CN107294061B - 一种高压电源漏电的保护方法及装置 - Google Patents

一种高压电源漏电的保护方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高压电源漏电的保护方法及装置，该方法包括：采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；对所述漏电流进行处理；判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流；控制电子开关断开，同时控制高压电源停止工作。还涉及一种装置，该装置包括：电子开关、漏电流采集电路、信号调理电路、电子开关控制电路、控制保护电路。通过本发明当检测到有漏电流时，能够及时控制高压电源断开以及控制电子开关断开，及时对人体进行保护。

Description

一种高压电源漏电的保护方法及装置
技术领域
本发明属于特种电源领域，尤其涉及一种高压电源漏电的保护方法及装置。
背景技术
脉冲高压电源在高能物理、真空管雷达发射机、静电除尘、污水处理以及医疗领域有广泛的应用。高压电源的输出电压一般高达几千伏至几万伏，输出电流甚至高达几安培，一旦发生人员触电事故，如此高的电压和电流加到人体上会使人瞬间致命甚至起火燃烧。高压电源一般具有过流保护电路，当输出电流超过额定电流时可以切断高压输出，但是一来人体的电阻一般很大，如果发生触电事故但经过人体的电流达不到高压电源的过流保护点，就不会切断电源，也就起不到保护作用，二来由于高压电源一般具有很大的储能电容，即使超出了高压电源的额定电流，能切断高压电源输出，却无法阻止储能电容向人体释放高压能量，而储能电容存储的能量往往足以使人致命。目前市场上的高压电源一般不具有防止人体触电的保护装置，且市场上的漏电保护装置一般采用机械式脱扣器，而机械式脱扣器保护动作时间一般为数十ms到数百ms，导致对高压电源漏电进行保护的保护动作时间太长，无法对人体进行及时保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中才用机械式脱扣器进行漏电保护，而机械式脱扣器保护动作时间一般为数十ms到数百ms，导致对高压电源漏电进行保护的保护动作时间太长，无法对人体进行及时保护。
为解决上面的技术问题，本发明提供了一种高压电源漏电的保护方法，该方法包括：
S1，采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；
S2，对所述漏电流进行处理；
S3，判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，若大于，则执行步骤S4，若小于，则返回S1；
S4，控制电子开关断开，同时控制高压电源停止工作。
本发明的有益效果：通过上述的方法，当检测到有漏电流时，能够及时控制高压电源的开关断开，使得高压电源停止工作，不发出高压电流，整个电流回路是处于断开的状态。控制电子开关立即断开，使得整个电路处于断开的状态，从而及时保护人体安全。
进一步地，所述S2中包括：
S21，通过运算放大器对所述漏电流进行转化和放大处理；
S22，通过阻容器对放大后的所述漏电流进行滤波处理。
进一步地，所述S3中包括：通过比较器判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号，若大于，则输出漏电流故障信号并执行步骤S4。
本发明还涉及一种高压电源漏电的保护装置，该保护装置包括：
电子开关、漏电流采集电路、信号调理电路、电子开关控制电路、控制保护电路；
所述漏电流采集电路，用于采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；
所述信号调理电路一端与电子开关控制电路连接，另一端与所述漏电流采集电路连接，用于对所述漏电流进行处理，并判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号；
所述电子开关控制电路与所述电子开关连接，用于当处理后的所述漏电流大于基准电流时，根据所述信号调理电路输出的所述漏电流故障信号控制电子开关断开；
所述控制保护电路一端与所述信号调理电路连接，另一端与所述高压电源连接，用于当处理后的所述漏电流大于基准电流时，根据所述信号调理电路输出的所述漏电流故障信号控制所述高压电源停止工作。
本发明的有益效果：通过上述的装置，当检测到有漏电流时，能够及时控制高压电源的开关断开，使得高压电源停止工作，不发出高压电流，整个电流回路是处于断开的状态。控制电子开关立即断开，使得整个电路处于断开的状态，从而及时保护人体安全。
进一步地，所述高压输出端与所述高压地线端同向穿过所述漏电流采集电路的磁环。
进一步地，所述电子开关的最高工作电压为80kV，最大工作电流为3A。
进一步地，所述电子开关包括：多个低压I GBT，所述多个低压I GBT相互串联。
上述进一步地有益效果：采用多个低压I GBT相互串联，提高了工作电压。
进一步地，所述漏电流采集电路包括：闭环霍尔电流传感器。
进一步地，所述信号调理电路包括：依次连接的运算放大器、阻容器和比较器，所述运算放大器，用于对所述漏电流进行转化、放大处理；所述阻容器，用于对放大后的所述漏电流进行滤波处理；所述比较器，用于判断滤波处理的所述漏电流是否大于基准电流。
进一步地，该保护装置还包括：储能电容，所述储能电容与所述高压电源并联，一端连接在所述高压电源与所述电子开关之间，另一端连接在所述高压电源与所述高压地线端之间，用于储能滤波。
附图说明
图1为本发明的一种高压电源漏电的保护方法的流程图；
图2为本发明的一种高压电源漏电的保护装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例是一种高压电源漏电的保护方法，该方法包括：
S1，采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；
S2，对所述漏电流进行处理；
S3，判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，若大于，则执行步骤S4，若小于，则返回S1；
S4，控制电子开关断开，同时控制高压电源停止工作。
需要说明的是，如图2所示，在本实施例1中是高压电源输出高压电流，漏电流采集电路采集在高压输出端与高压地线端之间的漏电流，其中，在该高压输出端与该高压电源之间还与大地连接，该漏电流采集电路将采集的漏电流传输给信号调理电路，该信号调理电路在接收到该漏电流后，对该漏电流进行处理，再判断处理后的该漏电流是否大于基准电流，当处理后的该漏电流大于基准电流时，发送漏电流故障信号给控制保护电路，以及发送使能信号给电子开关控制电路，该控制保护电路根据该漏电流信号控制高压电源的开关断开，使得高压电源停止工作，不发出高压电流，整个电流回路是处于断开的状态。该电子开关控制电路会接收到该使能信号后，发送通断信号给电子开关，该电子开关接收到通断信号立即断开，使得整个电路处于断开的状态。
可选地，在本实施例1中S2包括：
S21，通过运算放大器对所述漏电流进行转化和放大处理；
S22，通过阻容器对放大后的所述漏电流进行滤波处理。
需要说明的是，在上述提及到的该信号调理电路在接收到该漏电流后，对该漏电流进行处理，主要是通过安置在信号调理电路中的运算放大器对该漏电流进行转化和放大处理，在该漏电流进行转化和放大处理后，在通过安置在信号调理电路中阻容器对放大后的该漏电流进行滤波处理。这样可以使得采集的微小的漏电流更加清晰，同时滤波处理可以除掉漏电流中的其他干扰信号。
可选地，所述S3中包括：通过比较器判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号，若大于，则输出漏电流故障信号并执行步骤S4。
需要说明的是，在上述提及到的在该信号调理电路中阻容器对放大后的该漏电流进行滤波处理后，通过安置在该信号调理电路中的比较器判断处理后的该漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号，当该漏电流是大于基准电流时，该信号调理电路发送漏电流故障信号给控制保护电路，以及发送使能信号给电子开关控制电路，该控制保护电路根据该漏电流信号控制高压电源的开关断开，使得高压电源停止工作，不发出高压电流，整个电流回路是处于断开的状态。该电子开关控制电路会接收到该使能信号后，发送通断信号给电子开关，该电子开关接收到通断信号立即断开，使得整个电路处于断开的状态。当该漏电流是小于基准电流时，说明此时的电路是安全的，不需要担心，可以继续正常工作。
实施例2
如图2所示，本实施例2是一种高压电源漏电的保护装置，该装置包括：
电子开关、漏电流采集电路、信号调理电路、电子开关控制电路、控制保护电路；
所述漏电流采集电路，用于采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；
所述信号调理电路一端与电子开关控制电路连接，另一端与所述漏电流采集电路连接，用于对所述漏电流进行处理，并判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号；
所述电子开关控制电路与所述电子开关连接，用于当处理后的所述漏电流大于基准电流时，根据所述信号调理电路输出的所述漏电流故障信号控制电子开关断开；
所述控制保护电路一端与所述信号调理电路连接，另一端与所述高压电源连接，用于当处理后的所述漏电流大于基准电流时，根据所述信号调理电路输出的所述漏电流故障信号控制所述高压电源停止工作。
需要说明的是，在本实施例2是高压电源输出高压电流，漏电流采集电路采集在高压输出端与高压地线端之间的漏电流，其中，在该高压输出端与该高压电源之间还与大地连接，该漏电流采集电路将采集的漏电流传输给信号调理电路，该信号调理电路在接收到该漏电流后，对该漏电流进行处理，再判断处理后的该漏电流是否大于基准电流，当处理后的该漏电流大于基准电流时，发送漏电流故障信号给控制保护电路，以及发送使能信号给电子开关控制电路，该控制保护电路根据该漏电流信号控制高压电源的开关断开，使得高压电源停止工作，不发出高压电流，整个电流回路是处于断开的状态。该电子开关控制电路会接收到该使能信号后，发送通断信号给电子开关，该电子开关接收到通断信号立即断开，使得整个电路处于断开的状态。
可选地，所述高压输出端与所述高压地线端同向穿过所述漏电流采集电路的磁环。
需要说明的是，高压输出端与该高压地线端同向地从该漏电流采集电路穿过，从而采集在高压输出端与高压地线端之间的漏电流。
可选地，所述电子开关的最高工作电压为80kV，最大工作电流为3A。
可选地，所述电子开关包括：多个低压I GBT，所述多个低压I GBT相互串联。
需要说明的是，在上述提及到的电子开关，该电子开关是自主研发设计的，其最高工作电压80kV，最大工作电流3A，该电子由多个低压I GBT串联使用，以提高工作电压。
可选地，所述漏电流采集电路包括：闭环霍尔电流传感器。
需要说明的是，在上述提及到的漏电流采集电路是采用闭环霍尔电流传感器，该闭环霍尔电流传感器采集在高压输出端与高压地线端之间的漏电流，其中，该闭环霍尔电流传感器具体型号为南京中旭电子科技有限公司的DC-100SJ。
可选地，所述信号调理电路包括：依次连接的运算放大器、阻容器和比较器，所述运算放大器，用于对所述漏电流进行转化、放大处理；所述阻容器，用于对放大后的所述漏电流进行滤波处理；所述比较器，用于判断滤波处理的所述漏电流是否大于基准电流。
需要说明的是，在上述提及到的信号调理电路，该信号调理电路在接收到该漏电流后，对该漏电流进行处理，主要是通过安置在信号调理电路中的运算放大器对该漏电流进行转化和放大处理，在该漏电流进行转化和放大处理后，在通过安置在信号调理电路中阻容器对放大后的该漏电流进行滤波处理。这样可以使得采集的微小的漏电流更加清晰，同时滤波处理可以除掉漏电流中的其他干扰信号。
另外，在该信号调理电路中阻容器对放大后的该漏电流进行滤波处理后，通过安置在该信号调理电路中的比较器判断处理后的该漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号，当该漏电流是大于基准电流时，该信号调理电路发送漏电流故障信号给控制保护电路，以及发送使能信号给电子开关控制电路，该控制保护电路根据该漏电流信号控制高压电源的开关断开，使得高压电源停止工作，不发出高压电流，整个电流回路是处于断开的状态。该电子开关控制电路会接收到该使能信号后，发送通断信号给电子开关，该电子开关接收到通断信号立即断开，使得整个电路处于断开的状态。当该漏电流是小于基准电流时，说明此时的电路是安全的，不需要担心，可以继续正常工作。
可选地，该保护装置还包括：储能电容，所述储能电容与所述高压电源并联，一端连接在所述高压电源与所述电子开关之间，另一端连接在所述高压电源与所述高压地线端之间，用于储能滤波,降低所述高压电源输出的纹波。
需要说明的是，储能电容C是为了使得高压电源的电压适合装置工作的。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压电源漏电的保护方法，其特征在于,该方法包括：
S1，采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；
S2，对所述漏电流进行处理；
S3，判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，若大于，则执行步骤S4，若小于，则返回S1；
S4，控制电子开关断开，同时控制高压电源停止工作。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，所述S2中包括：
S21，通过运算放大器对所述漏电流进行转化和放大处理；
S22，通过阻容器对放大后的所述漏电流进行滤波处理。
3.根据权利要求1或2所述的保护方法，其特征在于，所述S3中包括：通过比较器判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号，若大于，则输出漏电流故障信号并执行步骤S4。
4.一种高压电源漏电的保护装置，其特征在于，该保护装置包括：
电子开关、漏电流采集电路、信号调理电路、电子开关控制电路、控制保护电路；
所述漏电流采集电路，用于采集高压输出端与高压地线端之间的漏电流；
所述信号调理电路一端与电子开关控制电路连接，另一端与所述漏电流采集电路连接，用于对所述漏电流进行处理，并判断处理后的所述漏电流是否大于基准电流，以确定是否输出漏电流故障信号；
所述电子开关控制电路与所述电子开关连接，用于当处理后的所述漏电流大于基准电流时，根据所述信号调理电路输出的所述漏电流故障信号控制电子开关断开；
所述控制保护电路一端与所述信号调理电路连接，另一端与所述高压电源连接，用于当处理后的所述漏电流大于基准电流时，根据所述信号调理电路输出的所述漏电流故障信号控制所述高压电源停止工作。
5.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，所述高压输出端与所述高压地线端同向穿过所述漏电流采集电路的磁环。
6.根据权利要求4或5所述的保护装置，其特征在于，所述电子开关的最高工作电压为80kV，最大工作电流为3A。
7.根据权利要求4或5所述的保护装置，其特征在于，所述电子开关包括：多个低压IGBT，所述多个低压IGBT相互串联。
8.根据权利要求4或5所述的保护装置，其特征在于，所述漏电流采集电路包括：闭环霍尔电流传感器。
9.根据权利要求4或5所述的保护装置，其特征在于，所述信号调理电路包括：依次连接的运算放大器、阻容器和比较器，所述运算放大器，用于对所述漏电流进行转化、放大处理；所述阻容器，用于对放大后的所述漏电流进行滤波处理；所述比较器，用于判断滤波处理的所述漏电流是否大于基准电流。
10.根据权利要求4或5所述的保护装置，其特征在于，该保护装置还包括：储能电容，所述储能电容与所述高压电源并联，一端连接在所述高压电源与所述电子开关之间，另一端连接在所述高压电源与所述高压地线端之间，用于储能滤波。
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