CN108233526A - 用于框架断路器控制器的供电管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，包括降压模块和整流模块，降压模块的输入端与市电连接，输出端与整流模块连接，装置还包括储能电池和切换模块，储能电池为可充电式铅酸蓄电池，切换模块包括继电器和用于控制继电器通断电的开关电路，该开关电路分别与继电器的线圈和整流模块连接，继电器的公共端与控制器连接，常开端与整流模块连接，常闭端与储能电池连接，储能电池还与整流模块连接。与现有技术相比，本发明配置储能电池和继电器切换电路，根据市电输入情况选择控制器的供电来源，控制器的供电稳定可靠，当线路发生故障时，断路器能及时跳闸，避免短路时无法脱扣的严重风险。

Description

用于框架断路器控制器的供电管理装置

技术领域

本发明涉及一种电源管理技术，尤其是涉及一种用于框架断路器控制器的供电管理装置。

背景技术

智能控制器是框架断路器功能创新的新的要素，目前行业内所有的框架断路器智能控制器供电方式大致有如下供电方式：

1)利用主回路的互感器中的铁芯线圈速饱和供电，

2)利用外置电源模块供电；

第一种互感器供电方式由于互感器工艺非常复杂，要求苛刻，而目前行业内技术有限，尤其是主回路低电流时，供电十分不稳定；

第二种利用电源模块供电，此种电源模块主要原理是利用变压器将AC220/380V电压变为DC24V，正常情况下供电相对可靠，但是其对输入端线路电压要求严格，当线路发生对地短路故障时，输入端电压会被拉低，极易造成电源模块不能正常稳定工作；

无论哪种供电方式，如果智能控制器的供电不稳定，当线路发生故障时，导致断路器不能及时跳闸，都会存在严重风险，极易发生用电事故，造成经济损失。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于框架断路器控制器的供电管理装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，包括降压模块和整流模块，所述降压模块的输入端与市电连接，输出端与整流模块连接，所述装置还包括储能电池和切换模块，所述切换模块包括继电器和用于控制继电器通断电的开关电路，该开关电路分别与继电器的线圈和整流模块连接，所述继电器的公共端与控制器连接，常开端与整流模块连接，常闭端与储能电池连接，所述储能电池还与整流模块连接。

所述降压模块为变压器。

所述储能电池为可充电式铅酸蓄电池。

所述整流模块为全桥式整流模块，所述装置还包括滤波电容，所述滤波电容的两端分别与该全桥式整流模块的输出端连接。

所述滤波电容为极性电容，且其正极与全桥式整流模块的正输出端连接，负极与全桥式整流模块的负输出端连接。

所述整流模块与储能电池之间设有用于防止电流倒流的防逆流二极管，该防逆流二极管的阳极与整流模块的正输出端连接，阴极与储能电池的正极连接，所述继电器常开端与整流模块的连接点位于所述防逆流二极管的阳极侧。

所述整流模块和防逆流二极管之间设有限流电阻。

所述开关电路包括分压电路和开关三极管，所述分压电路的两端分别与整流模块的正输出端和负输出端连接，分压输出端与所述开关三极管的基极连接，所述开关三极管的发射极连接至整流模块的正输出端或继电器，集电极连接至继电器或整流模块的正输出端。

所述开关电路还包括第一三极管和第二三极管，

所述第一三极管和第二三极管为NPN三极管，所述开关三极管为PNP三极管，所述第一三极管的基极与分压电路的分压输出短连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与开关三极管的基极连接，所述开关三极管的发射极与整流模块的正输出端连接，集电极与继电器连接，

市电输入正常时，分压电路的分压输出端存在电平输出，第一三极管、第二三极管和开关三极管导通，继电器常开端接通，整流电路为控制器供电，同时整流电路为储能电池充电直至充满，

市电输出断开时，第一三极管、第二三极管和开关三极管截止，继电器常闭端接通，由储能电池为控制器供电。

所述开关电路还包括第一三极管和第二三极管，

所述第一三极管、第二三极管和开关三极管为NPN三极管，所述第一三极管的基极与分压电路的分压输出短连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与开关三极管的基极连接，所述开关三极管的发射极与继电器连接，集电极与整流模块的正输出端连接，

市电输入正常时，分压电路的分压输出端存在电平输出，第一三极管、第二三极管和开关三极管导通，继电器常开端接通，整流电路为控制器供电，同时整流电路为储能电池充电直至充满，

市电输出断开时，第一三极管、第二三极管和开关三极管截止，继电器常闭端接通，由储能电池为控制器供电。

所述第一三极管的发射极还通过采样电阻与整流电路的负输出端连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)配置开关电路和继电器检测市电输入，并根据市电输入情况选择为控制器的供电来源，控制器的供电稳定，当线路发生故障时，断路器能及时跳闸，避免严重风险。

2)配置了滤波电容，可以提高整流模块输出质量。

3)防逆流二极管可以避免储能电池中的电流逆流至继电器的常开端。

4)限流电阻可以保护装置安全。

5)通过分压电路和开关三极管实现对继电器导通的控制，功能稳定。

6)第一三极管、第二三极管和开关三极管为大功率三极管，可以实现较大容量继电器的控制，同时具有较低的能耗。

7)第一三极管的发射极还通过采样电阻与整流电路的负输出端连接，可以避免第二三极管中的电流过大。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，包括降压模块和整流模块，降压模块的输入端与市电连接，输出端与整流模块连接，如图1所示，装置还包括储能电池G和切换模块，切换模块包括继电器K1和用于控制继电器K1通断电的开关电路，该开关电路分别与继电器K1的线圈和整流模块连接，继电器K1的公共端与控制器连接，常开端与整流模块连接，常闭端与储能电池G连接，储能电池G还与整流模块连接，此外，一般情况下，整流电路的负输出端接地。

本实施例中，为了简化设计，降压模块为变压器T1，整流模块为全桥式整流模块(VD1～VD4)，装置还包括滤波电容C1，滤波电容C1的两端分别与该全桥式整流模块的输出端连接，优选的，滤波电容C1为极性电容，且其正极与全桥式整流模块的正输出端(即VD1和VD3的阴极)连接，负极与全桥式整流模块的负输出端(即VD2和VD4的阳极)连接。

整流模块与储能电池G之间设有用于防止电流倒流的防逆流二极管VD5，该防逆流二极管VD5的阳极与整流模块的正输出端连接，阴极与储能电池G的正极连接，继电器K1常开端与整流模块的连接点位于防逆流二极管VD5的阳极侧。

整流模块和防逆流二极管VD5之间设有限流电阻R3。

开关电路包括分压电路和开关三极管VT3，分压电路由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2相互连接组成，分压电路的两端分别与整流模块的正输出端和负输出端连接，分压输出端与开关三极管VT3的基极连接，即第一分压电阻R1的一端与整流模块的负输出端连接，第二分压电阻R2的一端与整流模块的正输出端连接，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的另一端即为分压输出端，开关三极管VT3的发射极连接至整流模块的正输出端或继电器K1，集电极连接至继电器K1或整流模块的正输出端，具体根据开关三极管VT3的类型而定。

开关电路还包括第一三极管VT1和第二三极管VT2，在本实施例中，第一三极管VT1和第二三极管VT2为NPN三极管，开关三极管VT3为PNP三极管，第一三极管VT1的基极与分压电路的分压输出短连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与第二三极管VT2的基极连接，第二三极管VT2的集电极与开关三极管VT3的基极连接，开关三极管VT3的发射极与整流模块的正输出端连接，集电极与继电器K1连接，第一三极管VT1的发射极还通过采样电阻R4与整流电路的负输出端连接。

此外，优选的，第一三极管VT1的集电极设于限流电阻R3前端，开关三极管VT3的发射极接于限流二极管VD5的阴极侧，在开关三极管VT3的发射极至储能电池G之间的线路上还设有电阻R5，储能电池G正极和继电器K1常闭端之间的线路上还设有电阻R6，K1的线路上串联有发光二极管LED1。

本申请考虑AC230、380V通用化设计，以减少电压接错的风险，由于不需要接入铁心互感器供电，可大幅降低框架断路器的整体成本，同时可多回路并联，给多个框架断路器的智能控制器同时供电，以降低用户使用成本。

实现上述目的，原理介绍如下：

当主回路电压正常时，AC220V交流电经变压器整流为DC24V，经VD1-VD4整流，C1滤波后，直流电一路经R3限流，给蓄电池G充电，其中VD5防止蓄电池G反送电，同时继电器常开端闭合给智能控制器供电，JP1输出主回路供电电压。另一路经R1、R3分压，使VT1饱和，VT2基极高电位，VT2、VT3导通，继电器K1线圈通电，使继电器常开端闭合，同时LED1点亮，作为主回路电源正常供电指示。当断电时，变压器失电，VT1截止，VT2基极低电位，VT2、VT3截止，继电器线圈K1线圈失电，常闭端闭合，蓄电池经过R6限流后通过JP1输出DC24V，智能控制器得电，继续正常工作。

实施例二

本实施例与实施例一中的显著不同在于本实施例中开关三极管的选型不同，

一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，包括降压模块和整流模块，降压模块的输入端与市电连接，输出端与整流模块连接，如图2所示，装置还包括储能电池G和切换模块，切换模块包括继电器K1和用于控制继电器K1通断电的开关电路，该开关电路分别与继电器K1的线圈和整流模块连接，继电器K1的公共端与控制器连接，常开端与整流模块连接，常闭端与储能电池G连接，储能电池G还与整流模块连接，此外，一般情况下，整流电路的负输出端接地。

同样，为了简化设计，降压模块为变压器T1，整流模块为全桥式整流模块(VD1～VD4)，装置还包括滤波电容C1，滤波电容C1的两端分别与该全桥式整流模块的输出端连接，优选的，滤波电容C1为极性电容，且其正极与全桥式整流模块的正输出端(即VD1和VD3的阴极)连接，负极与全桥式整流模块的负输出端(即VD2和VD4的阳极)连接。

整流模块与储能电池G之间设有用于防止电流倒流的防逆流二极管VD5，该防逆流二极管VD5的阳极与整流模块的正输出端连接，阴极与储能电池G的正极连接，继电器K1常开端与整流模块的连接点位于防逆流二极管VD5的阳极侧。

整流模块和防逆流二极管VD5之间设有限流电阻R3。

开关电路包括分压电路和开关三极管VT3，分压电路由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2相互连接组成，分压电路的两端分别与整流模块的正输出端和负输出端连接，分压输出端与开关三极管VT3的基极连接，即第一分压电阻R1的一端与整流模块的负输出端连接，第二分压电阻R2的一端与整流模块的正输出端连接，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的另一端即为分压输出端，开关三极管VT3的发射极连接至整流模块的正输出端或继电器K1，集电极连接至继电器K1或整流模块的正输出端，具体根据开关三极管VT3的类型而定。

开关电路还包括第一三极管VT1和第二三极管VT2，在本实施例中，第一三极管VT1、第二三极管VT2和开关三极管VT3均为PNP三极管，第一三极管VT1的基极与分压电路的分压输出短连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与第二三极管VT2的基极连接，第二三极管VT2的集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与开关三极管VT3的基极连接，开关三极管VT3的发射极与继电器K1连接，集电极与整流模块的正输出端连接，第一三极管VT1的发射极还通过采样电阻R4与整流电路的负输出端连接，第二三极管VT2的发射极则通过采样电阻R7与整流电路的负输出端连接。

此外，同样的，第一三极管VT1的集电极设于限流电阻R3前端，不同的，开关三极管VT3的集电极接于限流二极管VD5的阴极侧，在开关三极管VT3的发射极至储能电池G之间的线路上还设有限流电阻R5，储能电池G正极和继电器K1常闭端之间的线路上还设有限流电阻R6，K1的线路上串联有发光二极管LED1。

本申请考虑AC230、380V通用化设计，以减少电压接错的风险，由于不需要接入铁心互感器供电，可大幅降低框架断路器的整体成本，同时可多回路并联，给多个框架断路器的智能控制器同时供电，以降低用户使用成本。

实现上述目的，原理介绍如下：

当主回路电压正常时，AC220V交流电经变压器整流为DCV，经VD1-VD4整流，C1滤波后，直流电一路经R3限流，给蓄电池G充电，其中VD5防止蓄电池G反送电，同时继电器常开端闭合给智能控制器供电，JP1输出主回路供电电压。另一路经R1、R3分压，使VT1饱和，VT2基极高电位，VT2、VT3导通，继电器K1线圈通电，使继电器常开端闭合，同时LED1点亮，作为主回路电源正常供电指示。当断电时，变压器T1失电，VT1截止，VT2基极低电位，VT2、VT3截止，继电器线圈K1线圈失电，常闭端闭合，蓄电池经过R6限流后通过JP1输出DC，智能控制器得电，继续正常工作。

实施例三

本实施例与实施例一及实施例二的显著不同在于本实施例中开关电路得到了可以大幅的简化，

本实施例，省去了第一三极管和第二三极管，开关三极管选用NPN三极管，开关三极管的基极与分压电路的分压输出端连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与继电器连接。

Claims (10)

1.一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，包括降压模块和整流模块，所述降压模块的输入端与市电连接，输出端与整流模块连接，其特征在于，所述装置还包括储能电池和切换模块，所述切换模块包括继电器和用于控制继电器通断电的开关电路，该开关电路分别与继电器的线圈和整流模块连接，所述继电器的公共端与控制器连接，常开端与整流模块连接，常闭端与储能电池连接，所述储能电池还与整流模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述降压模块为变压器。

3.根据权利要求1所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述整流模块为全桥式整流模块，所述装置还包括滤波电容，所述滤波电容的两端分别与该全桥式整流模块的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述滤波电容为极性电容，且其正极与全桥式整流模块的正输出端连接，负极与全桥式整流模块的负输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述整流模块与储能电池之间设有用于防止电流倒流的防逆流二极管，该防逆流二极管的阳极与整流模块的正输出端连接，阴极与储能电池的正极连接，所述继电器常开端与整流模块的连接点位于所述防逆流二极管的阳极侧。

6.根据权利要求2所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述整流模块和防逆流二极管之间设有限流电阻。

7.根据权利要求1所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述开关电路包括分压电路和开关三极管，所述分压电路的两端分别与整流模块的正输出端和负输出端连接，分压输出端与所述开关三极管的基极连接，所述开关三极管的发射极连接至整流模块的正输出端或继电器，集电极连接至继电器或整流模块的正输出端。

8.根据权利要求7所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述开关电路还包括第一三极管和第二三极管，

所述第一三极管和第二三极管为NPN三极管，所述开关三极管为PNP三极管，所述第一三极管的基极与分压电路的分压输出短连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与开关三极管的基极连接，所述开关三极管的发射极与整流模块的正输出端连接，集电极与继电器连接，

市电输入正常时，分压电路的分压输出端存在电平输出，第一三极管、第二三极管和开关三极管导通，继电器线圈得电，常开端接通，整流电路为控制器供电，同时整流电路为储能电池充电直至充满，

市电输出断开时，第一三极管、第二三极管和开关三极管截止，继电器线圈断电，常闭端接通，由储能电池为控制器供电。

9.根据权利要求7所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述开关电路还包括第一三极管和第二三极管，

所述第一三极管、第二三极管和开关三极管为NPN三极管，所述第一三极管的基极与分压电路的分压输出短连接，集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与整流模块的正输出端连接，发射极与开关三极管的基极连接，所述开关三极管的发射极与继电器连接，集电极与整流模块的正输出端连接，

市电输入正常时，分压电路的分压输出端存在电平输出，第一三极管、第二三极管和开关三极管导通，继电器常开端接通，整流电路为控制器供电，同时整流电路为储能电池充电直至充满，

市电输出断开时，第一三极管、第二三极管和开关三极管截止，继电器常闭端接通，由储能电池为控制器供电。

10.根据权利要求8或9所述的一种用于框架断路器控制器的供电管理装置，其特征在于，所述第一三极管的发射极还通过采样电阻与整流电路的负输出端连接。