專利名稱：裝備有電源電路的電子斷開裝置和包含斷開裝置的斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及斷路器的領域，尤其涉及裝備這些電子斷開裝置的斷路器。
本發(fā)明尤其涉及用于斷路器的電子斷開裝置，所述斷開裝置包含-提供代表所述斷路器的主導線中的初級電流的次級電流的至少一個電流傳感器；-整流所述次級電流和提供電源電流的整流電路；-控制設計成動作主導線的斷開機構(gòu)的操作機構(gòu)的電子處理單元；和-電源電路，裝備有設計成向操作機構(gòu)提供電源的存儲電容器和設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器，所述存儲電容器通過電源電流充電。
本發(fā)明還涉及包含如下的斷路器-至少一根主導線；-主導線的斷開機構(gòu)；-設計成動作斷開機構(gòu)的操作機構(gòu)；和-斷開裝置，帶有控制操作機構(gòu)的電子處理單元和設計成向操作機構(gòu)提供電源和裝備有設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器的電源電路。
背景技術：
在現(xiàn)有技術的斷開裝置中，設計成將電源電壓VA提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器一般由存儲電容器兩端的電壓VM供電。在這些斷開裝置中，存儲電容器一般通過來自電流傳感器的次級電流充電。
現(xiàn)有技術的斷開裝置的一個問題是設計成向操作機構(gòu)提供電源的存儲電容器的充電時間一般較長。因此，取決于存儲電容器兩端的電壓VM的電子處理單元電源電壓VA的上升時間也較長。為了使電子處理單元正常工作，存儲電容器兩端的電壓VM必須高于電子處理單元電源電壓VA的額定值。
因此，當對斷路器加電時，存儲電容器充電勢必使斷開裝置的電子處理單元的加電延遲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電子斷開裝置和裝備有這樣的電子斷開裝置的斷路器。所述斷開裝置在它的電源電路中包含使電子處理單元的加電延遲縮短的裝置。
因此，本發(fā)明涉及包含如下的電子斷開裝置-提供代表所述斷路器的主導線中的初級電流的次級電流的至少一個電流傳感器；-整流所述次級電流和提供電源電流的整流電路；-控制設計成動作主導線的斷開機構(gòu)的操作機構(gòu)的電子處理單元；和-電源電路，裝備有設計成向操作機構(gòu)提供電源的存儲電容器和設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器，所述存儲電容器通過電源電流充電，其中，電源電路包含使升高電壓提供給設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器的輸入端的升壓裝置，所述升高電壓大于存儲電容器兩端的電壓。
在一個特定實施例中，升壓裝置包含以這樣的方式與存儲電容器串聯(lián)的電阻，當電源電流流入對所述存儲電容器充電時，升高電壓具有大于或等于所述電容器兩端的電壓和所述電阻兩端的電壓之和的值。
在另一個特定實施例中，升壓裝置包含以這樣的方式與存儲電容器串聯(lián)的電壓限制器，當電源電流流入對所述存儲電容器充電時，升高電壓迅速達到大于或等于所述電容器兩端的電壓和所述電壓限制器的限制電壓之和的值。最好，電壓限制器是呈現(xiàn)限制電壓的限壓二極管，所述二極管反向連接。
根據(jù)優(yōu)選實施例，升壓裝置包含并聯(lián)的電阻和電壓限制器。
最好，在升壓裝置包含電壓限制器的情況下，限制電壓大于或等于電子處理單元的電源電壓的額定值。
最好，存儲電容器兩端的電源電壓由電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。
最好，電子斷開裝置包含用于對來自設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器連接的上行線路(up-line)的升高電壓進行濾波的裝置。
本發(fā)明還涉及包含如下的斷路器
-至少一根主導線；-主導線的斷開機構(gòu)；-設計成動作斷開機構(gòu)的操作機構(gòu)；和-斷開裝置，帶有控制操作機構(gòu)的電子處理單元和設計成向操作機構(gòu)提供電源和裝備有設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器的電源電路。
其中，斷開裝置是如上所述的斷開裝置，其包含使升高的電壓提供給設計成將電源電壓提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器的輸入端的升壓裝置。


通過對只作為非限制性例子呈現(xiàn)的和表示在附圖中的本發(fā)明的特定實施例進行如下描述，本發(fā)明其它優(yōu)點和特征將更加顯而易見。
圖1代表其中可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的斷開裝置的斷路器的簡化方塊圖；圖2代表根據(jù)現(xiàn)有技術的斷開裝置的示意圖；圖3代表根據(jù)本發(fā)明實施例的斷開裝置的示意圖；圖4在曲線31到33上例示了在斷路器的瞬時加電階段，根據(jù)圖3的斷開裝置中的各種電壓信號；和圖5代表根據(jù)本發(fā)明實施例的包含集成電路的斷開裝置的示意圖。
優(yōu)選實施例詳述表示在圖1中的斷路器作用在所述斷路器的三根主導線1上。但是，應該注意到，本發(fā)明的器件可以包含任意數(shù)量的主導線。主導線與使流入這些導線的初級電流接通或斷開的觸頭2連接。
與不同主導線相聯(lián)系的電流傳感器T1、T2、T3將大值的初級電流變換成與電子斷開裝置相適應的次級電流。整流電路3將電源電流Ia提供給斷開裝置的電源電路4。
斷路器包含設計成根據(jù)代表斷路器的至少一根主導線中的初級電流強度的信號Is控制操作機構(gòu)7的電子處理單元6。在表示在圖1中的實施例中，代表初級電流強度的信號Is的提供由包含電流傳感器的單獨裝置8完成?？梢栽O想將相同電流傳感器用于將電源電流Ia提供給電源電路4和將代表初級電流強度的信號Is的提供給電子處理單元。操作機構(gòu)7使得能夠通過作用斷開觸頭2的機構(gòu)9斷開主導線1。
以這種方式，電源電路4將電源電壓提供給操作機構(gòu)7。電源電路4裝備有設計成將電源電壓VA提供給電子處理單元6的電壓調(diào)節(jié)器。
在表示在圖2中的根據(jù)現(xiàn)有技術的電子斷開裝置中，電流傳感器T1的次級繞組與四個二極管11-14為一組形成的整流電橋連接。次級繞組的第一端與第一二極管11的陽極連接和與第二二極管13的陰極連接，而次級繞組的第二端與第三二極管12的陽極連接和與第四二極管14的陰極連接。第一和第三二極管11和12的陰極與正電源線VP連接。第二和第四二極管13和14的陽極與斷開裝置的電參考地連接。其它傳感器T2和T3以相同的方式與分別用二極管11a、12a、13a和14a和11b、12b、13b和14b表示的兩個整流電橋連接。二極管11a、11b、12a和12b的陰極與線VP連接。二極管13a、13b、14a和14b的陰極與斷開裝置的電參考地連接。
電源電流Ia通過二極管15流入正電源線VP中，以便對存儲電容器16充電。因此，存儲電容器兩端的電壓VM使電源提供給操作機構(gòu)。電源電流Ia還提供給設計成調(diào)節(jié)處理單元的電源電壓VA的電壓調(diào)節(jié)器17。
其它的傳感和測量電流裝置8使代表至少一個初級電流的信號Is提供給電子處理單元6。當初級電流超過斷路器的斷開閾值時，電子處理單元6將操作機構(gòu)7的斷開命令發(fā)送到控制晶體管18。然后，存儲在存儲電容器16中的能量用于提供操作機構(gòu)。
通過測量電壓VM和將控制命令提供給晶體管22的柵極，和通過電壓調(diào)節(jié)器21調(diào)節(jié)設計成向操作機構(gòu)提供電源的存儲電容器兩端的電壓VM。二極管15使電源電流Ia流入對電容器16充電。電壓VM一達到工作值，電壓調(diào)節(jié)器21就發(fā)送使電源電流Ia反向的控制命令。當電壓VM低于工作值時，電壓調(diào)節(jié)器發(fā)送控制命令，使電源電流Ia的流動重新建立起來，以便重新對存儲電容器16充電。
表示在圖3中的電子斷開裝置包含表示在圖2中的和如上所述的組件。另外，圖3的電子斷開裝置還包含設計成將升高電壓VB提供給電壓調(diào)節(jié)器17的升壓裝置，所述升壓裝置連接在二極管15的陰極和存儲電容器16之間。在表示在圖3中的情況中，升壓裝置包含電阻19和與所述電阻19并聯(lián)反向安裝的限壓二極管20，以便當對存儲電容器16充電時，升高電壓VB迅速達到等于電容器兩端的電壓VM和所述二極管20的限制電壓VL之和的值。存儲電容器16一開始充電，電源電流Ia的至少一部分就流過電阻19。當電阻19兩端的電壓達到限制電壓時，限壓二極管20使這個電壓保持在等于所述限制電壓VL的值上。以這種方式，當開始對存儲電容器16充電時，升高電壓就迅速達到等于限制電壓VL的值。
最好，限壓二極管可以呈現(xiàn)這樣的限制電壓VL，其當存儲電容器16一開始充電就使電子處理單元工作、大于或等于電子處理單元的電源電壓VA的額定值。以這種方式，當對斷路器加電時，以較短的延遲對電子處理單元16加電。
為操作機構(gòu)的電源設計的存儲電容器兩端的電壓VM通過電壓調(diào)節(jié)器21調(diào)節(jié)。這個調(diào)節(jié)器使電阻19和二極管20中的電源電流Ia消耗的功率減少。
當對斷路器加電時，二極管23使次級電流流入對設計成對電壓調(diào)節(jié)器17供電的電容器24充電。電容器24與電阻25結(jié)合在一起還對電壓調(diào)節(jié)器17輸入端上的升高電壓VB進行濾波。
在斷路器的瞬時加電階段，電壓VM、VB和VA的值隨時間的變化分別用圖4的曲線31、32和33表示。
到達時刻t1，電源電流Ia的一部分通過二極管15流過電阻19，對存儲電容器16充電。電流Ia的另一部分流過二極管23和電阻25對電容器24充電。升高電壓VB非常迅速地達到等于二極管20的限制電壓VL的值，在這種情況下，限制電壓VL大致等于電子處理單元的電源電壓VA的額定值。因此，在時刻t1，升高電壓VB具有大致等于電壓VA的額定值的值。因此，充分地對電壓調(diào)節(jié)器17供電，傳遞等于電壓VA的額定值的電壓。
應該注意到，在時刻t1，存儲電容器16兩端的電壓VM的值顯著地低于電壓VA的額定值。與其中存儲電容器兩端的電壓VM直接對電壓調(diào)節(jié)器17供電的現(xiàn)有技術的斷開裝置相比，這個電壓VM的值仍然不足以使電壓調(diào)節(jié)器17傳遞電子處理單元的額定電源電壓。
在時刻t1和t3之間，電源電流Ia用于對存儲電容器16充電。升高電壓VB大致等于存儲電容器16兩端的電壓VM和二極管20的限制電壓VL之和。
應該注意到，在時刻t2，存儲電容器兩端的電壓VM等于電壓VA的額定值。與其中存儲電容器兩端的電壓VM對電壓調(diào)節(jié)器17供電的現(xiàn)有技術的斷開裝置相比，只有在這個時刻t2這個電壓VM才足以使電壓調(diào)節(jié)器17提供等于電壓VA的額定值的電壓。因此，在這個實施例中，本發(fā)明的斷開裝置使電子處理單元的加電提前。與其中存儲電容器兩端的電壓VM對電壓調(diào)節(jié)器17供電的現(xiàn)有技術的斷開裝置相比的時間增加(gain)是t2-t1。
在時刻t3，電壓VM達到工作值VMc和電壓調(diào)節(jié)器21將控制命令發(fā)送到晶體管22使次級電流轉(zhuǎn)向。對于這個部分，升高電壓VB達到大致與工作值VMc和限制值VL之和相對應的最大值VB+。在時刻t3和t4之間，電壓VM和VB因存儲電容器16放電而下降。在時刻t4，電壓VM達到低于工作值VMc的值和電壓調(diào)節(jié)器21將控制命令發(fā)送到晶體管22使次級電流反向重新對存儲電容器16充電。在時刻t5，電壓VM的調(diào)節(jié)重復由時刻t3和t5之間的時間組成的循環(huán)。
圖5的電子斷開裝置包含集成電路51，除了別的部件之外，集成電路51包含電壓調(diào)節(jié)器17、電子處理單元6和電壓調(diào)節(jié)器21。該集成電路包含與該與電參考地連接的電容器52連接的電壓調(diào)節(jié)器17的輸出端。
在上述的實施例中，升壓裝置可以包含與存儲電容器串聯(lián)的電阻19和/或電壓限制器20。在其它的實施例中，升壓裝置可以包含像半導體電路或集成電路那樣使電壓升高的其它電子電路。
根據(jù)本發(fā)明的斷開裝置的一個優(yōu)點是，當對斷路器加電時，保證盡可能早地對電子處理單元加電。
權利要求
1.一種電子斷開裝置，包含-提供代表斷路器的主導線(1)中的初級電流的次級電流的至少一個電流傳感器(T1，T2，T3)；-整流所述次級電流和提供電源電流(Ia)的整流電路(3)；-控制設計成動作主導線(1)的斷開機構(gòu)(9)的操作機構(gòu)的電子處理單元(6)；和-電源電路(4)，其裝備有設計成向操作機構(gòu)提供電源的存儲電容器(16)和設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器(17)，所述存儲電容器通過電源電流(Ia)充電，其特征在于，電源電路包含升壓裝置(19，20)，起使升高電壓(VB)提供給設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器(17)的輸入端，所述升高電壓(VB)大于存儲電容器(16)兩端的電壓(VM)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子斷開裝置，其特征在于，升壓裝置包含以這樣的方式與存儲電容器(16)串聯(lián)的電阻(19)，當電源電流(Ia)流入對所述存儲電容器充電時，升高電壓(VB)具有大于或等于所述電容器兩端的電壓(VM)和所述電阻兩端的電壓之和的值。
3.根據(jù)權利要求2所述的電子斷開裝置，其特征在于，升壓裝置包含以這樣的方式與存儲電容器(16)串聯(lián)的電壓限制器(20)，當電源電流(Ia)流入對所述存儲電容器(16)充電時，升高電壓(VB)迅速達到大于或等于所述電容器兩端的電壓(VM)和所述電壓限制器的限制電壓之和的值。
4.根據(jù)權利要求3所述的電子斷開裝置，其特征在于，電壓限制器是呈現(xiàn)限制電壓(VL)的限壓二極管(20)，所述二極管反向連接。
5.根據(jù)權利要求2到4之一所述的電子斷開裝置，其特征在于，升壓裝置包含并聯(lián)的電阻(19)和電壓限制器(20)。
6.根據(jù)權利要求3到5之一所述的電子斷開裝置，其特征在于，限制電壓(VL)大于或等于電子處理單元的電源電壓(VA)的額定值。
7.根據(jù)權利要求1到6之一所述的電子斷開裝置，其特征在于，存儲電容器兩端的電壓(VM)由電壓調(diào)節(jié)器(21)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權利要求1到7之一所述的電子斷開裝置，其特征在于，其包含用于對來自設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器連接的上行線路的升高電壓(VB)進行濾波的裝置。
9.一種斷路器，包含-至少一根主導線(1)；-主導線的斷開機構(gòu)(9)；-設計成動作斷開機構(gòu)(9)的操作機構(gòu)(7)；和-斷開裝置，帶有控制操作機構(gòu)的電子處理單元(6)和設計成向操作機構(gòu)提供電源和裝備有設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器的電源電路(4)，其中，斷開裝置是根據(jù)權利要求1到8之一所述的斷開裝置，其包含使升高電壓(VB)提供給設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器(17)的輸入端的升壓裝置(19，20)。
全文摘要
電子斷開裝置包含至少一個電流傳感器(T1，T2，T3)；提供電源電流(Ia)的整流電路(3)；控制設計成動作主導線(1)的斷開機構(gòu)的操作機構(gòu)的電子處理單元(6)；和裝備有設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器(17)的電源電路(4)。在電子斷開裝置中，電源電路包含使升高電壓(VB)提供給設計成將電源電壓(VA)提供給電子處理單元的電壓調(diào)節(jié)器(17)的輸入端的升壓裝置(19，20)，所述升高電壓(VB)大于存儲電容器兩端的電壓(VM)。本發(fā)明還涉及裝備有上述電子斷開裝置的斷路器。
文檔編號H02M3/06GK1909314SQ20061010821
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權日2005年8月2日
發(fā)明者帕斯卡爾·霍布雷 申請人:施耐德電器工業(yè)公司