CN106899003A

CN106899003A - 一种过电流检测装置

Info

Publication number: CN106899003A
Application number: CN201611051842.5A
Authority: CN
Inventors: 弗门科·亚历山大; 纳勒斯·圭多; 沃尔克·格哈德
Original assignee: Phoenix Electric Manufacturing Co
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG; Phoenix Electric Manufacturing Co
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: US9899826B2; KR20170061079A; US20170149234A1; RU2648978C1; EP3176892A1; EP3176892B1; JP6253747B2; JP2017161497A; KR101835636B1; CN106899003B; DE102015223358A1

Abstract

本发明公开了一种过电流检测装置，具有电流计、第一计数器以及开关，其中所述电流计测量通过所述装置的电流，所述开关能切断通过所述装置的电流，如果电流计测量到的电流超过第一电流阈值，所述第一计数器以设定的第一增量计数，如果电流计测量到的电流超过第二电流阈值，所述第一计数器以设定的第二增量计数，所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值，所述第二增量大于所述第一增量，计数器计数后，所述第一计数器与第一计数器阈值相比较，如果达到或超过所述第一计数器阈值，驱动所述开关永久切断所述电流，否则所述开关按照一个预定时间被暂时驱动切断所述电流。

Description

一种过电流检测装置

技术领域

本发明涉及一种过电流检测装置。

背景技术

现有技术中有许多检测过电流的装置。

在这个背景下出现的难题是如何区分真短路和虚短路。虚短路是由于电容负载出现引起的，电容负载表现的像短路，尤其是在接通一瞬时。也就是，除非电容负载适当负荷，否则，就会出现大电流。

也是因为这个原因，过去一次又一次地尝试确定这些虚短路。

例如，从专利号DE 10 2012 103 551 A1获知的电子保护装置根据过电流切断可控开关且根据输出的电压变化来打开开关。

其缺点是：这些装置在过电流的前提下运行和关机且只能根据再次接通状况在一定时间后启动连接。因此，为电容负载充电，经常需要不必要的相当长的时间。此外，由于需要存储“历史”值，确认相对复杂。还有，在这种设置中，经常存在问题，一旦开关打开，电容负载通过并联电阻负载放电，以致于在某些情况下电容（部分）负载仍然被错误地确定为短路。尤其是，当涉及接通电容负载时，在此提出的装置证明是有问题的，因为在接通时，切断条件已经满足，因此没有可用历史电压值来比对。

发明内容

本发明的目的是提供一种过电流检测装置，是一种改进的且划算的避免现有技术中的一个或多个缺点的检测短路的装置。

本发明是根据独立权利要求的特征来实现该目的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中获得。

其中;

一种过电流检测装置，所述过电流检测装置具有电流计、第一计数器以及开关；所述电流计测量通过所述装置的电流，所述开关能够切断通过所述装置的电流;所述过电流检测装置执行：

如果电流计测量到的电流超过设定的第一电流阈值时，所述第一计数器计数第一增量值符号为“＋”；

如果电流计测量到的电流超过设定的第二电流阈值时，所述第一计数器计数第二增量值符号为“＋”；其中：所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值，所述第二增量值大于所述第一增量值；

计数后，将所述第一计数器数值与一个设定的第一计数器阈值进行比较，如果计数器数值达到或超过所述第一计数器阈值，则驱动所述开关永久切断所述电流，否则所述开关按照一个预定时间被暂时驱动切断所述电流。

进一步：如果所述电流计在结束暂时切断后继续检测到的电流没有超过所述第一电流阈值，所述第一计数器计数第三增量符号为“－”。

进一步：所述过电流检测装置包括一个计数器设置装置，计数器设置装置在电流检测装置启动时为所述第一计数器设置预定计数器值。

一种过电流检测装置，所述过电流检测装置具有电流计、第一计数器、第二计数器、电压表以及开关；

所述电流计测量通过所述装置的电流，所述开关能切断通过所述装置的电流，所述电压表测量经由所述开关的电压，所述过电流检测装置执行：

如果所述电流计测量到的电流超过设定的第一阈值，所述第一计数器计数第一增量值符号为“＋”，并且驱动所述开关切断电流；

计数后，所述第一计数器与设定的第一计数器阈值比较，如果计数器数值达到或超过所述第一计数器阈值，则所述开关切断电流是永久切断，否则，所述第二计数器由所述电压表测量的电压值确定计数第二增量符号为“＋”，将所述第二计数器与设定的第二计数器阈值进行比较，如果第二计数器数值达到或超过所述第二计数器阈值，则所述切断电流是永久切断，否则，所述切断电流是按照一个预定时间被暂时切断。

进一步：如果所述电流计在结束暂时切断后继续检测到的电流没有超过所述第一阈值，则第一计数器计数第三增量符号为“－”，所述第二计数器计数四增量符号为“－”。

进一步：所述过电流检测装置包括第一计数器设置装置，第一计数器设置装置在电流检测装置启动时为所述第一计数器设置预定计数器值。

进一步：所述过电流检测装置进一步包括第二计数器设置装置，所述第二计数器设置装置在电流检测装置启动时为所述第二计数器设置预定计数器值“0”。

本发明是一种改进的且划算的避免现有技术中的一个或多个缺点的检测短路的装置。

附图说明

在下文中，基于优选实施方式，参考附图，将进一步详述本发明。

图1示出根据本发明的实施方式的概述，

图2示出根据本发明的第一实施方式的流程图，以及

图3示出根据本发明的第二实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明将参考上图进一步详述。应注意到，描述了不同的方面，每个方面可单独使用或结合起来使用。也就是，倘若任何方面未被明确描述为纯粹替代，那么任何方面可以与本发明的不同实施方式一起使用。

此外，为了简单起见，在下文中，通常只参考一个实体。然而，在未明确指定的范围内，本发明也能具有几个相关的实体。因此， “一个”的使用仅理解为表示至少一个实体在单个实施方式中使用的效果。

举例来说，在图1中包含的本发明的一个实施方式，其中：过电流检测装置1具有电流计U_R、第一计数器Z_I以及开关 SW。为提供更好的概述，装置1在附图中包围在虚点框内。

电流计U_R测量通过装置1的电流I，为实现此目的，原则上，任何类型的电流测量都是可能的，不管是通过感应磁场（例如，罗戈夫斯基线圈，霍尔传感器）还是通过使用分流电阻R等等。

开关SW能切断通过装置1的电流。原则上，在此可使用任何类型的开关，例如机械开关或电子开关，比如控制（场效应）晶体管。

其中，所述过电流检测装置执行：

如果电流计U_R测量到的电流I超过设定的第一电流阈值I_ref,1，也就是I> I_ref,1时，第一计数器Z_I以增量的方式按照设定的第一增量I_NC1计数符号为“+”。例如，在本实例中，假设第一增量为1而所述方向对应加号“+”。而且，例如，假设第一电流阈值I_ref,1对应为装置1设计的额定电流值的1.1倍。

然而，本领域的技术人员清楚地知道，可选择，例如，方向对应减号的其他等效实现。

如果电流计U_R测量到的电流I超过设定的第二电流阈值I_ref,2，第一计数器Z_I以增量的方式按照设定的第二增量I_NC2计数符号为“+”，其中：第二阈值I_ref,2数值大于第一阈值I_ref,1，且第二增量I_NC2数值大于第一增量I_NC1。例如，在本实例中，假设第一增量为1而所述方向对应加号“+”。在该实例中，例如，假设第二增量为5。而且，假设第二电流阈值I_ref,2对应，例如，为装置1设计的额定电流值的1.5倍。

计数器计数后，将第一计数器Z_I与一个设定的计数器阈值Z_ref相比较，且如果此时计数器数值达到或超过计数器阈值Z_ref，则连续驱动开关SW永久切断电流。否则，所述开关SW按照一个预定时间t_off驱动开关SW，暂时切断电流。

换句话说，此方式形成了切断条件，凭借切断条件，正常状况为电流。只有毫无疑问确定短路的情况下才形成永久切断。在过电流的所有其他情况下，只有暂时短期切断。

控制可以是驱动（“开路”）或不驱动（“闭路”），且依据开关SW的类型。也就是，开关SW既可被设计为开路器，也可被设计为闭合器。

在本发明的另一优选实施方式中，如果电流计U_R在暂时切断后继续测量到的电流I未超过第一电流阈值I_ref,1，所述第一计数器Z_I则以设定的第三增量I_NC3计数符号为“－”，在本实例中，假设第三增量也是1且方向例如对应减号“-”。

在本发明的另一优选实施方式中，装置1进一步包括一个计数器设置装置用于设置参数，计数器设置装置在电流检测装置启动时为第一计数器Z_I设置预定计数器值。例如，第一计数器Z_I可设置为0。

图2所示的是过电流检测装置执行的步骤：

第一步骤25中，为第一计数器设置预定（初始）值。

然后，步骤50中，驱动开关SW以便电流流向负载V。步骤75通过预定时间ton后，在步骤100中检查第一计数器是否不等于预定（初始）值。在此假设预定（初始）值为0。

如果计数器不等于预定（初始）值，那么在该实例中，步骤150第一计数器Z_I减去初始值为1的第三增量I_NC3。

随后，或当第一计数器对应预定（初始）值时，在步骤200测量电流I。

将所测电流I与步骤300中的设定的第一电流阈值Iref,1相比较。在该实例中，假设第一电流阈值对应的值例如，是通过装置标称电流的1.1倍。

如果所测电流I小于第一电流阈值I_ref,1，过程返回到步骤100。

如果所测电流I大于第一电流阈值I_ref,1，在该实例中，在步骤400，第一计数器Z_I增加第一增量I_NC1 — 起初增加1。

步骤500中，所测电流I与设定的第二电流阈值I_ref,2相比较。

如果所测电流I大于第二电流阈值I_ref,2，在该实例中，在步骤550，第一计数器Z_I增加第二增量I_NC1— 起初增加5。

随后，或当所测电流I小于第二电流阈值I_ref,2时，在步骤600（优选）等待预定时间，或在步骤650立即驱动开关SW，以便打开开关。

现在可在步骤700检查是否第一计数器已达到某第一计数器阈值Z_I,MAX。例如，在目前情况下，该值为40。

一旦达到该值，开关不再打开且过程结束。

另一方面，如果未达到第一计数器阈值Z_I,MAX，在步骤800等待预定时间t_off，然后，该过程继续执行到步骤200。

很容易理解，过调的情况也能被其他情况等效替代。

在本发明的另一实施方式中，所述装置1具有电流计U_R、第一计数器Z_I、第二计数器Z_U、电压表U_SW以及开关SW，参考图3将解释相关方法。

电流计U_R测量通过装置1的电流I，为实现这一目的，原则上，任何类型的电流测量都是可能的，不管是通过感应磁场（例如，罗戈夫斯基线圈，霍尔传感器）还是通过使用分流电阻R等等。

而且，装置增加了电压表U_SW，电压表U_SW测量经由开关SW的电压。由于开关SW在闭合情况下表示短路，在开关SW的打开状态下才足以测量电压，因为当开关SW关闭时电压应为0。

然而，根据开关SW的类型，也可制定例如开关SW本身表示低电阻的条件，以便电流测量能使用关闭的开关作为，例如，分流电阻R。例如，当使用半导体开关（例如，控制（场效应)晶体管)时，这种情况可能发生。

先前描述的区分因此必须理解为功能性的，而不是限制实际实施。

所述过电流检测装置执行：

如果电流计由步骤S100测量到的电流I在步骤S150中超过设定的第一阈值I_ref,1，则在步骤S200中，第一计数器Z_I以设定的的第一增量I_NC1值计数符号为“+”改变，并在步骤S300中驱动开关切断电流。

显而易见，也可提供根据图2的若干电流阈值。在处理步骤中也可实施与两个以上阈值的真实比较。

计数器计数发生变化后，在步骤S400中，第一计数器Z_I与设定的第一计数器阈值Z_I,MAX相比较，且如果计数器数值达到或超过第一计数器阈值Z_I,MAX，则所述开关切断电流是永久切断。

否则，在步骤S700中，所述第二计数器Z_U由所述电压表测量的电压值设定的第二增量I_NC2值计数符号为“+”改变。

为实现开关U_SW处的电压与网络侧的实际源电压U_N相比较这一目的，此设置能更好地考虑网络中电压的任何波动。

再次，第二增量I_NC2可取决于偏差的大小。例如，如果比较显示（预期或测量的）超过95%源电压U_N的的情况下，第二计数器Z_U增加第一值（例如，100），然在（预期或测量的）低于95%源电压U_N的情况下，第二计数器Z_U增加第二值（例如，10）。

显而易见，也可提供若干电流阈值。在处理步骤中也可实施与两个以上阈值的真实比较。

计数器计数发生变化后，在随后的步骤S800中，将所述第二计数器Z_U与设定的第二计数器阈值Z_U,MAX进行比较，如果第二计数器数值达到或超过第二计数器阈值Z_U,MAX，则永久驱动开关SW切断电流。

否则，执行步骤S900所述开关（SW）按照一个预定时间（t_off）被暂时驱动切断电流后进行等待，且过程返回到步骤S50。

在本发明的优选实施方式中，步骤100中如果电流计在结束暂时切断后继续检测到的电流在步骤S150中判断未超过第一电流阈值I_ref,1，执行步骤S1000所述第一计数器Z_I以设定的的第三增量I_NC3计数符号为“－”。另外，在步骤S1100，所述第二计数器Z_U以设定的的第四增量I_NC4计数符号为“－”。

根据计数器的类型，步骤S950和S1050的检查可领先于步骤S1000和S1100的两个“返回”操作，例如，为了避免计数器溢值等等。

在本发明的另一优选实施方式中，装置1进一步包括第一计数器设置装置和第二计数器设置装置，在步骤S25中第一计数器设置装置在电流检测装置启动时为第一计数器Z_I设置预定计数器值，第二计数器设置装置在电流检测装置启动时为第二计数器Z_U设置预定计数器值。例如，第一计数器Z_I和第二计数器 Z_U每个可设置为0。

各个步骤也可以另一合理的方式容易地分组或集成到子步骤或划分为若干子步骤。因此，这些步骤是示例性的。关于图2和图3中讨论的方面也可用在各个其他实施方式中。

上面提及的步骤和装置可以是控制单元SE的部件或可以由控制单元SE的部件来执行。例如，控制单元可以是微控制器或ASIC或FPGA。

Claims

1.一种过电流检测装置（1），具有电流计（U_R）、第一计数器（Z_I)以及开关（SW）；所述电流计（U_R）测量通过所述装置（1）的电流（I），所述开关（SW）能够切断通过所述装置（1）的电流；其特征在于，所述过电流检测装置执行：

如果电流计（U_R）测量到的电流（I）超过设定的第一电流阈值（I_ref,1）时，所述第一计数器（Z_I）计数第一增量值（I_NC1）符号为（＋）；

如果电流计（U_R）测量到的电流（I）超过设定的第二电流阈值（I_ref,2）时，所述第一计数器（Z_I）计数第二增量值（I_NC2）符号为（＋）；其中：所述第二电流阈值（I_ref,2）大于所述第一电流阈值（I_ref,1），所述第二增量值（I_NC2）大于所述第一增量值（I_NC1）；

计数后，将所述第一计数器（Z_I）数值与一个设定的第一计数器阈值（Z_I,MAX）进行比较，如果计数器数值达到或超过所述第一计数器阈值（Z_I,MAX），则驱动所述开关（SW）永久切断所述电流，否则所述开关（SW）按照一个预定时间（t_off）被暂时驱动切断所述电流。

2.根据权利要求1所述过电流检测装置，其特征在于，如果所述电流计（U_R）在结束暂时切断后继续检测到的电流（I）没有超过所述第一电流阈值(I_ref,1)，所述第一计数器（Z_I）计数第三增量（I_NC3）符号为（－）。

3.根据权利要求1或2所述过电流检测装置，其特征在于，所述过电流检测装置包括一个计数器设置装置，计数器设置装置在电流检测装置启动时为所述第一计数器（Z_I）设置预定计数器值。

4.一种过电流检测装置（1），所述过电流检测装置具有电流计（U_R）、第一计数器（Z_I）、第二计数器（Z_U）、电压表（U_SW）以及开关（SW）；

所述电流计（U_R）测量通过所述装置（1）的电流（I），所述开关（SW）能切断通过所述装置（1）的电流，所述电压表（U_SW）测量经由所述开关（SW）的电压，其特征在于，所述过电流检测装置执行：

如果所述电流计测量到的电流（I）超过设定的第一阈值（I_ref,1），所述第一计数器（Z_I）计数第一增量值（I_NC1）符号为（＋），并且驱动所述开关切断电流；

计数后，所述第一计数器（Z_I）与设定的第一计数器阈值（Z_I,MAX）比较，如果计数器数值达到或超过所述第一计数器阈值（Z_I,MAX），则所述切断电流是永久切断，否则，所述第二计数器（Z_U）由所述电压表测量的电压值确定计数第二增量（I_NC2）符号为（＋），将所述第二计数器（Z_U）数值与设定的第二计数器阈值（Z_U,MAX）进行比较，如果第二计数器数值达到或超过所述第二计数器阈值（Z_U,MAX），则所述切断电流是永久切断，否则所述切断电流是按照一个预定时间（t_off）被暂时切断。

5.根据权利要求4所述过电流检测装置，其特征在于，如果所述电流计在结束暂时切断后继续检测到的电流没有超过所述第一阈值（I_ref,1），则第一计数器（Z_I）计数第三增量（I_NC3）符号为（－），所述第二计数器（Z_U）计数第四增量（I_NC4）符号为（－）。

6.根据权利要求4或5所述过电流检测装置，其特征在于，所述过电流检测装置包括第一计数器设置装置，第一计数器设置装置在电流检测装置启动时为所述第一计数器（Z_I）设置预定计数器值。

7.根据权利要求4或5所述过电流检测装置，其特征在于，所述过电流检测装置进一步包括第二计数器设置装置，所述第二计数器设置装置在电流检测装置启动时为所述第二计数器（Z_U）设置预定计数器值“0”。