本发明专利技术提供一种基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器，包括取样/供电模块、第一级放大模块、第二级放大模块、加法器模块、电源变换模块、参考电压模块；取样/供电模块的输入端连接单线圈电流互感器，其输出端分别与第一级放大模块、电源变换模块连接；第一级放大模块的输出端一部分作为保护信号，其它部分分别与第二级放大模块、与加法器模块连接；第二级放大模块的输出端直接输出作为计量信号；电源变换模块的输出端分别与参考电压模块连接、第一级放大模块、第二级放大模块、加法器模块连接；参考电压模块输出端分别与第一级放大模块、第二级放大模块、电源变换模块连接。本发明专利技术结构合理，能同时兼顾高精度计量、短路及瞬时保护、接地故障保护等功能。故障保护等功能。故障保护等功能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器及塑壳断路器
[0001]本专利技术属于电器
，具体涉及一种基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器及塑壳断路器。
技术介绍
[0002]塑壳断路器是塑料外壳式断路器。可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。电子型的塑壳断路器，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。
[0003]目前，部分塑壳断路器采用单线圈方案满足电流测量与系统供电；电流测量电路取样来自单线圈，系统供电电源由同一路单线圈和外围电路组成。现有的该类塑壳断路器存在各类缺点，如，专利号CN208689107U的中国专利公开了一种新型单线圈供电采样电路及其制成的低压断路器，其双电阻取样电路采用测量与供电分时复用方式，无法满足短路接通试验测试时间要求，同时未考虑接地故障电流功能；再有，专利号为CN102170105A的中国专利公开了一种接地故障保护型电子式脱扣器，其电流采样电路用单电阻取样，未考虑电流供电电路对电流采样电路的影响，从而影响接地故障电流测量精度；又如，专利号为CN105391044B的中国专利公开了一种接地故障电流检测电路及方法，其双电阻取样采用分别放大的方式，浪费元器件，接地故障电流功能采用软件算法实现，但未考虑保护测量精度和计量测量精度。可见，现有技术的各类基于单线圈电流互感器的供电和取样电路功能较为单一，难以同时兼顾高精度计量、短路及瞬时保护、接地故障保护等功能。
[0004]针对上述问题，有必要研发出一种基于单线圈电流互感器供电和取样并兼顾高精度计量、短路及瞬时保护、接地故障保护等功能的电路及塑壳断路器。
技术实现思路
[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种能将单线圈电流互感器二次输出信号通过自供电方式进行转换，并具有高精度计量功能、短路及瞬时保护功能、接地故障保护功能的电子式脱扣器，以及使用该电子式脱扣器的塑壳断路器。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器，包括取样/供电模块、第一级放大模块、第二级放大模块、加法器模块、电源变换模块、参考电压模块。
[0007]所述取样/供电模块的输入端连接单线圈电流互感器二次输出，而其输出端分为两部分，一部分与第一级放大模块连接，另一部分与电源变换模块连接。
[0008]所述第一级放大模块的输出端分为三部分，第一部分直接输出作为保护信号，第二部分与第二级放大模块连接，第三部分与加法器模块连接；所述第二级放大模块的输出端直接输出作为计量信号；
所述加法器模块的输出端直接输出作为接地故障保护信号；所述电源变换模块的输出端分为四部分，第一部分与参考电压模块连接，第二部分与第一级放大模块连接，第三部分与第二级放大模块连接，第四部分与加法器模块连接；所述参考电压模块的输出端分为三部分，第一部分与第一级放大模块连接，第二部分与第二级放大模块连接，第三部分与电源变换模块连接。
[0009]进一步的，所述单线圈电流互感器为四个，分别为A相单线圈电流互感器、B相单线圈电流互感器、C相单线圈电流互感器、N相单线圈电流互感器，单线圈电流互感器与取样/供电模块数量一致并一一对应，每相单线圈电流互感器的二次输出都接有一个取样/供电模块，每个取样/供电模块都接有一个第一级放大模块，每个第一级放大模块都接有一个第二级放大模块。
[0010]进一步的，每个取样/供电模块包括二极管Da、二极管Db、二极管Dc、二极管Dd、电阻Ra、电阻Rb；其中，所述二极管Da的阳极与二极管Db的阴极同时连接至取样/供电模块输入的一端IN1，取样/供电模块输入的一端IN1与对应相单线圈电流互感器二次输出的一端连接；所述二极管Dc的阳极与二极管Dd的阴极同时连接至取样/供电模块输入的另一端IN2，取样/供电模块输入的另一端IN2与对应相单线圈电流互感器二次输出的另一端连接；所述二极管Da的阴极与二极管Dc的阴极连接在一起形成电源输出的第一个端口1_POWER+；所述二极管Db的阳极连接电阻Ra的一端，两者之间的连接点SA_1作为一个信号输出端点接到第一级放大模块的一个输入端；所述二极管Dd的阳极连接电阻Rb的一端，两者之间的连接点SA_2作为另一个信号输出端点接到第一级放大模块另一个输入端；所述电阻Ra的另一端与电阻Rb的另一端连接在一起形成电源输出的第二个端口，电源输出给到电源变换模块。
[0011]进一步的，每个第一级放大模块包括电阻Rc、电阻Rd、电阻Re、电阻Rf、运算放大器UaB；其中，所述电阻Rd的一端连接取样/供电模块的一个信号输出端点SA_1，另一端同时连接运算放大器UaB的同相输入端和电阻Rc的一端；所述电阻Re的一端连接取样/供电模块的另一个信号输出端点SA_2，另一端同时连接运算放大器UaB的反相输入端和电阻Rf的一端；所述电阻Rc的另一端连接至基准电压信号VREF；所述电阻Rf的另一端连接至运算放大器UaB的输出端，两者的连接点作为第一级放大模块的信号输出端点AD_I1。
[0012]进一步的，所述第二级放大模块包括电阻Rg、电阻Rh、运算放大器UbB；其中，所述运算放大器UbB的同相输入端连接第一级放大模块的信号输出端点AD_I1，运算放大器UbB的反相输入端同时连接电阻Rg和电阻Rh的一端；所述电阻Rg的另一端连接基准电压信号VREF；所述电阻Rh的另一端连接运算放大器UbB的输出端，两者的连接点作为第二级放大模块的信号输出端点AD_I2。
[0013]进一步的，所述加法器模块包括电阻R5、电阻R7、电阻R10、电阻R11、运算放大器U9B；所述电阻R5、电阻R7、电阻R10、电阻R11的一端分别一对一连接第一级放大模块各信号输出端点，另一端均连接至运算放大器U9B的同相输入端，运算放大器U9B的反相输入端连接至运算放大器U9B输出端。
[0014]进一步的，所述电源变换模块包括场效应管U12、二极管D1、电容C1、比较器U10B、电阻R3、电阻R8；其中，所述场效应管U12的漏极和二极管D1的阳极同时连接取样/供电模块的电源输出
的第一个端口1_POWER+；所述二极管D1的阴极、电容C1的一端、电阻R3的一端连接在一起构成电源变换模块电源输出的第一个端点VDD_VPOWER；所述场效应管U12的源极、电容C1的另一端、电阻R8的一端同时连接至取样/供电模块的电源输出的另一个端点并作为电源变换模块电源输出的第二个端点；所述电阻R3的另一端与电阻R8的另一端同时连接到比较器U10B的同相输入端；所述比较器U10B的反相输入端连接基准电压信号VREF，比较器U10B的输出端连接至场效应管U12的栅极。
[0015]进一步的，所述参考电压模块包括电阻R1与基准电压芯片U13；所述基准电压芯片U13的参考极与阴极同时连接至电阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器，其特征在于：包括取样/供电模块、第一级放大模块、第二级放大模块、加法器模块、电源变换模块、参考电压模块；所述取样/供电模块的输入端连接单线圈电流互感器二次输出，而其输出端分为两部分，一部分与第一级放大模块连接，另一部分与电源变换模块连接；所述第一级放大模块的输出端分为三部分，第一部分直接输出作为保护信号，第二部分与第二级放大模块连接，第三部分与加法器模块连接；所述第二级放大模块的输出端直接输出作为计量信号；所述加法器模块的输出端直接输出作为接地故障保护信号；所述电源变换模块的输出端分为四部分，第一部分与参考电压模块连接，第二部分与第一级放大模块连接，第三部分与第二级放大模块连接，第四部分与加法器模块连接；所述参考电压模块的输出端分为三部分，第一部分与第一级放大模块连接，第二部分与第二级放大模块连接，第三部分与电源变换模块连接。2.根据权利要求1所述基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器，其特征在于：所述单线圈电流互感器为四个，分别为A相单线圈电流互感器、B相单线圈电流互感器、C相单线圈电流互感器、N相单线圈电流互感器，单线圈电流互感器与取样/供电模块数量一致并一一对应，每相单线圈电流互感器的二次输出都接有一个取样/供电模块，每个取样/供电模块都接有一个第一级放大模块，每个第一级放大模块都接有一个第二级放大模块。3.根据权利要求2所述基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器，其特征在于：每个取样/供电模块包括二极管Da、二极管Db、二极管Dc、二极管Dd、电阻Ra、电阻Rb；其中，所述二极管Da的阳极与二极管Db的阴极同时连接至取样/供电模块输入的一端IN1，取样/供电模块输入的一端IN1与对应相单线圈电流互感器二次输出的一端连接；所述二极管Dc的阳极与二极管Dd的阴极同时连接至取样/供电模块输入的另一端IN2，取样/供电模块输入的另一端IN2与对应相单线圈电流互感器二次输出的另一端连接；所述二极管Da的阴极与二极管Dc的阴极连接在一起形成电源输出的第一个端口1_POWER+；所述二极管Db的阳极连接电阻Ra的一端，两者之间的连接点SA_1作为一个信号输出端点接到第一级放大模块的一个输入端；所述二极管Dd的阳极连接电阻Rb的一端，两者之间的连接点SA_2作为另一个信号输出端点接到第一级放大模块另一个输入端；所述电阻Ra的另一端与电阻Rb的另一端连接在一起形成电源输出的第二个端口，电源输出给到电源变换模块。4.根据权利要求3所述基于单线圈电流互感器的电子式脱扣器，其特征在于：每个第一级放大模块包括电阻Rc、电阻Rd、电阻Re、电阻Rf、运算放大器UaB；其中，所述电阻Rd的一端连接取样/供电模块的一个信号输出端点SA_1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国良，蒋永强，胡志，吴斌，黄正乾，
申请(专利权)人：贵州泰永长征技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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