寅;藍(lán)利民;李勇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京人民電器廠有限公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12;H01H71/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種高頻開關(guān)電源系統(tǒng)使用的直流斷路器，由絕緣外殼、執(zhí)行裝置和開關(guān)觸點、電源接線端子、負(fù)載接線端子和控制器構(gòu)成，其特征在于 ：

所述控制器 （4）包括電流采集裝置、電壓采集裝置和信號處理裝置，所述電流采集裝置采集回路中的電流數(shù)據(jù)，所述電壓采集裝置采集電源端的電壓數(shù)據(jù)；所述信號處理裝置通過電流采集裝置、電壓采集裝置實時監(jiān)測系統(tǒng)的電流和電壓信號，當(dāng)負(fù)載端發(fā)生故障電流時，所述信號處理裝置監(jiān)測到電流或電壓信號的變化，并經(jīng)計算后向執(zhí)行裝置（5）發(fā)出斷開開關(guān)觸點的信號;

所述計算為根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計算負(fù)載阻抗值，所述控制器在邏輯判斷中，依靠負(fù)載阻抗值大小作為動作與否的判斷依據(jù)，同時還采用阻抗變化趨勢曲線作為判斷依據(jù)，當(dāng)負(fù)載阻抗變化趨勢平穩(wěn)后，再根據(jù)負(fù)載阻抗值進行判斷是否存在過載情況;

所述計算具體為：

1） 系統(tǒng)上電完成初始化；

2）在 t0 時刻采集電壓 U0 和電流 I0，根據(jù)歐姆定律計算此時的負(fù)載阻抗值 Z0=U0/I0 ；

3）經(jīng)判斷，如 Z0 大于額定動作阻抗值 Ze，經(jīng)時間 t 后采集電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)得到新的 Z0 ；

4） 經(jīng)判斷，如果 Z0 小于額定動作阻抗值 Ze，經(jīng)時間 t 后采集電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù) I1和 U1 并計算得到 t1 時刻的阻抗值 Z1 ；

5）計算相鄰兩次阻抗值之間的差值 R_i=Z_i-Z_i-1（ i=1….N）, 并與波動值 d 進行比較 ；

6） 如果 R_i ≥ |d|（ i=1….N），此時不對是否存在故障負(fù)載進行判斷 ；當(dāng)連續(xù) N 個 R_i＜ |d| 時則認(rèn)為負(fù)載端存在過載故障，輸出控制信號，完成一次保護。

2.如權(quán)利要求 1 所述的直流斷路器，其特征在于，所述直流斷路器還包括一個儲能裝置，所述儲能裝置在電源上電時進行儲能，在主回路發(fā)生短路造成電源電壓下降時，向控制器和執(zhí)行裝置提供能量。

3.如權(quán)利要求 2 所述的直流斷路器，其特征在于 ：所述電流采集裝置為分流器 （3），所述分流器 （3） 為具有預(yù)定電阻的導(dǎo)電體。

4.如權(quán)利要求 3 所述的直流斷路器，其特征在于 ：所述控制器 （4） 還包括 ：

電源轉(zhuǎn)換電路，通過二極管與電源接線端子相連，將自主回路的電源轉(zhuǎn)換成低壓直流電源，為信號處理電路和執(zhí)行裝置提供能量；

電流信號轉(zhuǎn)換電路，把來自電流采集裝置的電流信號轉(zhuǎn)換成邏輯控制電路可接受的電壓信號；

電壓信號轉(zhuǎn)換電路，直接或通過二極管與電源輸入端的正極相連，把輸入端的高電壓信號，轉(zhuǎn)換為邏輯控制電路可識別的低壓信號；

邏輯控制電路 ：用于接收電壓和電流轉(zhuǎn)換電路提供的信號，通過邏輯計算并根據(jù)計算結(jié)果啟動執(zhí)行裝置，完成保護功能；

執(zhí)行電路，用于接受邏輯控制電路的信號，并根據(jù)信號控制執(zhí)行裝置 （5）。

5.如權(quán)利要求 4 所述的直流斷路器，其特征在于，所述儲能裝置與電源電路共用平滑濾波電容。

6.使用如權(quán)利要求 1-5 其中之一所述直流斷路器的高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的過載保護方法，其特征在于包括步驟 ：

1） 系統(tǒng)上電完成初始化；

2）在 t0 時刻采集電壓 U0 和電流 I0，根據(jù)歐姆定律計算此時的負(fù)載阻抗值 Z0=U0/I0 ；

3）經(jīng)判斷，如 Z0 大于額定動作阻抗值 Ze，經(jīng)時間 t 后采集電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)得到新的 Z0 ；

4） 經(jīng)判斷，如果 Z0 小于額定動作阻抗值 Ze，經(jīng)時間 t 后采集電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù) I1和 U1 并計算得到 t1 時刻的阻抗值 Z1 ；

5）計算相鄰兩次阻抗值之間的差值 R_i=Z_i-Z_i-1（ i=1….N）, 并與波動值 d 進行比較 ；

6） 如果 R_i ≥ |d|（ i=1….N），此時不對是否存在故障負(fù)載進行判斷 ；當(dāng)連續(xù) N 個 R_i＜ |d| 時則認(rèn)為負(fù)載端存在過載故障，輸出控制信號，完成一次保護。