CN113612195B - 一种剩余电流保护装置、电子设备及信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种剩余电流保护装置、电子设备及信号控制方法，属于电子技术领域。该保护装置包括第一、第二剩余电流保护模块以及控制模块，第一剩余电流保护模块用于对第一剩余电流信号进行感应并对感应到的第一剩余电流信号进行信号预处理；第二剩余电流保护模块用于第二剩余电流信号进行感应并对感应到的第二剩余电流信号进行信号预处理以及对第二剩余电流信号的频率进行检测；控制模块用于将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，输出脱扣信号。该剩余电流保护装置能对较高频和低频的漏电电流分别进行保护测量，具有敏感度高的优点。

Description

一种剩余电流保护装置、电子设备及信号控制方法

技术领域

本申请属于电子技术领域，具体涉及一种剩余电流保护装置、电子设备及信号控制方法。

背景技术

随着新能源汽车的增多，充电桩的安全问题也随之出现，其中最受关注的无疑是充电桩的漏电防护及其供电安全性问题。国内充电桩市场目前大多通过配套安装传统的AC型或A型剩余电流保护装置，实现充电桩的基础漏电安全防护，但是传统的AC型或A型剩余电流保护装置无法监测出充电桩系统产生的直流脉动、高频脉动、以及平滑直流剩余电流波形，致使近年来，由于漏电原因引起充电桩起火事件屡有发生，已威胁到了人们的生命财产安全。

发明内容

鉴于此，本申请的目的在于提供一种剩余电流保护装置、电子设备及信号控制方法，以改善现有剩余电流保护装置对剩余电流的敏感度差的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种剩余电流保护装置，包括：第一剩余电流保护模块、第二剩余电流保护模块以及控制模块；第一剩余电流保护模块，用于对主回路L线和N线的频率低于第一预设阈值的第一剩余电流信号进行感应，并对感应到的第一剩余电流信号进行信号预处理；第二剩余电流保护模块，用于对主回路L线和N线的频率不低于所述第一预设阈值的第二剩余电流信号进行感应，并对感应到的第二剩余电流信号进行信号预处理以及对感应到的第二剩余电流信号的频率进行检测；控制模块分别与所述第一剩余电流保护模块和所述第二剩余电流保护模块连接，用于将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与所述第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，当所述预处理后的第一剩余电流信号的值大于所述第二预设阈值时，或者，当所述预处理后的第二剩余电流信号的值大于所述第三预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态，所述第二剩余电流信号的频率不同对应的第三预设阈值也不同。本申请实施例中，利用第一剩余电流保护模块对频率低于第一预设阈值的第一剩余电流信号进行感应，利用第二剩余电流保护模块对频率不低于第一预设阈值的第二剩余电流信号进行感应，使得该剩余电流保护装置能对较高频和低频的漏电电流分别进行保护测量，具有敏感度高的优点；同时通过对第二剩余电流信号的频率进行检测，使得在判断时，选择第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值作为基准，能提高判断结果的准确性，避免误操作。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一剩余电流保护模块包括：磁调制式电流互感器、信号跟随电路、激磁电路以及第一信号调理电路；磁调制式电流互感器，用于对主回路L线和N线的所述第一剩余电流进行感应，输出所述第一剩余电流信号；信号跟随电路，与所述磁调制式电流互感器电连接，所述信号跟随电路用于使所述第一剩余电流信号不失真；激磁电路，分别与所述磁调制式电流互感器和所述信号跟随电路电连接，所述激磁电路用于产生一个方波信号，并作用于所述磁调制式电流互感器使所述磁调制式电流互感器处于正负饱和状态，从而使所述磁调制式电流互感器产生承载所述第一剩余电流信号的载体信号，所述载体信号的频率大于所述第一预设阈值；第一信号调理电路，与所述磁调制式电流互感器连接，用于从承载所述第一剩余电流信号的载体信号中获取所述第一剩余电流信号，并对所述第一剩余电流信号进行预处理。本申请实施例中，利用信号跟随电路使第一剩余电流信号不失真，以增加信号的稳定性，同时，利用激磁电路产生一个方波信号，并作用于磁调制式电流互感器使磁调制式电流互感器处于正负饱和状态，从而使磁调制式电流互感器产生承载第一剩余电流信号的载体信号，减少第一剩余电流信号在传输过程中的干扰。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述信号跟随电路包括：运放器，所述运放器的放大比例系数为1；所述运放器的同相输入端与所述磁调制式电流互感器连接，所述运放器的反相输入端与所述运放器的输出端连接，所述运放器的输出端与所述激磁电路连接，所述运放器的同相输入端还经一电阻接地。本申请实施例中，采用放大比例系数为1的运放器来构成信号跟随电路，从而在实现其效果的同时能有效降低成本。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述激磁电路包括：比较器；所述比较器的第一输入端经第一电阻与所述信号跟随电路连接，所述比较器的第二输入端经第二电阻接地，所述比较器的第二输入端还经第三电阻与所述比较器的输出端连接，所述比较器的输出端还经第四电阻与所述磁调制式电流互感器连接。本申请实施例中，采用比较器这种结构简单、成本低廉的器件来构成激磁电路，能在实现其效果的同时能有效降低成本。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一信号调理电路包括：低通滤波单元以及信号抬升单元；低通滤波单元，用于对承载所述第一剩余电流信号的载体信号进行滤波，从中获得所述第一剩余电流信号；信号抬升单元，用于将所述第一剩余电流信号进行信号整体抬升。本申请实施例中，利用信号抬升单元将第一剩余电流信号进行信号整体抬升，在不改变第一剩余电流信号的整体波形的情况下，使其能有效被控制模块识别到，以保证方案的可靠性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第二剩余电流保护模块包括：剩余电流互感器、第二信号调理电路以及检频电路；剩余电流互感器，用于对主回路L线和N线的所述第二剩余电流进行感应，输出所述第二剩余电流信号；第二信号调理电路，用于对所述第二剩余电流信号进行预处理；检频电路，用于对所述第二剩余电流信号的频率进行检测，并将检测到的频率输出给所述控制模块。本申请实施例中，利用剩余电流互感器来对第二剩余电流进行感应，利用第二信号调理电路来进行预处理，以减少信号干扰，利用检频电路对第二剩余电流信号的频率进行检测，使得在判断时，选择第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值作为基准，能提高判断结果的准确性，避免误操作。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述检频电路包括：放大单元以及开关管；放大单元，用于对所述第二剩余电流信号进行信号放大并输出；开关管，所述开关管的第一端与所述放大单元的输出端连接，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端经一上拉电阻与电源连接，所述开关管的第三端与所述控制模块连接。本申请实施例中，通过放大单元将剩余电流互感器检测到的信号进行放大，之后控制开关管的通断，从而产生相应频率的方波信号，再输入控制模块从而得到方波信号的频率信息，其中，不同频率的第二剩余电流信号对应的开关管的通断频率不同，从而产生的方波信号的频率不同，这样便可实现对第二剩余电流信号的频率检测。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第二信号调理电路包括：低通滤波单元以及信号抬升单元；低通滤波单元，用于滤除所述第二剩余电流信号中频率高于第四预设阈值的信号，所述第四预设阈值大于所述第一预设阈值；信号抬升单元，用于将滤波后的所述第二剩余电流信号进行整体信号抬升。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：脱扣装置和如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的剩余电流保护装置，所述剩余电流保护装置和所述脱扣装置电连接，所述剩余电流保护装置用于对主回路L线和N线的剩余电流进行感应，当感应到的剩余电流大于预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制所述脱扣装置处于脱扣状态。

第三方面，本申请实施例还提供了一种信号控制方法，所述方法包括：对主回路L线和N线的频率低于第一预设阈值的第一剩余电流信号进行采样，以及对主回路L线和N线的频率不低于所述第一预设阈值的第二剩余电流信号进行采样，并对所述第二剩余电流信号的频率进行检测；分别对所述第一剩余电流信号和所述第二剩余电流信号进行预处理；将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与所述第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，所述第二剩余电流信号的频率不同对应的第三预设阈值也不同；当所述预处理后的第一剩余电流信号的值大于所述第二预设阈值时，或者，当所述预处理后的第二剩余电流信号的值大于所述第三预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1示出了本申请实施例提供的一种剩余电流保护装置的结构框图。

图2示出了本申请实施例提供的一种第一剩余电流保护模块的结构框图。

图3示出了本申请实施例提供的一种磁调制式电流互感器、信号跟随电路与激磁电路依次连接的电路示意图。

图4示出了本申请实施例提供的一种第二剩余电流保护模块的结构框图。

图5示出了本申请实施例提供的一种检频电路的电路原理图。

图6示出了本申请实施例提供的一种剩余电流保护装置的原理示意图。

图7示出了本申请实施例提供的一种信号控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

鉴于现有的AC型或A型剩余电流保护装置存在的问题，本申请实施例提供了一种全新的剩余电流保护装置，该剩余电流保护装置对20kHz以下的正弦交流剩余电流能够提供有效的保护措施，能对较高频和低频的漏电电流分别进行保护测量，具有敏感度高，可靠性良好，体积小的优点。

下面将结合图1对本申请实施例提供的剩余电流保护装置进行说明。该剩余电流保护装置包括：控制模块、第一剩余电流保护模块以及第二剩余电流保护模块。控制模块分别与第一剩余电流保护模块和第二剩余电流保护模块连接。该剩余电流保护装置用于对主回路L线和N线的剩余电流进行感应，当感应到的剩余电流大于预设阈值时，输出脱扣信号，脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。

其中，第一剩余电流保护模块，用于对主回路L线和N线的频率低于第一预设阈值(如600Hz)的第一剩余电流信号进行感应，并对感应到的第一剩余电流信号进行信号预处理，如滤波、信号抬升等处理。该第一剩余电流保护模块可以检测脉动直流等剩余电流信号。

第二剩余电流保护模块，用于对主回路L线和N线的频率不低于第一预设阈值(如600Hz)的第二剩余电流信号进行感应，并对感应到的第二剩余电流信号进行信号预处理，如滤波、信号抬升等处理；以及对感应到的第二剩余电流信号的频率进行检测。预处理后的第二剩余电流信号的频率为位于第一预设阈值与第四预设阈值之间，且包含两端点，例如，位于600Hz-20kHz之间。需要说明的是，第一预设阈值并不限于600Hz，第四预设阈值并不限于20kHz。

控制模块，用于将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，当预处理后的第一剩余电流信号的值大于第二预设阈值时，或者，当预处理后的第二剩余电流信号的值大于第三预设阈值时，输出脱扣信号，脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。

其中，第二预设阈值以及第三预设阈值为事先根据需要，依靠经验设定的阈值，如第二预设阈值t为＜155，第三预设阈值可以有多个，例如对于600Hz-20kHz的信号来说，可以将其分成8个频段信号，如600Hz-2kHz、2kHz-3kHz、3kHz-4kHz、4kHz-5kHz、5kHz-6kHz、6kHz-7kHz、7kHz-10kHz、10kHz-20kHz8个频段，不同频段对应一个第三预设阈值，且不同频段对应的第三预设阈值不同，例如600Hz-2kHz对应的第三预设阈值t为≥155且＜230，2kHz-3kHz对应的第三预设阈值t为＞＝230且t＜260，4kHz-5kHz对应的第三预设阈值t为≥260且t＜320，5kHz-6kHz对应的第三预设阈值t为≥320且t＜400，6kHz-7kHz对应的第三预设阈值t为≥400且t＜600，7kHz-10kHz对应的第三预设阈值t为≥600且t＜1000，10kHz-20kHz对应的第三预设阈值t为≥1000。

上述所示例的阈值是以剩余电流信号经过运算转换(例如将单位伏特(v)转换为毫伏(mv)也即，放大一千倍)后所得的值为依据，进行设定的。此时，控制模块在将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，或者，将预处理后的第二剩余电流信号的值与第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较时，可以对预处理后的第一剩余电流信号的值以及预处理后的第二剩余电流信号的值进行运算转换，例如将剩余电流信号的单位从伏特(v)转换为毫伏(mv)也即，放大一千倍，然后再进行比较。当然，在进行运算转换时，并不限于上述的单位转换，可以是对其放大或缩小指定倍数，只要在设定阈值与后续处理时保持一致即可。

需要说明的是，对于600Hz-20kHz的信号来说，可以分成更多的频段，如10个频段，因此不能将上述的分成8个频段以及每个频段的具体数值理解成是对本申请的限制。

通过对第二剩余电流信号的频率进行检测，使得在进行判断的时候，选取与第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值，第二剩余电流信号的频率不同对应的第三预设阈值也不同，第三预设阈值不再是固定的阈值，而是随着第二剩余电流信号的频率变化而变化，从而能提高方案的准确性。

其中，控制模块可以包含处理器，该处理器是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

其中，第一剩余电流保护模块利用磁调制技术使得能对频率低于第一预设阈值，如600Hz的第一剩余电流信号进行感应，使得该剩余电流保护装置的保护范围更大。如图2所示，第一剩余电流保护模块包括：磁调制式电流互感器、信号跟随电路、激磁电路以及第一信号调理电路。磁调制式电流互感器分别与信号跟随电路、激磁电路以及第一信号调理电路连接，信号跟随电路与激磁电路连接，第一信号调理电路与控制模块连接。

磁调制式电流互感器，用于对主回路L线和N线的第一剩余电流进行感应，输出第一剩余电流信号。该磁调制式电流互感器可以检测脉动直流等剩余电流信号。

信号跟随电路与磁调制式电流互感器电连接，信号跟随电路用于使第一剩余电流信号不失真，利用信号跟随电路来增加信号的稳定性，以此正佳信号检测的可靠性。

一种可选实施方式下，信号跟随电路包括：运放器。运放器的放大比例系数为1，也即运放器的输入信号等于输出信号；运放器的同相输入端与磁调制式电流互感器连接，运放器的反相输入端与运放器的输出端连接，运放器的输出端与激磁电路连接，运放器的同相输入端还经一电阻接地。通过采用放大比例系数为1的运放器来增加信号的稳定性，以保证第一剩余电流信号在传输过程中不失真。此外，信号跟随电路也可以是包括缓冲器，缓冲器的输入端与磁调制式电流互感器连接，缓冲器的输出端与激磁电路连接。

激磁电路分别与磁调制式电流互感器和信号跟随电路电连接，激磁电路用于产生一个方波信号，并作用于磁调制式电流互感器使磁调制式电流互感器处于正负饱和状态，从而使磁调制式电流互感器产生承载第一剩余电流信号的载体信号，载体信号的频率大于第一预设阈值。

一种可选实施方式下，激磁电路包括：比较器。比较器的第一输入端经第一电阻R1与信号跟随电路连接，比较器的第二输入端经第二电阻R2接地，比较器的第二输入端还经第三电阻R3与比较器的输出端连接，比较器的输出端还经第四电阻R4与磁调制式电流互感器连接。其中，第一输入端可以是同相输入端，也可以是反相输入端。

为了便于理解，结合图3所示的电路图对激磁电路的原理进行说明。当剩余电流保护装置未上电时，信号跟随电路输入端的电压Vtep1为零，此时激磁电路中的比较器的第一输入端的电压V1为零，激磁电路的输出端的电压Vs为零，当剩余电流保护装置上电时，比较器的第一输入端的电压V1不为零，比较器的第二输入端的电压Vth为其输出端电压Vs的分压，即为Vs.R2/(R2+R3)。其中，V1的波形与Vtep1的波形相似为一个三角波信号，Vs的波形与Vth的波形相似，为一个方波信号。这样，比较器就会输出一个方波信号，作用于磁调制式电流互感器，从而使磁调制式电流互感器处于正负饱和状态，当磁调制式电流互感器的线圈感应出对称的剩余电流(为正弦波信号)时，磁调制式电流互感器会产生承载第一剩余电流信号的载体信号(也称为偏置电流信号)，载体信号的频率大于第一预设阈值。其中，Ip为激磁电路作用于磁调制式电流互感器的电流，Vtep1为载体信号与第一剩余电流信号作为整体对应的电压。需要说明的是，由于电阻的存在，电流信号在传输过程中会以电压信号的形式表现出来。

第一信号调理电路，与磁调制式电流互感器连接，用于从承载第一剩余电流信号的载体信号中获取第一剩余电流信号，并对第一剩余电流信号进行预处理。也即图3中的Vtep1即为输入第一信号调理电路的输入信号。

可选地，第一信号调理电路包括：低通滤波单元和抬升电路。低通滤波单元用于对承载第一剩余电流信号的载体信号进行滤波，从中获得第一剩余电流信号，也即将载体信号从输入信号中进行滤波，从而得到第一剩余电流信号。其中，低通滤波单元包含低通滤波器，如巴特沃斯低通滤波器，用于滤除频率超过第一预设阈值的信号。

由于第一剩余电流信号比较小，控制模块可能无法获取到该信号，因此可以利用一个信号抬升单元将第一剩余电流信号进行信号整体抬升，例如，信号抬升单元产生一个电压为1.65V的电压作用于第一剩余电流信号上，使得第一剩余电流信号的整体电压抬升1.65V。由于电阻的存在电流信号在传输过程中会以电压信号的形式表现出来，也即第一剩余电流信号在传输过程中表现为电压信号，假设该电压信号的幅值范围为-0.3V-0.4V，经过信号抬升单元抬升后，其幅值范围为1.35V-2.05V，这样控制模块便可获取到该信号。其中，信号抬升单元可以是采用现有的用于抬升电压信号的电路或器件。

需要说明的是，又一种实施方式下，第一剩余电流保护模块也可以不包含信号跟随电路，在该种实施方式下，第一剩余电流保护模块包括：磁调制式电流互感器、激磁电路以及第一信号调理电路，此时，激磁电路的直接与磁调制式电流互感器连接。因此，不能将上述图2所示的结构理解成是对第一剩余电流保护模块的限制。

其中，可选地，如图4所示，第二剩余电流保护模块包括：剩余电流互感器、第二信号调理电路以及检频电路。第二信号调理电路以及检频电路均为剩余电流互感器连接，以及第二信号调理电路以及检频电路均为控制模块连接。

剩余电流互感器，用于对主回路L线和N线的所述第二剩余电流进行感应，输出第二剩余电流信号。该剩余电流互感器为非磁调制式电流互感器为一般的电流互感器。该剩余电流互感器检测的是正弦剩余电流信号。

第二信号调理电路，用于对第二剩余电流信号进行预处理，预处理后的第二剩余电流信号的频率为位于第一预设阈值与第四预设阈值之间，且包含两端点，例如，位于600Hz-20kHz之间。

可选地，第二信号调理电路包括：低通滤波单元以及信号抬升单元。低通滤波单元，用于滤除第二剩余电流信号中频率高于第四预设阈值，如20kHz的信号，第四预设阈值如20kHz大于第一预设阈值如600Hz。其中，低通滤波单元包含低通滤波器，如巴特沃斯低通滤波器，用于滤除频率超过第四预设阈值的信号。

信号抬升单元，用于将滤波后的第二剩余电流信号进行整体信号抬升。由于第二剩余电流信号比较小，控制模块可能无法获取到该信号，因此可以利用一个信号抬升单元将第二剩余电流信号进行信号整体抬升，例如，信号抬升单元产生一个电压为1.65V的电压作用于第二剩余电流信号上，使得第二剩余电流信号的整体电压抬升1.65V。由于电阻的存在电流信号在传输过程中会以电压信号的形式表现出来，也即第二剩余电流信号在传输过程中表现为电压信号，假设该电压信号的幅值范围为-0.2V-0.3V，经过信号抬升单元抬升后，其幅值范围为1.45V-1.95V，这样控制模块便可获取到该信号。其中，信号抬升单元可以是采用现有的用于抬升电压信号的电路或器件。

检频电路用于对第二剩余电流信号的频率进行检测，并将检测到的频率输出给控制模块。可选地，检频电路包括：放大单元、开关管。放大单元，用于对第二剩余电流信号进行信号放大并输出。开关管的第一端与放大单元的输出端连接，开关管的第二端接地，开关管的第三端经一上拉电阻与电源连接，开关管的第三端与控制模块连接。通过放大单元将剩余电流互感器检测到的电压(电流信号在传输过程中会以电压信号的形式表现出来)进行放大，之后控制开关管的通断，从而产生相应频率的方波信号，再输入控制模块从而得到方波信号的频率信息。其中，不同频率的第二剩余电流信号对应的开关管的通断频率不同，从而产生的方波信号的频率不同。

其中，放大单元可以采用目前常用的放大电路实现，如运放电路、三极管放大电路、MOS管放大电路等。

其中，开关管可以是MOS管也可以是三极管。而MOS管可以是N型MOS管，也可以是P型MOS管，同理，三极管可以是PNP型三极管，也可以是NPN型三极管。其中，N型MOS管与NPN型三极管的类似，均为高电平导通，P型MOS管与PNP型三极管类似，均为低电平导通。

一种实施方式下，检频电路的电路原理图，如图5所示。在图5所示的示意图中放大单元包括放大器、第五电阻、第六电阻。开关管为N型MOS管，此时，开关管的第一端为栅极、开关管的第二端为源极、开关管的第三端为漏级。若开关管为P型开关管，此时，开关管的第一端为栅极、开关管的第二端为漏级、开关管的第三端为源极。其中，图5中的Vtep2即为第二剩余电流信号对应的电压，F1为输入控制模块的频率信息。

需要说明的是，一种实施方式下，第二剩余电流保护模块还可以包括一用于保证信号不失真的信号跟随电路，该信号跟随电路位于剩余电流互感器与第二信号调理电路之间，因此，不能将图4所示的结构理解成是对第二剩余电流保护模块的限制。

为了便于理解上述剩余电流保护装置的原理，下面结合图6对其进行简单说明。600Hz以下的第一剩余电流采样信号以及600Hz以上的第二剩余电流采样信号分别经过低通滤波和信号抬升预处理后，输入控制模块进行周期性的信号采样；同时，控制模块接收检频电路对第二剩余电流信号的频率进行检测所得的频率F1，控制模块将采样的频率信号F1进行分类，选取与频率信号F1对应的第三预设阈值，将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与对应的第三预设阈值进行比较，当预处理后的第一剩余电流信号的值大于第二预设阈值时，或者，当预处理后的第二剩余电流信号的值大于第三预设阈值时，输出脱扣信号，脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供的了一种电子设备，包括：脱扣装置和上述的剩余电流保护装置。剩余电流保护装置和脱扣装置电连接，剩余电流保护装置用于对主回路L线和N线的剩余电流进行感应，当感应到的剩余电流大于预设阈值时，输出脱扣信号，脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。

其中，脱扣装置可以为市面上常用的用于控制电路断电的装置，如空气开关。该电子设备可以是充电桩或者可以是其他设备。

需要说明的是，本申请实施例提供的电子设备实施例中的剩余电流保护装置，其实现原理及产生的技术效果与前述剩余电流保护装置实施例相同，电子设备实施例中未介绍部分，请参阅前述剩余电流保护装置中关于剩余电流保护装置的描述。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种信号控制方法，下面将结合图7，对本申请实施例提供的信号控制方法进行说明。

S1：对主回路L线和N线的频率低于第一预设阈值的第一剩余电流信号进行采样，以及对主回路L线和N线的频率不低于所述第一预设阈值的第二剩余电流信号进行采样，并对所述第二剩余电流信号的频率进行检测。

例如，对主回路L线和N线的频率低于600Hz的第一剩余电流信号进行采样，以及对主回路L线和N线的频率不低于600Hz的第二剩余电流信号进行采样，并对第二剩余电流信号的频率进行检测。

一种可选实施方式下，可以是利用剩余电流保护装置中的第一剩余电流保护模块对第一剩余电流信号进行采样，利用第二剩余电流保护模块对第二剩余电流信号进行采样，并对其进行频率检测。

S2：分别对所述第一剩余电流信号和所述第二剩余电流信号进行预处理。

其中，对第一剩余电流信号进行预处理可以是滤波和信号抬升处理，对第二剩余电流信号进行预处理可以是滤波和信号抬升处理，如滤除频率大于20kHz以上的信号，从而得到信号频率为600Hz-20kHZ的信号。

S3：将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与所述第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，所述第二剩余电流信号的频率不同对应的第三预设阈值也不同。

S4：当所述预处理后的第一剩余电流信号的值大于所述第二预设阈值时，或者，当所述预处理后的第二剩余电流信号的值大于所述第三预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。

需要说明的是，本申请实施例提供的方法实施例，其实现原理及产生的技术效果与前述剩余电流保护装置实施例相同，方法实施例中未介绍部分，请参阅前述剩余电流保护装置中关于剩余电流保护装置的描述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种剩余电流保护装置，其特征在于，包括：

第一剩余电流保护模块，用于对主回路L线和N线的频率低于第一预设阈值的第一剩余电流信号进行感应，并对感应到的第一剩余电流信号进行信号预处理；

第二剩余电流保护模块，用于对主回路L线和N线的频率不低于所述第一预设阈值的第二剩余电流信号进行感应，并对感应到的第二剩余电流信号进行信号预处理以及对感应到的第二剩余电流信号的频率进行检测；

以及控制模块，分别与所述第一剩余电流保护模块和所述第二剩余电流保护模块连接，用于将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与所述第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，当所述预处理后的第一剩余电流信号的值大于所述第二预设阈值时，或者，当所述预处理后的第二剩余电流信号的值大于所述第三预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态，所述第二剩余电流信号的频率不同对应的第三预设阈值也不同；

其中，所述第二剩余电流保护模块包括：

剩余电流互感器，用于对主回路L线和N线的所述第二剩余电流进行感应，输出所述第二剩余电流信号；

第二信号调理电路，用于对所述第二剩余电流信号进行预处理；

检频电路，用于对所述第二剩余电流信号的频率进行检测，并将检测到的频率输出给所述控制模块；

所述检频电路包括：放大单元以及开关管；所述开关管的第一端与所述放大单元的输出端连接，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端经一上拉电阻与电源连接，所述开关管的第三端与所述控制模块连接；所述放大单元，用于对所述第二剩余电流信号进行信号放大并输出。

2.根据权利要求1所述的剩余电流保护装置，其特征在于，所述第一剩余电流保护模块包括：

磁调制式电流互感器，用于对主回路L线和N线的所述第一剩余电流进行感应，输出所述第一剩余电流信号；

信号跟随电路，与所述磁调制式电流互感器电连接，所述信号跟随电路用于使所述第一剩余电流信号不失真；

激磁电路，分别与所述磁调制式电流互感器和所述信号跟随电路电连接，所述激磁电路用于产生一个方波信号，并作用于所述磁调制式电流互感器使所述磁调制式电流互感器处于正负饱和状态，从而使所述磁调制式电流互感器产生承载所述第一剩余电流信号的载体信号，所述载体信号的频率大于所述第一预设阈值；

第一信号调理电路，与所述磁调制式电流互感器连接，用于从承载所述第一剩余电流信号的载体信号中获取所述第一剩余电流信号，并对所述第一剩余电流信号进行预处理。

3.根据权利要求2所述的剩余电流保护装置，其特征在于，所述信号跟随电路包括：运放器，所述运放器的放大比例系数为1；

所述运放器的同相输入端与所述磁调制式电流互感器连接，所述运放器的反相输入端与所述运放器的输出端连接，所述运放器的输出端与所述激磁电路连接，所述运放器的同相输入端还经一电阻接地。

4.根据权利要求2所述的剩余电流保护装置，其特征在于，所述激磁电路包括：比较器；

所述比较器的第一输入端经第一电阻与所述信号跟随电路连接，所述比较器的第二输入端经第二电阻接地，所述比较器的第二输入端还经第三电阻与所述比较器的输出端连接，所述比较器的输出端还经第四电阻与所述磁调制式电流互感器连接。

5.根据权利要求2所述的剩余电流保护装置，其特征在于，所述第一信号调理电路包括：

低通滤波单元，用于对承载所述第一剩余电流信号的载体信号进行滤波，从中获得所述第一剩余电流信号；

信号抬升单元，用于将所述第一剩余电流信号进行信号整体抬升。

6.根据权利要求1所述的剩余电流保护装置，其特征在于，所述第二信号调理电路包括：

低通滤波单元，用于滤除所述第二剩余电流信号中频率高于第四预设阈值的信号，所述第四预设阈值大于所述第一预设阈值；

信号抬升单元，用于将滤波后的所述第二剩余电流信号进行整体信号抬升。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：脱扣装置和如权利要求1-6任一项所述的剩余电流保护装置，所述剩余电流保护装置和所述脱扣装置电连接，所述剩余电流保护装置用于对主回路L线和N线的剩余电流进行感应，当感应到的剩余电流大于预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制所述脱扣装置处于脱扣状态。

8.一种信号控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述的剩余电流保护装置，所述方法包括：

对主回路L线和N线的频率低于第一预设阈值的第一剩余电流信号进行采样，以及对主回路L线和N线的频率不低于所述第一预设阈值的第二剩余电流信号进行采样，并对所述第二剩余电流信号的频率进行检测；

分别对所述第一剩余电流信号和所述第二剩余电流信号进行预处理；

将预处理后的第一剩余电流信号的值与第二预设阈值进行比较，以及将预处理后的第二剩余电流信号的值与所述第二剩余电流信号的频率对应的第三预设阈值进行比较，所述第二剩余电流信号的频率不同对应的第三预设阈值也不同；

当所述预处理后的第一剩余电流信号的值大于所述第二预设阈值时，或者，当所述预处理后的第二剩余电流信号的值大于所述第三预设阈值时，输出脱扣信号，所述脱扣信号用于控制脱扣装置处于脱扣状态。