[發明專利]低成本低待機功耗的費控斷路器控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710272873.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106971922B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 揭路;王思慧;韓雁;張世峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01H71/10
• 分類號: H01H71/10;H02J13/00;G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種低成本低待機功耗的費控斷路器控制系統，其特征在于，包括電路部分和非電路部分，電路部分包括功率供電模塊、線性供電模塊、電機驅動模塊、控制器模塊和費控信號接收模塊，非電路部分包括限位開關/模式選擇開關、動作電機以及外殼傳動結構；

其中，

功率供電模塊將220V交流市電轉換為12V直流電，同時具有通斷控制功能，在弱電信號的控制之下接通或斷開電源連接，12V直流電用于驅動動作電機；

線性供電模塊將220V交流市電轉換為5V直流電，5V直流電用于控制器的供電；

電機驅動模塊從控制器處接收控制信號實現對動作電機的控制；

控制器接收限位開關/模式選擇開關和費控信號接收模塊的信號，控制功率供電模塊和電機驅動模塊；

費控信號接收電路接收費控信號，轉換為控制器能接收并辨識的低壓邏輯電平；

所述的功率供電模塊包括：

半波整流器，用于將輸入模塊的市電轉換為單極性的脈動電壓；

光控可控硅，作為一個懸浮開關器件控制該模塊的供電通斷，僅在動態下控制降壓Buck工作，減小靜態電流，同時實現輸入強電和控制弱電間的隔離；

輸入濾波器，用于將整流后的脈動電壓進行平滑，減小輸入脈動電壓的紋波，使Buck控制器在動態下可靠工作；

Buck控制器，將根據輸出電壓的高低，通過脈沖寬度調制驅使一個開關器件的導通和關斷，從而與后級一同形成一個Buck，

輸出濾波器，用于將Buck控制器輸出的方波電壓進行平滑，以得到小紋波的直流輸出。

2.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述的電路部分和限位開關/模式選擇開關集成在PCB上。

3.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述的線性供電模塊包括：

半波整流器，用于將輸入模塊的市電轉換為單極性的脈動電壓；

基準源，用于產生一個6.8V的直流電壓作為降壓器輸出的基準；

輸入濾波器，用于將整流后的脈動電壓進行平滑；

功耗分擔電阻，用于分擔降壓晶體管的功耗壓力；

降壓晶體管，用于將平滑后的高電壓降壓至基準源所給定的電壓值；

輸出濾波器，用于進一步減小輸出電壓的紋波，使基準源保持穩定。

4.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述的費控信號接收電路包括：

限流電阻，用于降低輸入費控信號的電壓，限制費控動作電流；

LED指示燈，用于指示是否為欠費狀態；

信號光耦和上拉電阻，用于傳輸費控信號，并且對輸入強電和控制弱電 進行隔離；

濾波電容，用于濾除輸出高頻雜波。

5.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述的控制器模塊包括：

一個單片機，實現費控功能；

限流電阻，用于減小單片機輸出電流；

濾波電阻，消除電源信號上含有的高頻雜波；

濾波電容，消除電源信號的高頻雜波。

6.一種根據權利要求1所述的控制系統的控制方法，其特征在于，

步驟1，對電路進行上電后首先將對控制器進行初始化過程，進行配置初始化；

步驟2，進行7秒的延時，延時期間控制器無動作；

步驟3，控制器輸出相應的控制信號，使功率供電模塊導通，此步包含延時以保證功率供電模塊已穩定運行并輸出12V電壓；

步驟4，控制器對費控信號進行判斷，若是欠費狀態，進行步驟5，若是非欠費狀態，進行步驟6；

步驟5，控制器輸出相應的控制信號，驅使動作電機正轉，即分閘動作，同時一直判斷分閘限位開關是否已接通，若否，則繼續執行步驟5；若是，則進行步驟9；

步驟6，控制器對模式開關狀態進行判斷，模式開關與合閘限位開關是并聯關系，此步驟等效于判斷合閘限位開關是否已接通，若是，則認為是手動模式，執行步驟7；若否，則認為是自動模式，執行步驟8；

步驟7，控制器輸出相應的控制信號，驅使動作電機反轉，即進入合閘允許狀態，此步驟持續2秒的時間，然后執行步驟9；

步驟8，控制器輸出相應的控制信號，驅使動作電機正轉，即合閘動作，同時一直判斷合閘限位開關是否已接通，若否，則繼續執行步驟8；若是，則進行步驟9；

步驟9，控制器輸出相應的控制信號，驅使動作電機剎車；

步驟10，控制器輸出相應的控制信號，使功率供電模塊斷電；

步驟11，控制器進入休眠狀態，此時控制器本身的靜態電流小于10uA，當費控信號出現改變時，控制器將通過內部的中斷系統從休眠中恢復，并執行步驟3。