一种串联式交直流短路保护电路及其保护方法技术

本发明专利技术涉及一种串联式交直流短路保护电路及其保护方法，包括隔离驱动电路，隔离驱动电路的输入端为控制信号输入端，其输出端依次经半导体开关管一、半导体开关管二与半导体开关管三的控制端相连，半导体开关管三的输入端与整流桥电路的输出端相连，半导体开关管三的输出端与过流保护电路相连，解锁电路的输入端与隔离驱动电路的输入端相连，其输出端与半导体开关管二的控制端相连，开关状态采集电路的输入端与半导体开关管三的输入端相连，其输出端与解锁电路相连，整流桥电路的另一输入和输出端为外部电路接口端。本发明专利技术实现了短路故障保护且故障解除可自识别与恢复功能，有效的确保关联设备和信号传输途径的安全，减小铁路信号维护工作的复杂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路信号
，具体涉及一种串联式交直流短路保护电路及其保护方法。
技术介绍
在铁路信号系统中应用中，直流电信号、交流电信号是个常用的电信号，为了防护信号传输途径出现短路危险，需按交直流电的信号类型，在信号传输途径里串入相应的保护开关，在信号传输过程中若出现了短路引起的保护开关动作后需人工复位保护开关，这给信号维护工作中带来一定的复杂度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种串联式交直流短路保护电路及其保护方法，实现短路故障保护且故障解除可自识别与恢复功能，有效的确保关联设备和信号传输途径的安全，减小铁路信号维护工作的复杂。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种串联式交直流短路保护电路，包括隔离驱动电路、半导体开关管一、半导体开关管二、半导体开关管三、整流桥电路、解锁电路、过流保护电路和开关状态采集电路，所述隔离驱动电路的输入端为控制信号输入端，其输出端与半导体开关管一的输入端相连，半导体开关管一的输出端与半导体开关管二的输入端相连，半导体开关管二的输出端与半导体开关管三的控制端相连，半导体开关管三的输入端与整流桥电路的输出端相连，半导体开关管三的输出端与过流保护电路相连，所述解锁电路的输入端与隔离驱动电路的输入端相连，其输出端与半导体开关管二的控制端相连，所述开关状态采集电路的输入端与半导体开关管三的输入端相连，其输出端与解锁电路相连，整流桥电路的另一输入和输出端为外部电路接口端。作为上述技术方案的进一步改进：所述解锁电路包括单稳态解锁保护电路和控制电路，所述单稳态解锁保护电路的输入端与隔离驱动电路的输入端相连，其输出端与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端与半导体开关管二的控制端相连，控制电路的输入端与开关状态采集电路的输出端相连。所述过流保护电路包括短路电流采集电路、滤波电路和电流比较电路，所述短路电流采集电路的输入端与半导体开关管三的输出端相连，其输出端经滤波电路与电流比较电路的输入端相连，电流比较电路的输出端与半导体开关管一的输入端相连。还包括过流熔丝，所述过流熔丝安装于整流滤波电路的输出端。一种串联式交直流短路保护电路的保护方法，包括以下步骤：（1）外部输入的控制信号驱动单稳态解锁保护电路和隔离驱动电路同时工作，隔离驱动电路向后级半导体开关管一输出驱动信号，单稳态解锁保护电路向控制电路输出解锁信号；（2）控制电路接收到解锁信号后控制半导体开关管二导通，进而把驱动信号输出到半导体开关管三，使半导体开关管三导通；（3）当外部接口出现电流短路时，过流保护电路采集到故障信号，对该故障信号进行滤波和过流判断后，控制半导体开关管一截止，此时，半导体开关管二和半导体开关管三截止，电路停止输出；（4）当外部接口通过电流短路电路停止输出时，开关状态采集电路利用外部短路后的回路电流，识别到短路故障还未被解除，此时向控制电路输出外部故障状态信号，控制电路通过控制半导体开关管二和半导体开关管三停止输出，实现电路停止输出，在外部短路故障还未被解除的情况下电路保持无输出；（5）当外部接口通过电流短路故障解除后，开关状态采集电路采集到无外部短路的电流时，则识别到短路故障已被解除，控制电路控制半导体开关管二和半导体开关管三输出为导通，电路恢复输出。由上述技术方案可知，本专利技术在电路输入的控制信号与电路本身之间采用电器隔离，确保了电气安全性能。电路中使用的是半导体开关管作为主回路开关元件，确保故障保护的响应速度，也避免了开关在闭合与断开瞬间的电弧产生。电路可以通过控制信号来控制与外部接口的通路导通与截止。在短路故障后电路可保持与外部接口的截止态，故障解除后电路可控制与外部接口通路为导通态恢复。在与外部接口为截止态时，可停止控制信号的输出再恢复控制信号的输出来控制与外部接口导通。电路控制与外部接口的通过电流可以是交流电流也可以是直流电流。附图说明图1是本专利技术的电路框图；图2是本专利技术的应用原理框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示，本实施例的串联式交直流短路保护电路，包括隔离驱动电路2、半导体开关管一4、半导体开关管二6、半导体开关管三9、整流桥电路12、解锁电路、过流保护电路和开关状态采集电路10，隔离驱动电路2的输入端为控制信号输入端，其输出端与半导体开关管一4的输入端相连，半导体开关管一4的输出端与半导体开关管二6的输入端相连，半导体开关管二6的输出端与半导体开关管三9的控制端相连，半导体开关管三9的输入端与整流桥电路12的输出端相连，半导体开关管三9的输出端与过流保护电路相连，解锁电路的输入端与隔离驱动电路2的输入端相连，其输出端与半导体开关管二6的控制端相连，开关状态采集电路10的输入端与半导体开关管三9的输入端相连，其输出端与解锁电路相连，整流桥电路12的另一输入和输出端为外部电路接口端，在整流桥电路12的输出端安装有过流熔丝11。本实施例中，解锁电路包括单稳态解锁保护电路1和控制电路7，单稳态解锁保护电路1的输入端与隔离驱动电路2的输入端相连，其输出端与控制电路7的输入端相连，控制电路7的输出端与半导体开关管二6的控制端相连，控制电路7的输入端与开关状态采集电路10的输出端相连。过流保护电路包括短路电流采集电路8、滤波电路5和电流比较电路3，短路电流采集电路8的输入端与半导体开关管三9的输出端相连，其输出端经滤波电路5与电流比较电路3的输入端相连，电流比较电路3的输出端与半导体开关管一4的输入端相连。如图2所示，本专利技术具体实施时与外部接口串入负载电源与交直流负载回路中。通过CPU处理器向本专利技术所述的电路提供控制信号，控制着与外部接口的导通与截止，控制交直流负载的工作与停止。CPU处理器在控制电路7与外部接口为导通态时，状态取样电路通过隔离电路向CPU输出一个电平信号供CPU采集与分析。当CPU控制交直流负载电流接通时，若交直流负载出现短路故障触发电路处于始终保护停止输出，CPU可通过检查状态取样电路和隔离电路输出的电平信号识别到电路没有导通，CPU可以停止向电路输出控制信号，也可停止输出后再恢复输出，尝试交直流负载再次接通电流。本实施例的串联式交直流短路保护电路的保护方法，包括以下步骤：S1：外部输入的控制信号驱动单稳态解锁保护电路1和隔离驱动电路2同时工作，隔离驱动电路2向后级半导体开关管一4输出驱动信号，单稳态解锁保护电路1向控制电路7输出解锁信号；S2：控制电路7接收到解锁信号后控制半导体开关管二6导通，进而把驱动信号输出到半导体开关管三9，使半导体开关管三9导通；控制信号停止，隔离驱动电路2停止输出；半导体开关管一4和半导体开关二6停止输出驱动信号，控制电路7输出保护信号，控制半导体开关二截止输出，半导体开关三截止，导致与外部接口断开停止输出；S3：当外部接口出现电流短路时，整流桥、半导体开关管三9的导通电流急剧增加，短路电流采集电路8采集到过流信号后把短路信号经过滤波电路5输出给电流比较电路3，电流比较电路3被触发后控制半导体开关管一4停止输出，进而半导体开关管二6停止输出，半导体开关管三9截止。开关状态采集电路10采集到半导体开关管三9截止后向控制电路7输出保护信号，控制电路7在单稳态解保护电路还没有输出解保护信号的情况下，始终控制半导体开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联式交直流短路保护电路，其特征在于：包括隔离驱动电路、半导体开关管一、半导体开关管二、半导体开关管三、整流桥电路、解锁电路、过流保护电路和开关状态采集电路，所述隔离驱动电路的输入端为控制信号输入端，其输出端与半导体开关管一的输入端相连，半导体开关管一的输出端与半导体开关管二的输入端相连，半导体开关管二的输出端与半导体开关管三的控制端相连，半导体开关管三的输入端与整流桥电路的输出端相连，半导体开关管三的输出端与过流保护电路相连，所述解锁电路的输入端与隔离驱动电路的输入端相连，其输出端与半导体开关管二的控制端相连，所述开关状态采集电路的输入端与半导体开关管三的输入端相连，其输出端与解锁电路相连，整流桥电路的另一输入和输出端为外部电路接口端。

【技术特征摘要】
1.一种串联式交直流短路保护电路，其特征在于：包括隔离驱动电路、半导体开关管一、半导体开关管二、半导体开关管三、整流桥电路、解锁电路、过流保护电路和开关状态采集电路，所述隔离驱动电路的输入端为控制信号输入端，其输出端与半导体开关管一的输入端相连，半导体开关管一的输出端与半导体开关管二的输入端相连，半导体开关管二的输出端与半导体开关管三的控制端相连，半导体开关管三的输入端与整流桥电路的输出端相连，半导体开关管三的输出端与过流保护电路相连，所述解锁电路的输入端与隔离驱动电路的输入端相连，其输出端与半导体开关管二的控制端相连，所述开关状态采集电路的输入端与半导体开关管三的输入端相连，其输出端与解锁电路相连，整流桥电路的另一输入和输出端为外部电路接口端。2.根据权利要求1所述的串联式交直流短路保护电路，其特征在于：所述解锁电路包括单稳态解锁保护电路和控制电路，所述单稳态解锁保护电路的输入端与隔离驱动电路的输入端相连，其输出端与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端与半导体开关管二的控制端相连，控制电路的输入端与开关状态采集电路的输出端相连。3.根据权利要求1所述的串联式交直流短路保护电路，其特征在于：所述过流保护电路包括短路电流采集电路、滤波电路和电流比较电路，所述短路电流采集电路的输入端与半导体开关管三的输出端相连，其输出端经滤波电路与电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏臻，胡庆新，夏寒冰，庞师锋，李谦，杨伟，李京彬，诸葛战斌，程运安，茆忠华，
申请(专利权)人：合肥工大高科信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34