CN112350420B - 一种电子式断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子式断路器，包括控制器、电流互感器、第一电压互感器、温度传感器，电流互感器采集火线电流，第一电压互感器采集火线和零线之间电压，温度传感器采集火线温度，电流互感器、第一电压互感器、温度传感器分别与控制器的信号输入端连接，火线连接线、零线连接线中分别接入有总控电子开关，总控电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接。本发明还包括充放电模块、蓄能模块，其中充放电模块在存在过压时充电，并向蓄能模块放电使蓄能模块充电，蓄能模块在存在欠压时将存储的电能并入断路器出线侧以向负载供电。本发明可在线路出现欠压时对负载进行供电，具有使用方便的优点。

Description

一种电子式断路器

技术领域

本发明涉及断路器领域，具体是一种电子式断路器。

背景技术

电子式断路器中一般设置有控制器、电流采集单元、电压采集单元、温度采集单元、电子开关，其中电流采集单元采集火线的电流信息，电压采集单元采集火线、零线之间电压信息，温度采集单元采集火线的温度信息，电流采集单元、电压采集单元、温度采集单元分别与控制器的信号输入端连接，电子开关接入火线、零线的进、出线端子之间，电子开关的控制端与控制器的信号输出端连接。当电流采集单元采集到短路电流信号时，或者电压采集单元采集到欠压或过压信号时，或者温度采集单元采集到由于过载造成的高温信号时，控制器使电子开关断开，由此切断线路。现有的电子式断路器在过压、欠压时均是关断的，不具备利用过压时能量在欠压时进行供电的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子式断路器，以解决现有技术电子式断路器在欠压保护时无法进行供电的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电子式断路器，包括连接断路器火线进、出线端子的火线连接线，连接断路器零线进、出线端子的零线连接线，连接断路器地线进、出线端子的地线连接线，以及集成于断路器内部的控制器，所述火线连接线配置有电流互感器、温度传感器，火线连接线和零线连接线之间设置第一电压互感器，电流互感器、第一电压互感器、温度传感器分别与控制器的信号输入端连接，所述火线连接线、零线连接线中分别接入有总控电子开关，总控电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接，还包括充放电模块、蓄能模块，其中：

充放电模块包括整流桥模块、超级电容组，所述整流桥模块的一个输入端通过充电控制电子开关连接至火线进线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线，整流桥模块的另一个输入端连接至零线进线端子与对应总控电子开关之间的零线连接线，整流桥模块的两个输出端分别与超级电容组的两端一一对应连接，所述超级电容组由多个超级电容和电容充电控制电子开关构成，每个超级电容分别各自串联电容充电控制电子开关后再相互并联，各个电容充电控制电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接；

蓄能模块包括蓄电池组、逆变模块，充放电模块中的超级电容组中，每个超级电容与其对应的电容充电控制电子开关之间分别各自引出导线连接有电容放电控制电子开关后，再共接至蓄电池组一端，由各个电容放电控制电子开关构成放电控制电子开关，且每个电容放电控制电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接，各个超级电容的另一端与蓄电池组另一端连接，蓄电池组两端还分别与逆变模块的两个输入端连接，且蓄电池组其中一端与逆变模块对应输入端之间连接有供电控制电子开关，逆变模块的一个输出端连接至火线出线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线，逆变模块的另一个输出端连接至零线出线端子与对应总控电子开关之间零线连接线；

所述控制器的信号输出端分别与充电控制电子开关、供电控制电子开关的控制端连接。

进一步的，所述充放电模块中，整流桥模块的两个输入端之间还连接有第二电压互感器，第二电压互感器与控制器的信号输入端连接。

进一步的，还包括电流采样放大模块、电压采样放大模块，所述电流互感器通过电流采样放大模块连接控制器的信号输入端，第一电压互感器、第二电压互感器分别通过电压采样放大模块连接控制器的信号输入端。

进一步的，超级电容组中，每个超级电容分别配置有电量检测单元，各个电量检测单元分别与控制器的信号输入端连接。

进一步的，还包括交流稳压模块，所述逆变模块的输出端与交流稳压模块的输入端连接，交流稳压模块的输出端分别与火线出线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线、零线出线端子与对应总控电子开关之间的零线连接线连接，所述控制器的信号输出端与交流稳压模块的控制端连接。

本发明中，电流互感器采集的信号送入控制器，控制器基于电流互感器采集的信号判断是否存在短路电流，若存在则控制器控制总控电子开关关断，以断开断路器进、出线端子之间线路。

本发明中，温度传感器采集的信号送入控制器，控制器基于温度传感器采集的信号判断是否存在由于过载造成的高温，若存在过载则控制器控制总控电子开关关断，以断开断路器进、出线端子之间线路。

本发明中，第一电压互感器采集的电压信号送入至控制器，当出现过压时控制器控制总控电子开关关断，从而断开进、出线端子之间线路。同时控制器控制充电控制电子开关导通，使进线侧的过压经过整流桥模块转换为直流后向超级电容组充电。

超级电容组中每个超级电容均配置电量检测单元，每个超级电容分别串联电容充电控制电子开关，并且各个超级电容分别各自通过电容放电控制电子开关共接后连接蓄能模块的蓄电池组。由此控制器根据每个超级电容的电量控制其对应的电容充电控制电子开关、电容放电控制电子开关的导通和关断，当一个超级电容充满电后断开其对应的电容充电控制电子开关，并使其对应的电容放电控制电子开关导通，由此使该超级电容所在的支路向蓄电池组供电，使蓄电池组充电。通过控制器可实现多个超级电容支路的交替充放电，以吸收过压能量并蓄能于蓄电池组。

存在过压时，第二电压互感器采集的信号送入至控制器，控制器根据第二电压互感器采集的信号判断过压是否持续，若过压结束则控制器使充电控制电子开关断开，并使总控电子开关导通，以使断路器恢复正常工作。

第一电压互感器采集的电压信号送入至控制器，当控制器判断出现欠压时，控制器控制总控电子开关关断，从而断开进、出线端子之间线路。同时控制器控制供电控制电子开关导通，使蓄电池组的电压经逆变模块逆变为交流后，再经交流稳压模块稳压后，并网至断路器的出线侧，以在欠压保护时作为电源持续向负载供电。

与现有技术相比，本发明可在线路出现过压时存储过压能量，并在线路出现欠压时利用存储的过压能量对负载进行供电，具有使用方便的优点。

附图说明

图1是本发明结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种电子式断路器，包括连接断路器火线进、出线端子的火线连接线L，连接断路器零线进、出线端子的零线连接线N，连接断路器地线进、出线端子的地线连接线PE，以及集成于断路器内部的控制器U1，火线连接线L配置有电流互感器CT、温度传感器T，火线连接线和零线连接线之间设置第一电压互感器PT1，电流互感器CT、第一电压互感器PT1、温度传感器T分别与控制器U1的信号输入端连接，由电流互感器CT采集火线连接线L的电流，由第一电压互感器PT1采集火线连接线L和零线连接线N之间电压，并由温度传感器T采集火线处的温度，采集的电流、电压、温度分别送入至控制器U1。

火线连接线L、零线连接线N中分别接入有总控电子开关SCR1，总控电子开关SCR1的控制端分别与控制器U1的信号输出端连接，由控制器U1基于采集的电压、电流、温度控制总控电子开关SCR1的导通和关断，以实现过压、欠压、短路、过载保护。

本发明还包括充放电模块、蓄能模块，其中：

充放电模块包括整流桥模块D、超级电容组，整流桥模块D的一个输入端通过充电控制电子开关SCR2连接至火线进线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线L，整流桥模块D的另一个输入端连接至零线进线端子与对应总控电子开关之间的零线连接线N，整流桥模块D的两个输出端分别与超级电容组的两端一一对应连接。充电控制电子开关SCR2的控制端与控制器U1的信号输出端连接。

整流桥模块D的两个输入端之间还连接有第二电压互感器PT2，第二电压互感器PT2与控制器U1的信号输入端连接，由第二电压互感器PT2采集整流桥模块D进线侧的电压并送入控制器U1。

蓄能模块包括蓄电池组BATTERY、逆变模块UC、交流稳压模块SVC，充放电模块中的超级电容组一端通过放电控制电子开关与蓄电池组BATTERY一端连接，超级电容组另一端与蓄电池组BATTERY另一端连接，蓄电池组BATTERY两端还分别与逆变模块UC的两个输入端连接，且蓄电池组BATTERY其中一端与逆变模块UC对应输入端之间连接有供电控制电子开关SCR3，供电控制电子开关SCR3的控制端与控制器U1的信号输出端连接。逆变模块UC的输出端与交流稳压模块SVC的输入端连接，交流稳压模块SVC的输出端分别与火线出线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线L、零线出线端子与对应总控电子开关之间的零线连接线N连接，控制器U1的信号输出端与交流稳压模块SVC的控制端连接。

本发明中，电流互感器CT通过电流采样放大模块U2连接控制器U1的信号输入端，第一电压互感器PT1、第二电压互感器PT2分别通过电压采样放大模块U3连接控制器U1的信号输入端。

本发明中，超级电容组由多个超级电容C构成，每个超级电容C分别各自串联电容充电控制电子开关SCR4后再相互并联构成超级电容组，各个电容充电控制电子开关SCR4的控制端分别与控制器U1的信号输出端连接。超级电容组中，每个超级电容C分别配置有电量检测单元，各个电量检测单元分别与控制器U1的信号输入端连接。超级电容组中，每个超级电容C与其对应的电容充电控制电子开关SCR4之间分别各自引出导线连接有电容放电控制电子开关SCR5后，再共接至蓄电池组BATTERY的一端，由各个电容放电控制电子开关SCR5构成放电控制电子开关，且每个电容放电控制电子开关SCR5的控制端分别与控制器的信号输出端连接。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种电子式断路器，包括连接断路器火线进、出线端子的火线连接线，连接断路器零线进、出线端子的零线连接线，连接断路器地线进、出线端子的地线连接线，以及集成于断路器内部的控制器，所述火线连接线配置有电流互感器、温度传感器，火线连接线和零线连接线之间设置第一电压互感器，电流互感器、第一电压互感器、温度传感器分别与控制器的信号输入端连接，所述火线连接线、零线连接线中分别接入有总控电子开关，总控电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接，其特征在于：还包括充放电模块、蓄能模块，其中：

充放电模块包括整流桥模块、超级电容组，所述整流桥模块的一个输入端通过充电控制电子开关连接至火线进线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线，整流桥模块的另一个输入端连接至零线进线端子与对应总控电子开关之间的零线连接线，整流桥模块的两个输出端分别与超级电容组的两端一一对应连接，所述超级电容组由多个超级电容和电容充电控制电子开关构成，每个超级电容分别各自串联电容充电控制电子开关后再相互并联，各个电容充电控制电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接；所述充放电模块中，整流桥模块的两个输入端之间还连接有第二电压互感器，第二电压互感器与控制器的信号输入端连接；

蓄能模块包括蓄电池组、逆变模块，充放电模块中的超级电容组中，每个超级电容与其对应的电容充电控制电子开关之间分别各自引出导线连接有电容放电控制电子开关后，再共接至蓄电池组一端，由各个电容放电控制电子开关构成放电控制电子开关，且每个电容放电控制电子开关的控制端分别与控制器的信号输出端连接，各个超级电容的另一端与蓄电池组另一端连接，蓄电池组两端还分别与逆变模块的两个输入端连接，且蓄电池组其中一端与逆变模块对应输入端之间连接有供电控制电子开关，逆变模块的一个输出端连接至火线出线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线，逆变模块的另一个输出端连接至零线出线端子与对应总控电子开关之间零线连接线；

所述控制器的信号输出端分别与充电控制电子开关、供电控制电子开关的控制端连接；

第一电压互感器采集的电压信号送入至控制器，当出现过压时控制器控制总控电子开关关断，从而断开进、出线端子之间线路；同时控制器控制充电控制电子开关导通，使进线侧的过压经过整流桥模块转换为直流后向超级电容组充电；

存在过压时，第二电压互感器采集的信号送入至控制器，控制器根据第二电压互感器采集的信号判断过压是否持续，若过压结束则控制器使充电控制电子开关断开，并使总控电子开关导通，以使断路器恢复正常工作；

第一电压互感器采集的电压信号送入至控制器，当控制器判断出现欠压时，控制器控制总控电子开关关断，从而断开进、出线端子之间线路；同时控制器控制供电控制电子开关导通，使蓄电池组的电压经逆变模块逆变为交流后，再经交流稳压模块稳压后，并网至断路器的出线侧，以在欠压保护时作为电源持续向负载供电。

2.根据权利要求1所述的一种电子式断路器，其特征在于：还包括电流采样放大模块、电压采样放大模块，所述电流互感器通过电流采样放大模块连接控制器的信号输入端，第一电压互感器、第二电压互感器分别通过电压采样放大模块连接控制器的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的一种电子式断路器，其特征在于：超级电容组中，每个超级电容分别配置有电量检测单元，各个电量检测单元分别与控制器的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种电子式断路器，其特征在于：还包括交流稳压模块，所述逆变模块的输出端与交流稳压模块的输入端连接，交流稳压模块的输出端分别与火线出线端子与对应总控电子开关之间的火线连接线、零线出线端子与对应总控电子开关之间的零线连接线连接，所述控制器的信号输出端与交流稳压模块的控制端连接。

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