專利名稱：控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，與相應(yīng)的控制與保護(hù)開關(guān)電器相配合使用，屬于電工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
控制與保護(hù)開關(guān)電器是電工技術(shù)領(lǐng)域的一種重要產(chǎn)品，該產(chǎn)品集成了開關(guān)電器的控制與保護(hù)功能，具有體積小、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
目前，國內(nèi)控制與保護(hù)開關(guān)電器產(chǎn)品大都采用雙金屬片的熱磁保護(hù)，這種保護(hù)電路存在保護(hù)功能少，精度差，動(dòng)作不穩(wěn)定的問題。
國內(nèi)部分控制與保護(hù)開關(guān)電器產(chǎn)品使用了電子方式進(jìn)行保護(hù)，但都沒有通過電子電路檢測輸出方式實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，因而無法縮小開關(guān)體積。
國外控制與保護(hù)開關(guān)電器產(chǎn)品，雖然實(shí)現(xiàn)了電子電路檢測輸出方式實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，但保護(hù)功能不全面，沒有基于電壓的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，該多功能電路可以實(shí)現(xiàn)多種電參數(shù)檢測、多種保護(hù)、多種控制和現(xiàn)場總線通訊功能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是該多功能電路包括信號(hào)處理電路、微處理器電路、短路檢測電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、電源轉(zhuǎn)換電路、通訊電路。
其中檢測參數(shù)包括A相電流、B相電流、C相電流、剩余電流、A相電壓、B相電壓、C相電壓。
其中保護(hù)功能包括短路保護(hù)、過載保護(hù)、斷相保護(hù)、不平衡保護(hù)、剩余電流保護(hù)、起動(dòng)超時(shí)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、阻塞保護(hù)、欠載保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等。
其中控制功能包括起動(dòng)控制、停止控制、緊急停止控制、直接起動(dòng)控制、雙速電機(jī)控制、可逆電機(jī)控制、星-三角起動(dòng)控制、自耦降壓起動(dòng)控制、電阻降壓起動(dòng)控制等。
現(xiàn)場總線通訊功能包括RS485總線，采用MODBUS通訊協(xié)議。
本發(fā)明的有益效果這是一種具有多種檢測、控制與保護(hù)功能的多功能電子電路，它集多種參數(shù)檢測、多種保護(hù)功能、多種控制功能于一體，并具有現(xiàn)場總線通訊接口。使用在控制與保護(hù)開關(guān)電器內(nèi)具有體積小，功能強(qiáng)，可靠性高的特點(diǎn)，是一種有推廣價(jià)值和實(shí)用價(jià)值的電子電路。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作比較詳細(xì)的說明。


圖1為本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路硬件原理框圖；圖2為本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路信號(hào)處理電路原理圖；圖3為本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路短路檢測電路原理圖；圖4為本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路輸出驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖5(包含圖5-A、圖5-B、圖5-C、圖5-D)為本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，這是本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路硬件原理框圖。
所述的多功能電路包括信號(hào)處理電路1、微處理器電路2、短路檢測電路3、輸出驅(qū)動(dòng)電路4、電源轉(zhuǎn)換電路5和通訊電路6。
上述電路之間的信號(hào)傳遞信號(hào)處理電路1處理電流采樣信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)放大及電位抬升處理；微處理器電路2進(jìn)行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換，進(jìn)而將數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算及分析，判定故障，及給出相應(yīng)輸出動(dòng)作，同時(shí)進(jìn)行通訊報(bào)文的接收和發(fā)送；短路檢測電路3通過對(duì)輸入電流信號(hào)的處理，判定短路故障發(fā)生與否，給出相應(yīng)動(dòng)作信號(hào)；輸出驅(qū)動(dòng)電路4將小電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成大電流信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)磁通轉(zhuǎn)換元件；電源轉(zhuǎn)換電路5將交流高電壓轉(zhuǎn)換成直流低電壓，從而給其他電路提供電源；通訊電路6進(jìn)行通訊電平的轉(zhuǎn)換。
參照?qǐng)D2，這是本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路信號(hào)處理電路原理圖。
所述的信號(hào)處理電路1將檢測到的三相電流信號(hào)，通過運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，并同時(shí)進(jìn)行電位抬升，通過切換模擬開關(guān)控制信號(hào)放大比例，使得信號(hào)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換前獲得最佳放大比例。
參照?qǐng)D3，這是本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路的短路檢測電路原理圖。
所述的短路檢測電路2對(duì)三相電流波形進(jìn)行整流，再到電壓比較器跟域值電壓進(jìn)行比對(duì)，若是短路信號(hào)，則通過一定的延時(shí)后輸出高電平，通過邏輯電路后輸出動(dòng)作信號(hào)，該方式實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)能滿足動(dòng)作時(shí)間短，抗干擾性高的要求。
參照?qǐng)D4，這是本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路的輸出驅(qū)動(dòng)電路。
所述的輸出驅(qū)動(dòng)電路3將小電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成大電流信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)磁通轉(zhuǎn)換元件。
參照?qǐng)D5(包含圖5-A、圖5-B、圖5-C、圖5-D)，這是本發(fā)明的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路的軟件流程圖。
如圖所示，圖5-A為短路中斷程序、圖5-B為定時(shí)中斷程序、圖5-C為通訊程序、圖5-D為主程序流程。
所述的短路中斷程序，其流程程序的步驟是從[短路中斷程序]開始，到[中斷口線查詢]、[短路標(biāo)志賦值]、[中斷處理結(jié)束]。
所述的定時(shí)中斷程序，其流程程序的步驟是從[定時(shí)器中斷程序]開始，到[定時(shí)器設(shè)定]、[三相電流、電壓、零序電流模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換]、[采樣結(jié)果存寄存器]、[到額定次數(shù)？]進(jìn)行判斷，如果否，則進(jìn)入[時(shí)間標(biāo)識(shí)累積]；如果是，則進(jìn)入[20ms到標(biāo)識(shí)變量賦值時(shí)間標(biāo)識(shí)清零]再到[時(shí)間標(biāo)識(shí)累積]，最后至[中斷處理結(jié)束]。
所述的通訊程序，其流程程序的步驟是從[通訊中斷服務(wù)程序]開始，到[報(bào)文接收中斷？]進(jìn)行判斷，如果是，則進(jìn)入[通訊接收處理程序]、[寄存器設(shè)定]；如果否，則進(jìn)入[通訊發(fā)送處理程序]、[寄存器設(shè)定]、[通訊中斷處理結(jié)束]。
所述的主程序流程，其流程程序的步驟是從[寄存器設(shè)定]到[初始化]、[20ms到？無故障？]進(jìn)行判斷，如果否，返回；如果是，則[電流、電壓采樣值計(jì)算有效值]、[起動(dòng)過程判定]、[不平衡度計(jì)算]、[熱容Q值計(jì)算]、[Q＞熱容上限？]進(jìn)行判斷，如果是，則到[故障標(biāo)志]；如果否，則進(jìn)入[三相電流故障判定]、[接地電流故障判定]、[電壓故障判定]、[輸入、輸出邏輯處理]，[按鍵處理及顯示刷新]、[有故障標(biāo)志？]進(jìn)行判斷，如果否，則進(jìn)入[復(fù)位處理]；如果是，則到[輸出繼電器脫扣]、[復(fù)位處理]，最后返回[20ms到？無故障？]。
雖然本發(fā)明已參照上述的實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，應(yīng)理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發(fā)明，所以并非作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述的實(shí)施例的變化、變形都將落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，可以實(shí)現(xiàn)多種電參數(shù)檢測、多種保護(hù)、多種控制和現(xiàn)場總線通訊，其特征在于所述的多功能電路包括信號(hào)處理電路(1)、微處理器電路(2)、短路檢測電路(3)、輸出驅(qū)動(dòng)電路(4)、電源轉(zhuǎn)換電路(5)和通訊電路(6)；上述電路之間的信號(hào)傳遞信號(hào)處理電路(1)處理電流采樣信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)放大及電位抬升；微處理器電路(2)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換，進(jìn)而將數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算及分析，判定故障，及給出相應(yīng)輸出動(dòng)作，同時(shí)進(jìn)行通訊報(bào)文的接收發(fā)送；短路檢測電路(3)通過對(duì)輸入電流信號(hào)的處理，判定短路故障發(fā)生與否，給出相應(yīng)動(dòng)作信號(hào)；輸出驅(qū)動(dòng)電路(4)將低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成高電平信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)磁通轉(zhuǎn)換元件；電源轉(zhuǎn)換電路(5)將交流高電壓轉(zhuǎn)換成直流低電壓，從而給其他電路提供電源；通訊電路(6)進(jìn)行通訊電平的轉(zhuǎn)換；多功能電路還包含軟件即短路中斷程序、定時(shí)中斷程序、通訊程序、主程序流程。
2.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的信號(hào)處理電路(1)，是通過模擬開關(guān)切換控制信號(hào)放大比例，使得信號(hào)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換前獲得最佳放大比例。
3.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的短路檢測電路(3)，對(duì)電流波形進(jìn)行整流后通過跟域值電壓比較可判定短路故障的發(fā)生，并能通過延時(shí)輸出，既能保證動(dòng)作的迅速又能防止干擾引起的誤動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的出驅(qū)動(dòng)電路(4)，將小電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成大電流信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)磁通轉(zhuǎn)換元件。
5.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的短路中斷程序，其流程程序的步驟是從[短路中斷程序]開始，到[中斷口線查詢]、[短路標(biāo)志賦值]、[中斷處理結(jié)束]。
6.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的定時(shí)中斷程序，其流程程序的步驟是從[定時(shí)器中斷程序]開始，到[定時(shí)器設(shè)定]、[三相電流、電壓、零序電流模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換]、[采樣結(jié)果存寄存器]、[到額定次數(shù)？]進(jìn)行判斷，如果否，則進(jìn)入[時(shí)間標(biāo)識(shí)累積]；如果是，則進(jìn)入[20ms到標(biāo)識(shí)變量賦值時(shí)間標(biāo)識(shí)清零]再到[時(shí)間標(biāo)識(shí)累積]，最后至[中斷處理結(jié)束]。
7.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的通訊程序，其流程程序的步驟是從[通訊中斷服務(wù)程序]開始，到[報(bào)文接收中斷？]進(jìn)行判斷，如果是，則進(jìn)入[通訊接收處理程序]、[寄存器設(shè)定]；如果否，則進(jìn)入[通訊發(fā)送處理程序]、[寄存器設(shè)定]、[通訊中斷處理結(jié)束]。
8.如權(quán)利要求1所述的控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，其特征在于所述的主程序流程，其流程程序的步驟是從[寄存器設(shè)定]到[初始化]、[20ms到？無故障？]進(jìn)行判斷，如果否，返回；如果是，則[電流、電壓采樣值計(jì)算有效值]、[起動(dòng)過程判定]、[不平衡度計(jì)算]、[熱容Q值計(jì)算]、[Q＞熱容上限？]進(jìn)行判斷，如果是，則到[故障標(biāo)志]；如果否，則進(jìn)入[三相電流故障判定]、[接地電流故障判定]、[電壓故障判定]、[輸入、輸出邏輯處理]，[按鍵處理及顯示刷新]、[有故障標(biāo)志？]進(jìn)行判斷，如果否，則進(jìn)入[復(fù)位處理]；如果是，則到[輸出繼電器脫扣]、[復(fù)位處理]，最后返回[20ms到？無故障？]。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制與保護(hù)開關(guān)電器的多功能電路，包括信號(hào)處理電路、微處理器電路、短路檢測電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路、電源轉(zhuǎn)換電路和通訊電路；信號(hào)處理電路處理電流采樣信號(hào)，進(jìn)行放大及電位抬升處理；微處理器電路進(jìn)行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換，進(jìn)行運(yùn)算及分析，判定故障，及給出相應(yīng)輸出動(dòng)作，同時(shí)進(jìn)行通訊報(bào)文的接收發(fā)送；短路檢測電路通過對(duì)輸入電流信號(hào)的處理，判定短路故障發(fā)生與否，給出相應(yīng)動(dòng)作信號(hào)；輸出驅(qū)動(dòng)電路將小電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成大電流信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)磁通轉(zhuǎn)換元件；電源轉(zhuǎn)換電路將交流高電壓轉(zhuǎn)換成直流低電壓，從而給其他電路提供電源；通訊電路進(jìn)行通訊電平的轉(zhuǎn)換。上述電路具有體積小，功能強(qiáng)，可靠性高的特點(diǎn)，有推廣價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1996695SQ20061011912
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者朱文灝, 陳黎俊, 邵福山, 曾萍 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司, 江蘇凱隆電器有限公司, 蘇州萬龍集團(tuán)有限公司