一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器及PWM信号占空比调整方法技术

本发明专利技术涉及低压配电保护技术领域，具体为一种电磁铁驱动电路，包括接入端，所述接入端连接有第一二级管，所述第一二极管上并联有电磁铁，所述第一二极管连接有MOS管，其特征在于，所述MOS管的一端连接有推挽电路，所述推挽电路的一端连接PWM端口，其中PWM端口设置在微控制器上。另外还提供了一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器，以及PWN信号调整方法，本发明专利技术将欠压保护、分励功能融于一体、并采用PWM技术动态调整电磁铁的吸合维持力和功耗，降低了产品成本、功耗，提高了可靠性和使用寿命。提高了可靠性和使用寿命。提高了可靠性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器及PWM信号占空比调整方法


[0001]本专利技术涉及低压配电保护
，具体涉及一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器及PWM信号占空比调整方法。

技术介绍

[0002]低压配电网的主要故障保护设备是断路器。为了满足《GB/T 14048.2低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》的要求，断路器一般会配置过流故障保护、欠压故障保护、接地故障保护等功能；为了就地或远程控制器断路器，还配置了分励、闭合功能。这些功能都采用电磁铁作为执行器。
[0003]但是，当前断路器上对电磁铁的控制多数是直接施加交流或直流电源来完成吸合、保持和释放。这样的模式在保持阶段的功耗大、温升高，产品寿命短，经常出现电磁铁线圈烧坏的故障现象；其次释放电压不准确，难以实现准确的欠压保护。
[0004]部分产品为了改善功耗大、温升高的问题，采用了图1所示的驱动电路，即在吸合动作时[Q6]导通[Q5]关闭、在保护阶段[Q5]导通[Q6]关闭。这个解决方案的本质是用电阻[R6]限制的电磁铁两端电压从而降低电磁铁的维持功耗，降低电磁通的温升；但电阻却引入了额外的功耗，且驱动电压的变化会显著影响电磁通的维持力，使可靠性降低。
[0005]另外，一个断路器上配置多个电磁铁，产品的结构臃肿。能否让同一电磁通执行一个以上的功能，也是本专利技术思考的一个问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述原因，本专利技术利用数字控制(DC)技术和PWM技术结合，重点解决脱扣器在保持阶段的功耗大、温升高、维持力不稳定等问题。同时，为了解决臃肿问题，将分励脱扣器的功能集成到欠压脱扣器中，不仅完美实现双功能且互不冲突，也降低显著了产品成本。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电磁铁驱动电路，包括接入端，所述接入端连接有第一二级管，所述第一二极管上并联有电磁铁，所述第一二极管连接有MOS管，其中所述MOS管的一端连接有推挽电路，所述推挽电路的一端连接PWM端口，其中PWM端口设置在微控制器上。
[0008]基于上述技术方案本专利技术进一步设置，所述推挽电路包括第一三级管、第二三极管，所述MOS管的一端分别与所述第一三极管和第二三极管发射级连接，所述第一三极管和第二三极管的基极相连后连接有第三三极管，所述第三三极管的基极与所述PWM端口连接，其中所述第一三极管和第三三极管之间设置有第一电阻；所述第三三极管的基极连接有支路一与支路二，所述支路一上设置有与所述PWM端口连接的第二电阻，所述支路二上设置有第三电阻，所述第三电阻的另外一端接地。
[0009]基于上述技术方案，本专利技术进一步设置，还包括位于接入端一侧的第二二极管和第一电容，所述第一电容的另外一端接地。
[0010]其中，上述中的电磁铁驱动电路由储能电路、开关电路和续流电路组成。储能电路提供驱动电磁铁的足够能量，开关电路的输入连接到微控制器的 PWM信号输出引脚，输出连接到电磁铁。续流电路用于释放开关电路关闭期间电磁铁中储存的能量。
[0011]另外设置的推挽电路中的三个三极管，用于接收来自微控制器的3.3V电平或脉冲信号，转换成9V的电平或脉冲信号。
[0012]此外本专利技术还提供了一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器，包括如上所述的电磁铁驱动电路。
[0013]基于上述技术方案，本专利技术进一步设置，还包括分励信号接口电路，用于接收分励信号并转换成相应电压电平系统的高低电平，并反馈至微控制器；以及
[0014]分励主令信号电路，发送分励信号至分励信号接口电路；所述分励信号接口电路与所述微控制器连接，所述分励主令信号电路连接分励信号接口电路。
[0015]其中所述分励信号接口电路包括第一支路、第二支路，所述第一支路和第二支路连接有光电耦合器，所述第一支路上的电阻A与光电耦合器的发光二极管的一端连接，所述第二支路上的电阻B与光电耦合器的发光二极管的另一端连接，所述光电耦合器的光敏三极管的漏极连接电源，所述光电耦合器的光敏三极管的源极连接电阻C之后接地，所述光电耦合器的光敏三极管的漏极还连接电容A后接地。
[0016]基于上述技术方案，本专利技术进一步设置，还包括电源电路，用于提供电压；
[0017]电源电压检测电路，用于检测电源电路中的电压值并反馈至微控制器；
[0018]驱动电压检测电路，用于检测电磁铁驱动电路中的电压值并反馈至微控制器；
[0019]其中所述电源电路与所述电磁铁驱动电路连接，所述电源电压检测电路分别与所述电磁铁驱动电路与所述微控制器连接，所述驱动电压检测电路分别与所述电磁铁驱动电路与所述微控制器连接。
[0020]基于上述技术方案，本专利技术进一步设置，所述电源电路包括整流电路以及DC/DC降压电路，所述整流电路分别与所述电磁铁驱动电路和DC/DC降压电路连接，其中DC/DC降压电路将高压电源进行降压后输出第一电压和第二电压，所述第一电压用于电磁铁驱动电路，所述第二电压用于微控制器、分励信号电路。
[0021]基于上述技术方案，本专利技术进一步设置，所述电源电压检测电路和驱动电压检测电路与所述微控制器的ADC引脚连接。
[0022]基于上述技术方案，本专利技术进一步设置，所述分励信号接口电路与所述微控制器的标准I/O引脚连接。
[0023]本专利技术还提供了一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器PWM信号的占空比调整方法，包括如下步骤，将脱扣器连接到220V或380V后，微控制器电路通过连接到电源电压检测电路的ADC端口采样并计算当前的电网电压 Vac；判断当前的电网电压Vac计算值，若当前的电网电压Vac计算值不低于 80％电网电压额定值，通过PWM端口发出吸合电平信号并持续320ms等待吸合动作完成；随后微控制器电路通过连接到驱动电压检测电路的ADC端口采样并计算当前的驱动电压Vpp，并根据驱动电压Vpp的计算值对PWM脉冲的占空比进行调整，其中占空比采用如下计算方程式：
[0024][0025]其中：
[0026]D
max
：是U
min
对应的占空比；U
min
则是电磁铁吸合动作完成后必须维持吸合的最低电网电压；
[0027]U
pp
：是计算的电磁铁驱动电压；D
min
：是在1.25U
e
以上的占空比，U
e
是电网额定电压；
[0028]D
max
、D
min
等参数需要根据对电磁铁的工况进行测试后获得数据，K值＝70％
‑
99％，根据电磁铁工况进行选择；
[0029]本专利技术的有益效果：实时采样电磁铁驱动电路电压并根据此电压的高低调整PWM信号的占空比，当驱动电压高时，PWM信号的占空比低；反之，当驱动电压低时，PWM信号的占空比高，这样可以降低电磁铁线圈的温升，确保线圈的温度不超过漆包线的工作温度。反之，则会导致电磁铁线圈出现匝间击穿而致使产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁铁驱动电路，包括接入端，所述接入端连接有第一二级管，所述第一二极管上并联有电磁铁，所述第一二极管连接有MOS管，其特征在于，所述MOS管的一端连接有推挽电路，所述推挽电路的一端连接PWM端口，其中PWM端口设置在微控制器上。2.根据权利要求1所述的一种电磁铁驱动电路，其特征在于，所述推挽电路包括第一三级管、第二三极管，所述MOS管的一端分别与所述第一三极管和第二三极管发射级连接，所述第一三极管和第二三极管的基极相连后连接有第三三极管，所述第三三极管的基极与所述PWM端口连接，其中所述第一三极管和第三三极管之间设置有第一电阻；所述第三三极管的基极连接有支路一与支路二，所述支路一上设置有与所述PWM端口连接的第二电阻，所述支路二上设置有第三电阻，所述第三电阻的另外一端接地。3.根据权利要求2所述的一种电磁铁驱动电路，其特征在于，还包括位于接入端一侧的第二二极管和第一电容，所述第一电容的另外一端接地。4.一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器，其特征在于，包括如权利要求1
‑
3所述的任意一项的电磁铁驱动电路。5.根据权利要求4所述的一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器，其特征在于，还包括分励信号接口电路，用于接收分励信号并转换成相应电压电平系统的高低电平，并反馈至微控制器；以及分励主令信号电路，发送分励信号至分励信号接口电路；所述分励信号接口电路与所述微控制器连接，所述分励主令信号电路连接分励信号接口电路。其中所述分励信号接口电路包括第一支路、第二支路，所述第一支路和第二支路连接有光电耦合器，所述第一支路上的电阻A与光电耦合器的发光二极管的一端连接，所述第二支路上的电阻B与光电耦合器的发光二极管的另一端连接，所述光电耦合器的光敏三极管的漏极连接电源，所述光电耦合器的光敏三极管的源极连接电阻C之后接地，所述光电耦合器的光敏三极管的漏极还连接电容A后接地。6.根据权利要求5所述的一种基于微控制器的欠压、分励脱扣器，其特征在于，还包括电源电路，用于提供电压；电源电压检测电路，用于检测电源电路中的电压值并反馈至微控制器；驱动电压检测电路，用于检测电磁铁驱动电路中的电压值并反馈至微控制器；其中所述电源电路与所述电磁铁驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丕铸，
申请(专利权)人：浙江特诺电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：