本发明专利技术公开了一种万能式断路器电子控制器，包括中央控制器、电源模块、电流采集模块、电压采集模块、相位检测模块、显示及输入模块、执行机构检测与驱动模块、通信模块和输出模块；本发明专利技术采用双电源供电，通过多路交流信号采集电流、电压信号，实时计算电流、电压值并通过相位检测模块检测相位差；采集的电流、电压信号经中央控制器处理后可以根据是过载、短路、瞬断、缺相、电流不平衡或电压不平衡或者是正常情况对电路做出不同情况下的保护；中央控制器输出的信号通过通信模块进行信号传输；显示及输入模块可以对断路器的参数进行调整；而断路器的工作状态通过输出模块输出；本发明专利技术具有系统稳定性好、电路简化、低功耗的优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种万能式断路器电子控制器，包括中央控制器、电源模块、电流采集模块、电压采集模块、相位检测模块、显示及输入模块、执行机构检测与驱动模块、通信模块和输出模块；本专利技术采用双电源供电，通过多路交流信号采集电流、电压信号，实时计算电流、电压值并通过相位检测模块检测相位差；采集的电流、电压信号经中央控制器处理后可以根据是过载、短路、瞬断、缺相、电流不平衡或电压不平衡或者是正常情况对电路做出不同情况下的保护；中央控制器输出的信号通过通信模块进行信号传输；显示及输入模块可以对断路器的参数进行调整；而断路器的工作状态通过输出模块输出；本专利技术具有系统稳定性好、电路简化、低功耗的优点。【专利说明】万能式断路器电子控制器
本专利技术属于断路器
，尤其是一种万能式断路器或者框架断路器的电子控制器。
技术介绍
万能断路器又称框架式断路器，是一种能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路如过载、短路、瞬断、缺相、电流不平衡、电压不平衡等条件下保护电路的开关设备。万能断路器广泛应用于电力配电系统，对电网的安全、稳定运行起到十分重要的作用。而电子控制器作为断路器正确完成功能的核心部件，因此人们对电子控制器的可靠性要求愈加严格。现有的断路器智能控制器包括中央控制器、电源模块、电流互感器、电压互感器、显示及输入模块、执行机构检测与驱动模块、通信模块以及输出模块；电源模块为中央控制器供电，电流互感器的输出端与中央控制器的电流采样信号输入端连接，电压互感器采集电压后与中央控制器的电压采样信号输入端连接，经中央控制器处理后输出的信号经控制执行机构检测与驱动模块检测后是否属于正常或异常电路并驱动不同调节下的脱扣器执行相应的操作，同时通过通信模块将中央控制器输出的信号传输出去，并通过显示及输入模块对断路器的相关参数如保护电流的整定值、通信速度等作出修改设定，电路的正常或异常状态通过输出模块输出。现有技术中的电源模块虽然是双电源供电模式，但其缺陷是大部分采用线性稳压电源芯片或者采用开关电源芯片，没有根据电流互感器供电中电流周期性变化的特点设计出灵活的供电方法，而且对低功耗设计的考虑不够。现有技术中的电流模块在采集电流信号时，通常没有根据待测电流的大小来进行自动分档选择精度更高的运放而导致测量精度低的问题；而电压模块在采集电压信号时，通常采用大电阻分压直接测量的方法，该方法与采用隔离测量相比，具有不够稳定的缺陷。现有技术的执行机构检测与驱动模块为了能控制执行机构动作，需要额外配备电源，结构复杂，成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种低功耗、简化电路、供电稳定的万能式断路器电子控制器。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种万能式断路器电子控制器，包括中央控制器(I)、电源模块(4)、电流采集模块、电压采集模块、相位检测模块(3)、显示(7)及输入模块(81)、执行机构检测与驱动模块(6)、通信模块(5)以及输出模块(82);所述电源模块(4)的输出端与所述中央控制器(I)连接，所述电流采集模块包括与所述中央控制器(I)的电流采集输入端连接的电流互感器(21);电压采集模块包括与所述中央控制器(O的电压采集输入端连接的电压互感器(22)，相位检测模块(3)的输入端分别与所述电流采集模块以及电压采集模块连接，相位检测模块(3)的输出端与所述中央控制器(I)连接，所述显示(7)及输入模块(81)、执行机构检测与驱动模块(6)、通信模块(5)以及输出模块(82)分别与所述中央控制器(I)连接，其特征在于:所述电源模块(4)包括变压器供电模块和电流互感器供电模块， 所述变压器供电模块包括变压器，变压器的输出端连接有共模扼流圈(L2)，共模扼流圈(L2)的输出端通过整流器(BRl)与开关电源以及稳压电路连接，稳压电路的输出端与所述中央控制器(I)连接； 所述电流互感器供电模块包括共模扼流圈(L1)、M0S管驱动芯片，MOS管驱动芯片的高位输出端连接有MOS管(Ql)，MOS管驱动芯片的低位输出端连接有MOS管(Q7)，共模扼流圈(LI)的一端与所述电流互感器(21) —端连接，共模扼流圈(LI)的另一端分别与所述MOS管(Ql)和MOS管(Q7)连接；所述电流互感器(21)的另一端与所述中央控制器(I)的电流采集输入端连接。上述结构中，万能式断路器电子控制器采用双电源供电，电源一是220V交流电经变压器变成24V交流信号，整流后经低功耗开关电源L5970D输出12V电压，经HT7533稳压在3.3V，为电流、电压采集模块、相位检测模块(3)、通信模块(5)、中央控制器(I)等各个模块供电；电源二是由速饱和电流互感器(21)供电，该电流互感器供电模块与上述变压器供电模块共用一套开关电源以及稳压电路；该路采用软硬件结合的方式，保证系统的供电；速饱和电流互感器(21)如同电流源，电流由小变大到一定程度时，MOS管驱动芯片IR2101达到正常供电电压，在此期间，中央控制器(I)未启动，MOS管驱动芯片IR2101高位输出端控制MOS管(Ql)导通，将输入端短接，当中央控制器(I)正常启动时，由软件输出脉冲，MOS管驱动芯片IR2101低位输出信号控制MOS管(Q7)导通，通过这种方法，保证系统供电的稳定。作为本专利技术的进一步设置，所述电流采集模块包括电流信号调理模块，电流信号调理模块包括共模扼流圈(L5)与两级运算放大器，共模扼流圈(L5)的输入端与所述电流互感器(21)连接，共模扼流圈(L5)的输出端与所述两级放大器的输入端连接，两级运算放大器的输出端与所述中央控制器(I)的电流采集输入端连接。上述结构中，电流采集通过电流互感器(21)输入可以抑制外界干扰，保证电流信号可靠传输；此外，由于采样的电流变化范围较大，额定电流In为1000A，采样电流变化范围从几安培?几万安培，电流放大部分采用自动分档的方式，可以提高测量精确度；当采样电流为小电流时，可采用两级运放的输入数据；而当采用电流为大电流时，采用单级运放的输入数据；两种方式有针对性地进行适当的放大，更加灵活。作为本专利技术的进一步设置，所述电流采集模块包括虚拟地模块，虚拟地模块包括虚拟地放大器(U10D)、等阻值的电阻(R19)和电阻(R20)、以及滤波电容(CE7)，虚拟地放大器(UlOD)的输入端与所述电源模块(4)连接，虚拟地放大器(UlOD)的输出端与呈并联连接的电阻(R20)和滤波电容(C14)串联后与电阻(R19)连接并输出电压为所述电源模块(4)的输出电压的1/2。上述结构中，电流采样由电流互感器(21)输入，经共模厄流圈(L5)后，输入到电流信号调理模块，由于系统采集的是交流信号，对于现有技术中的电源模块(4)而言，需要提供正负双电源用于供电，这样不仅增加设备增加成本，同时还复杂了电路结构；而该虚拟地模块的设置将交流信号零点电压提升到Vcc/2，这样只需要提供单电源供电，简化了电源电路，方便采集。作为本专利技术的进一步设置，所述电压采集模块包括三相限流电阻，分别为电阻(R41)、电阻(R42)、电阻(R43)，所述三相限流电阻的输入端与所述变压器连接，三相限流电阻的输出端分别通过电压互感器(Tl、T2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种万能式断路器电子控制器，包括中央控制器（1）、电源模块（4）、电流采集模块、电压采集模块、相位检测模块（3）、显示（7）及输入模块（81）、执行机构检测与驱动模块（6）、通信模块（5）以及输出模块（82）；所述电源模块（4）的输出端与所述中央控制器（1）连接，所述电流采集模块包括与所述中央控制器（1）的电流采集输入端连接的电流互感器（21）；电压采集模块包括与所述中央控制器（1）的电压采集输入端连接的电压互感器（22），相位检测模块（3）的输入端分别与所述电流采集模块以及电压采集模块连接，相位检测模块（3）的输出端与所述中央控制器（1）连接，所述显示（7）及输入模块（81）、执行机构检测与驱动模块（6）、通信模块（5）以及输出模块（82）分别与所述中央控制器（1）连接，其特征在于：所述电源模块（4）包括变压器供电模块和电流互感器供电模块，所述变压器供电模块包括变压器，变压器的输出端连接有共模扼流圈（L2），共模扼流圈（L2）的输出端通过整流器（BR1）与开关电源以及稳压电路连接，稳压电路的输出端与所述中央控制器(1)连接；所述电流互感器供电模块包括共模扼流圈（L1）、MOS管驱动芯片，MOS管驱动芯片的高位输出端连接有MOS管(Q1)，MOS管驱动芯片的低位输出端连接有MOS管(Q7)，共模扼流圈(L1)的一端与所述电流互感器(21)一端连接，共模扼流圈(L1)的另一端分别与所述MOS管(Q1)和MOS管(Q7)连接；所述电流互感器(21)的另一端与所述中央控制器(1)的电流采集输入端连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：游颖敏，陈冲，吴桂初，舒亮，叶鹏，梁步猛，倪侃，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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