一种负载故障检测保护电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于供电系统的负载故障检测保护电路，供电系统包括电源，第一、第二，第三继电器和负载。负载故障检测保护电路包括参考信号产生电路，测试信号产生电路，幅值检测电路，逻辑判断电路以及报警电路。参考信号产生电路生成参考信号，测试信号产生电路根据参考信号生成测试信号，幅值检测电路检测测试信号的幅值生成幅值信号，逻辑判断电路将幅值信号与第一阈值电压和第二阈值电压比较生成控制信号分别控制第一，第二和第三继电器以及报警电路。当负载发生短路、断路或者漏电时，负载故障检测保护电路发出声光报警并且不会为负载提供电源，从而避免由于负载故障导致电源或者负载进一步损坏。

A load fault detection and protection circuit and its control method

The invention discloses a load fault detection and protection circuit for a power supply system, which comprises a power supply, a first, a second, a third relay and a load. Load fault detection and protection circuit includes reference signal generation circuit, test signal generation circuit, amplitude detection circuit, logic judgment circuit and alarm circuit. The reference signal generating circuit generates the reference signal, the test signal generating circuit generates the test signal according to the reference signal, the amplitude detecting circuit detects the amplitude of the test signal to generate the amplitude signal, and the logic judging circuit compares the amplitude signal with the first threshold voltage and the second threshold voltage to generate the control signal to control the first and the second threshold voltage respectively. Two and third relay and alarm circuit. When the load is short-circuited, broken or leakage, the load fault detection and protection circuit gives an acoustic and optical alarm and does not provide power for the load, thus avoiding further damage to the power supply or load due to load failure.

【技术实现步骤摘要】
一种负载故障检测保护电路及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及到容性负载的故障检测和保护电路以及检测保护方法。技术背景目前的电力存储系统及部分电机的启动电容基本上由容性负载组成，其内部可等效视为一个电容。容性负载在使用时，容易发生断路、短路、漏电等情况，在这种情况下，若不能及时检测并采取相应的保护措施，会造成容性负载设备的二次损伤甚至损坏供电电源。因此需要一种可以检测负载断路、断路以及漏电情况并保护负载设备和供电电源的电路，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术一实施例提出了一种用于供电系统的负载故障检测保护电路，供电系统包括供电电源，第一继电器，第二继电器，第三继电器和容性负载，其中供电电源和容性负载均具有第一端和第二端，其中负载故障检测保护电路包括，参考信号产生电路，测试信号产生电路，幅值检测电路，逻辑判断电路和报警电路。其中参考信号产生电路，生成参考信号到容性负载的第一端。测试信号产生电路，耦接于容性负载的第二端，根据参考信号生成测试信号。幅值检测电路，耦接于测试信号产生电路以接收测试信号，并输出表征测试信号幅值的幅值信号。逻辑判断电路，接收幅值信号并将其与第一阈值电压和第二阈值电压比较生成第一控制信号以控制第一继电器，第二继电器和第三继电器以及第二控制信号以控制报警电路。本专利技术一实施例提出了一种用于检测容性负载的方法，所述方法包括生成参考信号并输入到容性负载的第一端，所述参考信号在容性负载的第二端生成一个测试信号；检测测试信号的幅值并生成幅值信号以表征测试信号的幅值；将幅值信号和第一阈值电压，第二阈值电压进行比较生成第一控制信号和第二控制信号；其中第一控制信号用于控制第一继电器，第二继电器和第三继电器，第二控制信号用于控制报警电路。本专利技术提出的负载故障检测保护电路在负载连接供电电源前对容性负载设备进行检测，如果有短路、漏电或者断路等情况发生，进行保护和报警操作，十分具有意义。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术的实施例进行描述。这些附图仅用于示例。附图通常仅示出实施例中系统或电路的部分特征，并且附图不一定是按比例绘制的。图1给出了根据本专利技术一实施例的负载故障检测保护电路100的模块示意图。图2给出了根据本专利技术一实施例的参考信号产生电路11的电路图。图3给出了根据本专利技术一实施例的幅值检测电路13的电路图。图4给出了根据本专利技术一实施例的逻辑判断电路14的电路图。图5给出了根据本专利技术一实施例的报警电路15的电路图。图6给出了根据本专利技术一实施例的继电器控制电路16的电路图。图7给出了根据本专利技术一实施例的检测供电系统负载故障的方法700的流程图。不同示意图中的相同的附图标记表示相同或者相似的部分或特征。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其它实施例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或者“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”不一定都指同一个实施例或者示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特征组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或者“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1给出了根据本专利技术一实施例的负载故障检测保护电路100的模块示意图。负载故障检测保护电路100包括参考信号产生电路11，测试信号产生电路12，幅值检测电路13，逻辑判断电路14，报警电路15，第一继电器K1，第二继电器K2，第三继电器K3，供电电源AC/DC和负载LD。在图示实施例中，供电电源AC/DC和负载LD均具有第一端和第二端。第一继电器K1具有耦接于直流电源VCC的电源端，控制端，开端和闭端，其中闭端耦接于供电电源AC/DC的第一端。在一实施例中，第一继电器K1的电源端和控制端之间并联一二极管以保护第一继电器K1。第三继电器K3具有耦接于直流电源VCC的电源端，控制端，闭端和开端，其中闭端耦接于供电电源AC/DC的第二端。在一实施例中，第三继电器K3的电源端和控制端之间并联一二极管以保护第三继电器K3。第二继电器K2是双通道继电器，其具有耦接于直流电源VCC的电源端，控制端，第一开关S1和第二开关S2，其中第一开关S1和第二开关S2均具有常开端，常闭端和公共端。第一开关S1的常闭端耦接于参考信号产生电路11以接收参考信号SIN，第一开关S1的公共端耦接于负载LD的第一端，第一开关S1的常开端耦接于第一继电器K1的开端。第二开关S2的公共端耦接于负载LD的第二端，第二开关S2的常闭端耦接于测试信号产生电路12，第二开关S2的常开端耦接于第三继电器K3的开端。在一实施例中，第二继电器K2的电源端和控制端之间并联一二极管以保护第二继电器K2。测试信号产生电路12耦接于第二继电器第二开关S2的常闭端并根据参考信号SIN生成测试信号SIN1以输入到幅值检测电路13。幅值检测电路13检测测试信号SIN1的幅值，并输出表征测试信号SIN1幅值的幅值信号VP。逻辑判断电路14将幅值信号VP与第一阈值电压V1和第二阈值电压V2进行比较，并基于比较结果生成第一控制信号A以控制第一继电器K1，第二继电器K2和第三继电器K3，以及第二控制信号B以控制报警电路15。在一实施例中，负载故障检测保护电路100还包括继电器控制电路16，继电器控制电路16接收第一控制信号A并基于第一控制信号A生成第一继电器信号CR1到第一继电器K1和第三继电器K3的控制端以控制第一继电器K1和第三继电器K3，生成第二继电器信号CR2到第二继电器K2的控制端以控制第二继电器K2。继续图1的说明，测试信号产生电路12根据参考信号SIN生成测试信号SIN1以输入到幅值检测电路13。在图示实施例中，测试信号产生电路12包括第九电阻R9，第九电阻R9具有第一端和第二端，其中第一端耦接于第二继电器第二开关S2的常闭端，第二端耦接于参考地GND。参考信号SIN在负载LD和第九电阻R9上分压并在第九电阻R9上形成测试信号SIN1。当负载LD处于正常状态时，第九电阻R9上生成的测试信号SIN1的幅值略小于参考信号SIN的幅值。当负载LD处于短路或者漏电状态时，第九电阻R9上生成的测试信号SIN1的幅值等于参考信号SIN的幅值。当负载LD处于开路状态时，第九电阻R9上生成的测试信号SIN1的幅值为零。图2给出了根据本专利技术一实施例的参考信号产生电路11的电路图。在图示实施例中，参考信号产生电路11包括方波产生电路21，滤波电路22，积分放大电路23和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于供电系统的负载故障检测保护电路，供电系统包括供电电源，第一继电器，第二继电器，第三继电器和容性负载，其中供电电源和容性负载均具有第一端和第二端，负载故障检测保护电路包括：参考信号产生电路，生成参考信号到容性负载的第一端；测试信号产生电路，耦接于容性负载的第二端，根据参考信号生成测试信号；幅值检测电路，耦接于测试信号产生电路以接收测试信号，并输出表征测试信号幅值的幅值信号；以及逻辑判断电路，接收幅值信号并将其与第一阈值电压和第二阈值电压比较生成第一控制信号以控制第一继电器，第二继电器和第三继电器以及第二控制信号以控制报警电路。

【技术特征摘要】
1.一种用于供电系统的负载故障检测保护电路，供电系统包括供电电源，第一继电器，第二继电器，第三继电器和容性负载，其中供电电源和容性负载均具有第一端和第二端，负载故障检测保护电路包括：参考信号产生电路，生成参考信号到容性负载的第一端；测试信号产生电路，耦接于容性负载的第二端，根据参考信号生成测试信号；幅值检测电路，耦接于测试信号产生电路以接收测试信号，并输出表征测试信号幅值的幅值信号；以及逻辑判断电路，接收幅值信号并将其与第一阈值电压和第二阈值电压比较生成第一控制信号以控制第一继电器，第二继电器和第三继电器以及第二控制信号以控制报警电路。2.如权利要求1所述的用于供电系统的负载故障检测保护电路，其中第一继电器具有开端，闭端，电源端和控制端，其中电源端耦接于直流电源，闭端耦接于供电电源的第一端；第二继电器具有电源端，控制端，第一开关和第二开关，其中电源端耦接于直流电源，第一开关和第二开关均具有常开端，常闭端和公共端，其中，第一开关的常开端耦接于第一继电器的开端，第一开关的常闭端接收参考信号，第一开关的公共端耦接于容性负载的第一端，第二开关的常闭端耦接于测试信号产生电路，第二开关的公共端耦接于容性负载的第二端；以及第三继电器具有开端，闭端，电源端和控制端，其中电源端耦接于直流电源，开端耦接于第二继电器第二开关的常开端，闭端耦接于供电电源的第二端。3.如权利要求1所述的用于供电系统的负载故障检测保护电路，其中参考信号产生电路包括方波产生电路、滤波电路、积分放大电路和共射极放大电路，其中方波产生电路包括：第五电阻，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于直流电源；第八电阻，具有第一固定端，第二固定端和可调端，其中第一固定端耦接于第五电阻的第二端；第七电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于参考地，第二端耦接于第八电阻的第二固定端和可调端；方波芯片，具有八个引脚，其中第一引脚耦接于参考地，第二引脚和第六引脚耦接于第八电阻的可调端，第四引脚和第八引脚耦接于直流电源，第七引脚耦接于第八电阻的第一固定端；第六电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于方波芯片的第五引脚，第二端耦接于参考地；以及第十三电阻，具有第一固定端，第二固定端和可调端，其中第一固定端耦接于方波芯片的第三引脚，第二固定端耦接于参考地，可调端输出方波信号；其中滤波电路包括第一阶滤波电路和第二阶滤波电路，第一阶滤波电路包括：第五电容，具有第一端和第二端，其中第一端接收方波信号；第九电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于第五电容的第二端，第二端耦接于参考地；以及第十二电阻，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于第五电容的第二端和第九电容的第一端，第二端输出一阶滤波信号；以及第二阶滤波电路包括：第十一电阻，具有第一端和第二端，其中第一端接收一阶滤波信号，第二端输出三角波信号；以及第八电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于第十一电阻的第一端，第二端耦接于参考地；其中积分放大电路包括：第二三极管，具有基极，集电极和发射极，其中基极接收三角波信号，发射极耦接于参考地，集电极输出积分信号；第六电阻，耦接于直流电源和第二三极管的基极之间；以及第四电容和第十电阻，并联耦接于第二三极管的基极和集电极之间；以及其中共射极放大电路包括：第一三极管，具有基极，集电极和发射极，其中基极接收积分信号，集电极耦接于直流电源；第三电阻，耦接于第一三极管的基极和直流电源之间；第七电阻，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于第一三极管的发射极，第二端耦接于参考地；以及第三电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接于第一三极管的发射极，第二端输出参考信号。4.如权利要求1所述的用于供电系统的负载故障检测保护电路，其中测试信号产生电路包括第九电阻，第九电阻具第一端和第二端，其中第一端耦接于第二继电器第二开关的常闭端，第二端耦接于参考地。5.如权利要求1所述的用于供电系统的负载故障检测保护电路，其中幅值检测电路包括：第七二极管，具有阳极和阴极；第一放大器，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中第一输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海时，李珂，马颖婷，占佳峰，薛雅娟，唐婷婷，谭菲菲，文斌，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51