一种单相灭弧式短路保护器制造技术

本实用新型专利技术公开了单相灭弧式短路保护器，属于断路器技术领域，其技术方案要点是包括连接于电网端与输出负载端之间的IGBT电路，所述IGBT电路包括：负载模块，负载模块用于检测电网端火线与零线之间的电压，包括并联于火线与零线之间的第二电阻；控制模块，控制模块连接于负载模块并且实时检测第二电阻的电压信号，当第二电阻的电压信号发生极具变化时，控制IGBT电路断路，解决了电流传感器需要转换时间，导致电路断路不及时的问题，达到了快速判断单相电路中是否短路并且及时对电路进行断路的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种单相灭弧式短路保护器
本技术涉及断路器
，特别涉及一种单相灭弧式短路保护器。
技术介绍
断路器在配电系统中不但可以接通和分断正常负荷电流，还可以断开短路故障电流，能够及时有效的切除短路故障，保障电力系统安全稳定运行。传统的断路器在短路时由机械开关自动跳闸将电源供电系统断开，由于其内部机械开关的固有特性，其切断电源供电系统的时间较长，通常在几十毫秒至数百毫秒之间，因短路处接触电阻小，易导致供电回路的电流急剧增大、供电回路导体的温度急剧上升、短路点产生很强的危险电弧火花，其产生的高温和电弧极易引起火灾或触电等安全事故。目前有主动灭弧式短路保护装置采用的电流传感器采集电路中的电流，然后把数据提供给数字控制器，通过运算判断是否短路的方法来实现，但这种方案弊端是电流传感器存在转换时间，程序运行需要时间，从短路到切断供电需要几十甚至上百微秒的时间。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种单相灭弧式短路保护器，具有响应迅速、不受电流传感器转换速度的优点，能够快速对单相电路是否短路做出判断并且及时对电路进行断路。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：单相灭弧式短路保护器，包括连接于电网端与输出负载端之间的IGBT电路，所述IGBT电路包括：负载模块，负载模块用于检测电网端火线与零线之间的电压，负载模块包括并联于火线与零线之间的第二电阻；控制模块，控制模块连接于负载模块并且实时检测第二电阻的电压信号，当第二电阻的电压信号发生极具变化时，控制IGBT电路断路；控制模块包括采样单元、处理单元和通断单元；采样单元用于检测第二电阻两端的电压值并转换成电流信号输出；处理单元连接于采样单元并且响应于采样单元输出的电流信号，处理单元将接收到的电流信号进行处理，当电流信号为正弦波时，输出高电平信号，当电流信号发生急剧变化时，输出低电平信号；通断单元连接处理单元并且响应于处理单元输出的电流信号，当通断单元接收到高电平信号时，控制负载端通路，当通断单元接收到低电平信号时，控制负载端断路；通断单元包括第一三极管、第二三极管、第一二极管和第二二极管，第一三极管的集电极和发射极电连接于火线上，第二三极管的发射极电连接于第一三极管的发射极上，第二三极管的集电极电连接于火线上，第一二极管并联于第一三极管的集电极和发射极，第二二极管并联于第二三极管的集电极和发射极，处理单元电连接于第一三极管和第二三极管的基极，当处理单元向第一三极管和第二三极管的基极输出高电平时第一三极管和第二三极管的集电极和发射极导通，当处理单元向第一三极管和第二三极管的基极输出低电平时第一三极管和第二三极管的集电极和发射极截止。通过采用上述方案，在IGBT电路正常工作时，第二电阻两边电压稳定，采样单元检测第二电阻两端的电压值并将其转换成电流信号输出给处理单元，处理单元将电流信号处理后输出高电平信号给第一三极管和第二三极管的基极，第一三极管和第二三极管导通，使电路正常工作，当电路发生短路时，第二电阻的电压值发生急剧变化，处理单元输出低电平信号给第一三极管和第二三极管的基极，使第一三极管和第二三极管截止，使整个电路断路，由于不需要电流传感器，所以短路保护器能够快速对电路的短路进行反应，并且及时对电路进行断路，达到保护电力系统安全稳定运行的效果。较佳的，所述采样单元包括电连接于第二电阻两端的运算放大器；所述处理单元包括依次串联的数字芯片和门控制光电耦合器，数字芯片电连接于运算放大器的输出端，门控制光电耦合器的输出端电连接于第一三极管和第二三极管的基极。通过采用上述方案，运算放大器将第二电阻两端的电压值放大成电流值输出给数字芯片，数字芯片处理后控制门控制光电耦合器输出高电平信号或低电平信号。较佳的，在第二电阻两端电连接有第一双向TVS管。通过采用上述方案，第一双向TVS管能够在第二电阻两边的电压值迅速抬升的时候被击穿，短路第二电阻，起到保护电路的作用。较佳的，在运算放大器的两个输入端之间并联有第一电容。通过采用上述方案，第一电容能够对进入运算放大器的电压信号进行滤波，使运算放大器的放大结果更加准确。较佳的，在运算放大器的输出端电连接有第二电容，第二电容另一端接地。通过采用上述方案，第二电容能够将运算放大器输出的杂波通到地，使运算放大器输出的波形更加稳定，结果更加精确。较佳的，在运算放大器的输出端电连接有第二双向TVS管，第二双向TVS管另一端电连接有3.3V电源。通过采用上述方案，由于运算放大器的输出端要连接数字芯片，数字芯片无法承受高于3.3V电压的电流，第二双向TVS管能够防止高于3.3V电压的电流进入数字芯片，起到保护数字芯片的作用。较佳的，在运算放大器的输出端电连接有第三双向TVS管，第三双向TVS管另一端接地。通过采用上述方案，由于运算放大器的输出端要连接数字芯片，数字芯片无法承受低于0V电压的电流，第三双向TVS管能够防止低于0V电压的电流进入数字芯片，起到保护数字芯片的作用。较佳的，在门驱动光电耦合器输出端连接有选频电路，选频电路包括串联于门驱动光电耦合器的输出端的第九电阻、并联于第九电阻两端并且相互串联的第十电阻和第四电容，第十电阻和第四电容之间并联有负9V电源。通过采用上述方案，门驱动光电耦合器输出的驱动信号经过选频电路，只有符合既定波形的驱动信号能够通过选频电路，起到去除门驱动光电耦合器输出杂波的作用。较佳的，所述门驱动光电耦合器的输出端连接有开关电路，所述开关电路包括：依次设置的正15V电源、第三三极管、第四三极管和负9V电源，第三三极管的基极电连接于门驱动光电耦合器的输出端，第三三极管的集电极电连接于正15V电源，第三三极管的发射极电连接于第四三极管的集电极，第四三极管的基极电连接于门驱动光电耦合器的输出端，第四三极管的发射极电连接于负9V电源，第三三极管的发射极电连接于第一三极管和第二三极管的基极。通过采用上述方案，当门驱动光电耦合器输出的驱动信号为高电平时，第三三极管和第四三极管导通，输出高电平信号给第一三极管和第二三极管的基极，当门驱动光电耦合器输出的驱动信号为低电平时，第三三极管和第四三极管关断，不输出信号，达到控制IGBT电路的效果。较佳的，所述门驱动光电耦合器电连接有稳压电路，稳压电路包括第六电容、第七电容和第八电容，第六电容和第七电容串联于正15V电源和负9V电源之间，第八电容并联于第六电容和第七电容两端，第六电容与第七电容之间接地。通过采用上述方案，门驱动光电耦合器需要对正15V电源和负9V电源进行稳压去杂波，使供电稳定，确保电路正常运转。综上所述，本技术具有以下有益效果：1.在IGBT电路正常工作时，第二电阻两边电压稳定，采样单元检测第二电阻两端的电压值并将其转换成电流信号输出给处理单元，处理单元将电流信号处理后输出高电平信号给第一三极管和第二三极管的基极，第一三极管和第二三极管导通，使电路正常工作，当电路发生短路时，第二电阻的电压值发生急剧变化，处理单元输出低电平信号给第一三极管和第二三极管的基极，使第一三极管和第二三极管截止，使整个电路断路，由于不需要电流传感器，所以短路保护器能够快速对电路的短路进行反应，并且及时对电路进行断路，达到保护电力系统安全稳定运行的效果；2.门驱动光电耦合器输出的驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相灭弧式短路保护器，其特征在于，包括连接于电网端与输出负载端之间的IGBT电路，所述IGBT电路包括：负载模块(1)，负载模块(1)用于检测电网端火线(L)与零线(N)之间的电压，负载模块(1)包括并联于火线(L)与零线(N)之间的第二电阻(R2)；控制模块(2)，控制模块(2)连接于负载模块(1)并且实时检测第二电阻(R2)的电压信号，当第二电阻(R2)的电压信号发生极具变化时，控制IGBT电路断路；控制模块(2)包括采样单元(21)、处理单元(22)和通断单元(23)；采样单元(21)用于检测第二电阻(R2)两端的电压值并转换成电流信号输出；处理单元(22)连接于采样单元(21)并且响应于采样单元(21)输出的电流信号，处理单元(22)将接收到的电流信号进行处理，当电流信号为正弦波时，输出高电平信号，当电流信号发生急剧变化时，输出低电平信号；通断单元(23)连接处理单元(22)并且响应于处理单元(22)输出的电流信号，当通断单元(23)接收到高电平信号时，控制负载端通路，当通断单元(23)接收到低电平信号时，控制负载端断路；通断单元(23)包括第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)，第一三极管(Q1)的集电极和发射极电连接于火线(L)上，第二三极管(Q2)的发射极电连接于第一三极管(Q1)的发射极上，第二三极管(Q2)的集电极电连接于火线(L)上，第一二极管(D1)并联于第一三极管(Q1)的集电极和发射极，第二二极管(D2)并联于第二三极管(Q2)的集电极和发射极，处理单元(22)电连接于第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极，当处理单元(22)向第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极输出高电平时第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的集电极和发射极导通，当处理单元(22)向第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极输出低电平时第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的集电极和发射极截止。...

【技术特征摘要】
1.一种单相灭弧式短路保护器，其特征在于，包括连接于电网端与输出负载端之间的IGBT电路，所述IGBT电路包括：负载模块(1)，负载模块(1)用于检测电网端火线(L)与零线(N)之间的电压，负载模块(1)包括并联于火线(L)与零线(N)之间的第二电阻(R2)；控制模块(2)，控制模块(2)连接于负载模块(1)并且实时检测第二电阻(R2)的电压信号，当第二电阻(R2)的电压信号发生极具变化时，控制IGBT电路断路；控制模块(2)包括采样单元(21)、处理单元(22)和通断单元(23)；采样单元(21)用于检测第二电阻(R2)两端的电压值并转换成电流信号输出；处理单元(22)连接于采样单元(21)并且响应于采样单元(21)输出的电流信号，处理单元(22)将接收到的电流信号进行处理，当电流信号为正弦波时，输出高电平信号，当电流信号发生急剧变化时，输出低电平信号；通断单元(23)连接处理单元(22)并且响应于处理单元(22)输出的电流信号，当通断单元(23)接收到高电平信号时，控制负载端通路，当通断单元(23)接收到低电平信号时，控制负载端断路；通断单元(23)包括第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)，第一三极管(Q1)的集电极和发射极电连接于火线(L)上，第二三极管(Q2)的发射极电连接于第一三极管(Q1)的发射极上，第二三极管(Q2)的集电极电连接于火线(L)上，第一二极管(D1)并联于第一三极管(Q1)的集电极和发射极，第二二极管(D2)并联于第二三极管(Q2)的集电极和发射极，处理单元(22)电连接于第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极，当处理单元(22)向第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极输出高电平时第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的集电极和发射极导通，当处理单元(22)向第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极输出低电平时第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的集电极和发射极截止。2.根据权利要求1所述的一种单相灭弧式短路保护器，其特征在于，所述采样单元(21)包括电连接于第二电阻(R2)两端的运算放大器(211)；所述处理单元(22)包括依次串联的数字芯片(221)和门控制光电耦合器(222)，数字芯片(221)电连接于运算放大器(211)的输出端，门控制光电耦合器(222)的输出端电连接于第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，周长安，
申请(专利权)人：北京北秦安全技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11