[發(fā)明專利]一種基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路及方法

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• 申請日: 2020-11-14
• 公開（公告）號: CN112285476A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)峰;鮑進;盧樹峰;段梅梅;李珺;趙雙雙
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司營銷服務(wù)中心;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H02M1/06
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 王萍;肖繼軍

1.一種基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，包括：電流互感器(1)、短路電阻陣列(2)、DSP處理單元(4)、人機交互單元(5)、可控硅驅(qū)動電路(6)和采樣模塊，其特征在于，

電流互感器(1)的一次側(cè)接入零線，二次側(cè)與采樣模塊的輸入端相連接；

短路電阻陣列(2)的一端與零線相連接，另一端與火線相連接，短路電阻陣列(2)包括多路并聯(lián)的短路電阻支路，短路電阻支路包括串聯(lián)連接的短路電阻和可控開關(guān)；

DSP處理單元(4)與采樣模塊的輸出端、人機交互單元(5)和可控硅驅(qū)動電路(6)相連接，用于計算熱能值，接收人機交互單元(5)的輸入，向人機交互單元(5)輸出測試結(jié)果，并確定投入短路保護測試的短路電阻支路數(shù)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

采樣模塊包括：IV反饋電阻(7)、運算放大器(8)和A/D轉(zhuǎn)換器(9)，IV反饋電阻(7)的一端與電流互感器(1)二次側(cè)的第二輸出端子(S2)相連接，另一端與運算放大器(8)的輸出端相連接，運算放大器(8)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(9)的輸入端相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

短路電阻陣列(2)包括：并聯(lián)連接的第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第四電阻(R4)，與第一電阻(R1)串聯(lián)連接的第一雙向可控硅(G1)、與第二電阻(R2)串聯(lián)連接的第二雙向可控硅(G2)、與第三電阻(R3)串聯(lián)連接的第三雙向可控硅(G3)和與第四電阻(R4)串聯(lián)連接的第四雙向可控硅(G4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

交流充電樁短路保護測試電路還包括：開關(guān)電源(3)，開關(guān)電源(3)的輸入端與外部220V交流電源相連接，輸出端提供±5V工作電源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

DSP處理單元(4)包括SPI1(41)、IO輸出模塊(43)、采集計算熱能值及控制輸出模塊(44)和控制管理模塊(46)，SPI1(41)的與A/D轉(zhuǎn)換器(9)相連接，進行通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送至采集計算熱能值及控制輸出模塊(44)，采集計算熱能值及控制輸出模塊(44)還分別與IO輸出模塊(43)和控制管理模塊(46)相連接，IO輸出模塊(43)還與可控硅驅(qū)動電路(6)相連接，

其中，SPI是指串行外圍設(shè)備接口。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

人機交互單元(5)與DSP處理單元(4)的控制管理模塊(46)相連接，人機交互單元(5)包括顯示設(shè)備和輸入設(shè)備。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

可控硅驅(qū)動電路(6)包括：第一5V轉(zhuǎn)5V隔離電源(65a)、第二5V轉(zhuǎn)5V隔離電源、第三5V轉(zhuǎn)5V隔離電源和第四5V轉(zhuǎn)5V隔離電源(65d)，每個5V轉(zhuǎn)5V隔離電源包括：驅(qū)動電阻Rin(61)、光隔(62)、輸出上拉電阻Rout(63)和跟蹤驅(qū)動放大器(64)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

運算放大器(8)采用OPA343，諧波失真度+噪音小于0.0007％。

9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于定量分析的交流充電樁短路保護測試電路，其特征在于：

A/D轉(zhuǎn)換器(9)采用32Bit SAR類型的A/D轉(zhuǎn)換器LTC2500，采樣率設(shè)定為1MSPS，其中MSPS是指每秒采樣百萬次。

10.一種基于權(quán)利要求1-9中任一項所述交流充電樁短路保護測試電路的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，通過人機交互單元(5)設(shè)置交流充電樁的額定電流值I_set。

步驟2，可控硅驅(qū)動電路(6)驅(qū)動短路電阻陣列(2)在電壓信號的過零處進行短路，DSP處理單元(4)啟動以如下公式計算熱能值I²t，

式中：

n表示采樣點數(shù)，

I_j表示采樣點電流瞬時值，

f表示A/D轉(zhuǎn)換器9的采樣率，

T表示時間長度；

步驟3，DSP處理單元(4)根據(jù)設(shè)定的額定電流值I_set，在設(shè)定的時間內(nèi)決定投入的短路電路路數(shù)；

步驟4，延時設(shè)定時間，DSP處理單元4根據(jù)短路電流判斷是否跳閘；

步驟5，若未發(fā)生跳閘，則表示短路保護拒動，不符合要求；若發(fā)生跳閘，人機交互單元(5)顯示熱能值I²t值，則判斷熱能值I²t是否超過閾值，若超過閾值，短路保護跳閘熱能值I²t不符合要求，如不超過閾值，短路保護跳閘熱能值I²t符合要求；

步驟6，通過人機交互單元(5)顯示測試結(jié)果。