CN114076879B - 一种拉弧检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种拉弧检测电路，包括，控制单元和至少一路检测通道，每一路检测通道包括电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元；其中，电流检测单元用于采集系统输入的电流，并转换为电压信号提供给信号采集单元和电弧捕捉单元；信号采集单元用于接收所述电压信号，并将所述电压信号采集成采样信号后提供给控制单元；电弧捕捉单元用于接收所述电压信号，并捕捉电压信号中的脉冲信号，之后提供给控制单元；控制单元用于接收所述采样信号和所述脉冲信号，并对所述采样信号和所述脉冲信号处理，从时域和频域分析是否有拉弧产生。采用本申请的方案，可以对拉弧信号稳态和脉冲情况都能够有效监测，实现了电弧故障的有效检测。

Description

一种拉弧检测电路

技术领域

本申请涉及电气技术领域，更具体涉及拉弧检测技术领域，尤其是涉及一种拉弧检测电路。

背景技术

拉弧是指当电压超过空气的耐受力使空气电离变成导体而产生电弧的现象。而拉弧所产生的高温可能会带来很多危害，比如拉弧可能会损坏设备(例如使部件融化或碎裂等)，甚至可能会引发火灾。

近年来，光伏和储能系统发展越来越迅速，对光伏和储能系统的安全要求也越来越高，而电弧故障是电气火灾的重要因素，容易引起安全事故，因此在光伏和储能系统中必须安装电弧故障保护装置。现如今，在光伏和储能系统中，一般是通过测量线路中的特定状态参数进行判断是否发生拉弧，一旦出现拉弧，及时切断输入源灭弧，现有拉弧检测方式一般通过下面两种检测方法实现：

一是电流时域检测法，直接对电弧进行电流的时域检测是最简单的方法，这种方式是通过电弧发生时电流的幅值、电流的波形斜率或者电流连续采样的差值特征来进行判断，但这种检测方式只适用于稳定的终端负载，

二是电流频域检测法，对电弧电流的频谱大量研究发现，发生电弧时，在10K到100K频率范围内，电流的谐波分量明显增多，于是可以通过频域的角度进行分析，这种分析将采集到的电流值和电压值综合考虑，得到能量的傅里叶分解从而可以准确的判断电弧故障。可是这种检测方式也有局限性，容易造成误判。

发明内容

鉴于现有技术中具有的上述缺陷或不足，本申请提供了一种能够解决上述至少一个问题的拉弧检测电路，具体而言提供

一种拉弧检测电路，包括，控制单元和至少一路检测通道，其特征在于，每一路检测通道包括电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元；其中，所述电流检测单元用于采集系统输入的电流，并转换为电压信号提供给所述信号采集单元和所述电弧捕捉单元；所述信号采集单元用于接收所述电压信号，并将所述电压信号采集成采样信号后提供给控制单元；所述电弧捕捉单元用于接收所述电压信号，并捕捉所述电压信号中的脉冲信号，之后提供给控制单元；所述控制单元用于接收所述采样信号和所述脉冲信号，并对所述采样信号和所述脉冲信号处理，从时域和频域分析是否有拉弧产生。

在一个方案中，所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述电弧捕捉单元包括脉冲捕捉电路，所述脉冲捕捉电路包括上升沿脉冲捕捉电路、下降沿脉冲捕捉电路及逻辑或门，所述上升沿脉冲捕捉电路和所述下降沿脉冲捕捉电路并联，所述上升沿脉冲捕捉电路的输出端和所述下降沿脉冲捕捉电路的输出端分别连接所述逻辑或门的两个输入端。

在一个方案中，所述电弧捕捉单元还包括单稳态电路，所述单稳态电路连接所述辑或门的输出端，用于将捕捉的所述脉冲信号暂存延时一定时间后输出给所述控制单元。

在一个方案中，所述信号采集单元包括高通滤波模块、低通滤波模块以及放大模块，其中，

所述高通滤波模块的输入端连接所述电流检测单元的输出端，所述低通滤波模块的输入端连接所述高通滤波模块输出端，所述放大模块的输入端连接所述低通滤波模块的输出端，所述放大模块的输入端连接所述控制单元；或者，

所述低通滤波模块的输入端连接所述电流检测单元的输出端，所述高通滤波模块的输入端连接所述低通滤波模块输出端，所述放大模块的输入端连接所述高通滤波模块的输出端，所述放大模块的输入端连接所述控制单元。

在一个方案中，所述拉弧检测电路还包括通信单元，所述通信单元与所述控制单元连接，用于与外部设备通信。

在一个方案中，所述控制单元包括至少一组连接引脚，每一组连接引脚包括一个模数转换器引脚和一个中断引脚，其中，所述模数转换器引脚与一路检测通道的所述信号采集单元的输出端对应连接；所述中断引脚和所述电弧捕捉单元的输出端对应连接。

在一个方案中，所述电弧捕捉单元包括运放抬升电路，所述运放抬升电路的输入端连接所述电流检测单元的输出端，所述运放抬升电路的输出端连接脉冲捕捉电路；所述运放抬升电路用于将所述电压信号抬升一个基准电压保证采样电压所述控制单元可正常处理的范围内。

在一个方案中，所述上升沿脉冲捕捉电路包括第一比较器、第五电阻、第六电阻、第一电容和第二电容，其中，所述第五电阻一端连接运放抬升电路的输出端，另一端连接第一比较器的正输入端，第六电阻一端连接运放抬升电路的输出端,另一端连接第一比较器的负输入端，第一电容设置于第一比较器的正输入端与负输入端之间，第一比较器的负输入端通过第二电容接地。

所述下降沿脉冲捕捉电路包括第二比较器、第七电阻、第八电阻、第三电容和第四电容，其中，第八电阻一端连接运放抬升电路的输出端,另一端连接第二比较器的正输入端；第七电阻一端连接运放抬升电路的输出端,另一端连接第二比较器的负输入端；第三电容设置于第二比较器的正输入端与负输入端之间，第二比较器的正输入端通过第四电容接地。

在一个方案中，所述运放抬升电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中所述第一电阻和所述第二电阻串联后一端连接至参考电压，另一端连接至所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的正输入端连接至所述第一电阻与所述第二电阻之间；所述第一运算放大器的负输入端通过所述第三电阻接地；所述第四电阻设置于所述第一运算放大器的输出端与负输入端之间；所述第二电阻连接电流检测单元的输出端。

在一个方案中，所述电流检测单元包括霍尔电流传感器和采样电阻，其中所述霍尔电流传感器用于采集系统输入的电流，所述采样电阻用于将所述输入的电流转换为电压信号。

采用本申请的方案，可以对拉弧信号稳态和脉冲情况都能够有效监测，可以对拉弧信号的频域和时域数据同时分析，利用这些特征量，结合有效的故障电弧识别算法，就能实现电弧故障的有效检测，并提高检测精度，避免错判误判导致系统停机，提高了整个系统的可靠性与稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请一个方案拉弧检测电路的电路图；

图2为本申请另一个方案拉弧检测电路的电路图；

图3为本申请另一个方案电弧捕捉单元的电路逻辑图；

图4为本申请另一个方案电弧捕捉单元的电路图；

图5为本申请另一个方案信号采集单元的电路图；

图6为本申请另一方案拉弧检测电路的电路图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示，本申请的一种拉弧检测电路，包括控制单元和至少一路检测通道，其中，每一路检测通道包括电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元；

其中，电流检测单元用于采集系统输入的电流，并转换为电压信号提供给信号采集单元和电弧捕捉单元；

信号采集单元用于接收所述电压信号，并将所述电压信号采集成采样信号后提供给控制单元；

电弧捕捉单元用于接收所述电压信号，并捕捉所述电压信号中的脉冲信号，之后提供给控制单元；

控制单元用于接收所述采样信号和脉冲信号，并对所述采样信号和脉冲信号处理，从时域和频域分析是否有拉弧产生。

采用这样的方案，电弧捕捉单元在捕捉到电弧信号后，传送给控制单元，控制单元结合采样信号一同判断是否有电弧产生。这样，可以对拉弧信号稳态和脉冲情况都能够有效监测，可以对拉弧信号的频域和时域数据同时分析，利用这些特征量，结合有效的故障电弧识别算法，就能实现电弧故障的有效检测，并提高检测精度，避免错判误判导致系统停机，提高了整个系统的可靠性与稳定性。

如图2-3所示，在一个方案中，所述电弧捕捉单元包括脉冲捕捉电路，所述脉冲捕捉电路包括上升沿脉冲捕捉电路、下降沿脉冲捕捉电路及逻辑或门，所述上升沿脉冲捕捉电路和下降沿脉冲捕捉电路并联，所述上升沿脉冲捕捉电路和下降沿脉冲捕捉电路的输出端分别连接逻辑或门的两个输入端。采用这样的方案，可以确保电路可以同时捕捉上升沿和下降沿脉冲信号。

在一个方案中，所述电弧捕捉单元还包括单稳态电路，单稳态电路连接所述逻辑或门的输出端，将捕捉的电弧脉冲暂存延时一定时间后输出给控制单元。采用这样的方案，对于连续的或多通道的电弧信号，控制单元先处理一次的采样数据，电弧脉冲捕捉单元可先通过单稳态电路缓存电弧脉冲信号，待控制单元处理完一次的采样数据后，再对电弧脉冲捕捉单元缓存的电弧脉冲信号进行处理，从而可以实现快速多通道检测。单稳态电路为本领域常见电路，具体电路结构不限，这里不再赘述。

其中，所述单稳态电路的稳态时间取决于控制单元处理一次采样信号时域频域数据分析的时间。

在一个方案中，所述电弧捕捉单元还包括运放抬升电路，所述运放抬升电路的输入端连接电流检测单元的输出端，所述运放抬升电路的输出端连接脉冲捕捉电路。所述运放抬升电路用于将采样的电压值抬升一个基准电压保证采样电压范围在控制单元可正常处理的范围内。

在一个方案中，所述电流检测单元包括霍尔电流传感器和采样电阻R，其中霍尔电流传感器用于采集系统输入端电流，采样电阻用于将电流信号转换为电压信号，采用这样的方案，电流采集精读更高，并可对大电流检测，且检测过程不会对被检测端产生影响。

如图4所示，在一个方案中，所述信号采集单元包括滤波模块，所述滤波模块包括高通滤波模块和低通滤波模块。在一个方案中，所述高通滤波模块连接电流检测单元的输出端，将低频信号过滤掉；所述低通滤波模块连接高通滤波模块输出端，将超高频信号过滤掉，通过低通和高通滤波模块后保留一定频率范围内的信号。当然，也可以先将所述低通滤波模块连接电流检测单元的输出端，将超高频信号过滤掉；所述高通滤波模块连接低通滤波模块输出端，再将低频频信号过滤掉。采用这样的方案，可以控制置高通和低通滤波模块电阻电容值可保留一定频率范围内的信号，例如为 1KHZ-100KHZ，有效避免了过高过低的干扰信号对于检测的影响。

在一个方案中，所述信号采集单元还包括放大模块，放大模块连接高通滤波模块或者低通滤波模块的输出端，用于对滤波后的电弧信号进行放大处理，并送入控制单元。

在一个方案中，所述检测电路还包括通信单元，其与控制单元连接，用于与外部设备通信，例如将检测结果发送给服务器或者终端。所述的通信单元可以是CAN通讯、 RS485通讯，也可以是以太网通讯。当检测到有拉弧现象时，控制单元MCU通过通信单元向服务器端或控制端提醒拉弧信号产生，并切断电源灭弧，实现远程控制。

在一个方案中，所述控制单元为控制芯片，可以是DSP、单片机等器件。其中，所述控制单元包括至少一组模数转换器引脚ADC和中断引脚INT，其中，所述模数转换器引脚ADC与所述信号采集单元的输出连接。所述中断引脚INT与所述电弧捕捉单元的输出连接。

其中，所述控制单元对电弧信号的时域和频域分析为现有技术内容，这里不再赘述。在一个方案中，所述控制单元判断频谱中异常频点总数大于第一预定阈值和频谱中连续异常频点数大于第二预定阈值时，确认有拉弧，从而保证检测的准确性。

在一个方案中，所述运放抬升电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。其中第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端连接至参考电压VREF，一端连接至第一运算放大器U1的输出端。所述第一运算放大器 U1的正输入端连接至第一电阻R1与第二电阻R2之间。第一运算放大器U1的负输入端通过第三电阻R3接地，第四电阻R4设置于第一运算放大器U1的输出端与负输入端之间。所述第二电阻R2连接电流检测单元的输出。通过设置参考电压VREF、第一～第四电阻R1、R2、R3、R4的值将电流检测单元输出的采样电压信号VIN抬升一个基准电压VREF，保证采样电压范围在控制单元MCU可正常采集范围内。

所述上升沿脉冲捕捉电路包括第一比较器U2、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1和第二电容C2。其中，第五电阻R5一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第一比较器U2的正输入端，第六电阻R6一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第一比较器U2的负输入端，第一电容C1设置于第一比较器U2的正输入端与负输入端之间，第二比较器U3的负输入端通过第二电容C2接地。

所述下降沿脉冲捕捉电路包括第二比较器U3、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3和第四电容C4。其中，第八电阻R8一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第二比较器U3的正输入端，第七电阻R7一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第二比较器U3的负输入端，第三电容C3设置于第二比较器U3的正输入端与负输入端之间，第二比较器U3的正输入端通过第四电容C4接地。

其中，第五～第八电阻R5,R6,R7,R8和第一～第四电容C1,C2,C3,4的取值要保证正常的工作电流不触发比较器输出，根据正常工作电流的频率设定RC的时间常数。

上升沿脉冲捕捉电路输出VO2和下升沿脉冲捕捉电路输出VO3分别输入逻辑或门的两个输入端，确保电路可以同时捕捉上升沿和下降沿脉冲信号。

单稳态电路输入连接逻辑或门输出，将捕捉的电弧脉冲暂存延时一定时间后输出给控制单元MCU的中断脚，稳态时间取决于控制单元MCU处理一次采样信号时域频域数据分析的时间。

在一个方案中，所述高通滤波模块包括第二运算放大器U4、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5和第六电容C6。其中，其中第五电容C5一端连接电流检测单元输出的采样电压信号VIN，第五电容C5的另一端和第六电容C6串联后连接至第二运算放大器U4的正输入端，第十电阻R10的一端连接至第五电容C5和第六电容C6 之间，另一端连接至第二运算放大器U4的输出端，第二运算放大器U4的正输入端通过第九电阻R9接参考电压VR，第二运算放大器U4的负输入端与输出直接相连。

在一个方案中，所述低通滤波模块包括第三运放U5、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第七电容C7和第八电容C8。其中第十一电阻一端连接高通滤波模块输出电压VO4，另一端和第十二R12串联后连接至第三运放U5的正输入端，第八电容C8的一端连接至第十一电阻R11和第十二电阻R12之间，另一端连接至第三运放U5的输出端，第三运放U5的正输入端通过第七电容C7接参考电压VR，第三运放U5的负输入端与输出直接相连。

通过设置高通和低通滤波模块电阻电容值可保留一定频率范围内的信号，频率范围根据检测电弧信号的频谱设定，一般设定为1KHZ-100KHZ。

在一个方案中，所述放大模块包括第四运放U6、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第九电容C9。其中，第九电容C9是隔直电容，其一端连接低通滤波模块的输出VO5，另一端连接第四运放U6的正输入端，第四运放U6的正输入端通过第十三电阻R13接参考电压VR，第十四电阻R14和第十五电阻R15串联后一端连接至参考电压VR，另一端连接至第四运放U6的输出端，第四运放U6的负输入端连接至第十四电阻R14和第十五电阻R15之间，通过设定第十四电阻R14和第十五电阻R15 的电阻值调整放大器的放大倍数，实现对电弧信号进行放大处理，后将放大后的信号送入控制单元MCU的数模转换器引脚ADC。

如图5所示，在一个方案中，所述检测电路包括多组并列的检测通道，每一检测通道包括一电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元，每一通道的电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元可采用上述任一方案的结构实现，其连接关系也与上述方案的连接关系相同。

每一通道的信号采集单元的输出连接至控制单元的一个数模转换器引脚,每一电弧捕捉单元的输出连接至控制单元的一个终端引脚。n路通道，分别对应ADC1～ADCn， INT1～INTn。

工作时，一个工作方式为，控制单元MCU先处理第一路通道的采样数据，电弧脉冲捕捉电路先缓存电弧脉冲信号，待控制单元MCU处理完第一路通道的采样数据后使能中断引脚INT，从而启动ADC2的采样，处理第一路通道的采样数据，依次类推。

下面结合附图1-5说明本发明一个具体方案的检测电路，其包括：，控制单元、n 路检测通道和通信单元，其中每一路检测通道包括电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元。

其中所述控制单元为单片机，其包括多组引脚，每一组引脚包括一模数转换器引脚ADC和一中断引脚INT，其中，每一组的所述模数转换器引脚ADC与一个通道的所述信号采集单元的输出端连接。每一组的所述中断引脚INT与一个通道的所述电弧捕捉单元的输出端连接。

其中，电流检测单元包括霍尔电流传感器和采样电阻R，其中霍尔电流传感器用于采集系统输入端电流，采样电阻R用于将电流信号转换为电压信号VIN。

其中，电弧捕捉单元包括运放抬升电路、脉冲捕捉电路和单稳态电路。所述脉冲捕捉电路包括上升沿脉冲捕捉电路、下降沿脉冲捕捉电路和逻辑或门。

所述运放抬升电路所述运放抬升电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。其中第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端连接至参考电压VREF，一端连接至第一运算放大器U1的输出端。所述第一运算放大器U1的正输入端连接至第一电阻R1与第二电阻R2之间。第一运算放大器U1的负输入端通过第三电阻R3接地，第四电阻R4设置于第一运算放大器1的输出端与负输入端之间。所述电阻R2连接电流检测单元的输出。通过设置参考电压VREF、第一～第四电阻R1、R2、R3、R4的值将电流检测单元输出的采样电压信号VIN抬升一个基准电压VREF，保证采样电压范围在控制单元MCU可正常采集范围内。

所述上升沿脉冲捕捉电路包括第一比较器U2、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1和第二电容C2。其中，第五电阻R5一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第一比较器U2的正输入端，第六电阻R6一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第一比较器U2的负输入端，第一电容C1设置于第一比较器U2的正输入端与负输入端之间，第二比较器U3的负输入端通过第二电容C2接地。

所述下降沿脉冲捕捉电路包括第二比较器U3、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3和第四电容C4。其中，第八电阻R8一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第二比较器U3的正输入端，第七电阻R7一端连接运放抬升电路的输出VO1,一端连接第二比较器U3的负输入端，第三电容C3设置于第二比较器U3的正输入端与负输入端之间，第二比较器U3的正输入端通过第四电容C4接地。

其中，第五～第八电阻R5,R6,R7,R8和第一～第四电容C1,C2,C3,4的取值要保证正常的工作电流不触发比较器输出，根据正常工作电流的频率设定RC的时间常数。

上升沿脉冲捕捉输出VO2和下升沿脉冲捕捉输出VO3分别输入逻辑或门的两个输入端，确保电路可以同时捕捉上升沿和下降沿脉冲信号。

单稳态电路输入连接逻辑或门输出，将捕捉的电弧脉冲暂存延时一定时间后输出给控制单元MCU的中断脚，稳态时间取决于控制单元MCU处理一次采样信号时域频域数据分析的时间。

所述信号采集单元包括高通滤波模块、低通滤波模块和放大模块。其中，所述高通滤波模块包括第二运算放大器U4、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5和第六电容C6。其中，其中第五电容C5一端连接电流检测单元输出的采样电压信号VIN，第五电容C5的另一端和第六电容C6串联后连接至第二运算放大器U4的正输入端，第十电阻R10的一端连接至第五电容C5和第六电容C6之间，另一端连接至第二运算放大器U4的输出端，第二运算放大器U4的正输入端通过第九电阻R9接参考电压VR，第二运算放大器U4的负输入端与输出直接相连。

所述低通滤波模块包括第三运放U5、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第七电容C7和第八电容C8。其中第十一电阻一端连接高通滤波模块输出电压VO4，另一端和第十二R12串联后连接至第三运放U5的正输入端，第八电容C8的一端连接至第十一电阻R11和第十二电阻R12之间，另一端连接至第三运放U5的输出端，第三运放U5的正输入端通过第七电容C7接参考电压VR，第三运放U5的负输入端与输出直接相连。

所述放大模块包括第四运放U6、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻 R15和第九电容C9。其中，第九电容C9是隔直电容，其一端连接低通滤波模块的输出VO5，另一端连接第四运放U6的正输入端，第四运放U6的正输入端通过第十三电阻R13接参考电压VR，第十四电阻R14和第十五电阻R15串联后一端连接至参考电压 VR，另一端连接至第四运放U6的输出端，第四运放U6的负输入端连接至第十四电阻 R14和第十五电阻R15之间，通过设定第十四电阻R14和第十五电阻R15的电阻值调整放大器的放大倍数，实现对电弧信号进行放大处理，后将放大后的信号送入控制单元MCU的数模转换器引脚ADC。

所述通信单元与控制单元连接，用于与外部设备通信。所述的通信单元可以是CAN通讯、RS485通讯，也可以是以太网通讯。当检测到有拉弧现象时，控制单元MCU通过通信单元向服务器端或控制端提醒拉弧信号产生，并切断电源灭弧，实现远程控制。

采用本实施例的方法，控制单元MCU的模数转换器引脚采集模块采集电弧脉冲采样信号，中段引脚INT接收电弧脉冲捕捉信号，控制单元MCU通过接收的采样信号和脉冲捕捉信号实现对电弧信号的时域和频域分析，并且通过设定控制单元MCU频谱中异常频点总数大于阈值并且频谱中连续异常频点数大于阈值才确认有拉弧，从而保证检测的准确性。对于连续的或多通道的电弧信号，控制单元MCU先处理一次的采样数据，电弧脉冲捕捉电路先缓存电弧脉冲信号，待控制单元MCU处理完上一次的采样数据后使能中断脚INT，从而启动ADC连续采样。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种拉弧检测电路，包括，控制单元和至少一路检测通道，其特征在于，每一路检测通道包括电流检测单元、信号采集单元和电弧捕捉单元；

其中，所述电流检测单元用于采集系统输入的电流，并转换为电压信号提供给所述信号采集单元和所述电弧捕捉单元；

所述信号采集单元用于接收所述电压信号，并将所述电压信号采集成采样信号后提供给控制单元；

所述电弧捕捉单元用于接收所述电压信号，并捕捉所述电压信号中的脉冲信号，之后提供给控制单元；

所述电弧捕捉单元包括脉冲捕捉电路，所述脉冲捕捉电路包括上升沿脉冲捕捉电路、下降沿脉冲捕捉电路及逻辑或门，所述上升沿脉冲捕捉电路和所述下降沿脉冲捕捉电路并联，所述上升沿脉冲捕捉电路的输出端和所述下降沿脉冲捕捉电路的输出端分别连接所述逻辑或门的两个输入端；

所述电弧捕捉单元还包括运放抬升电路，所述运放抬升电路的输入端连接所述电流检测单元的输出端，所述运放抬升电路的输出端连接脉冲捕捉电路；所述运放抬升电路用于将所述电压信号抬升一个基准电压保证采样电压所述控制单元可正常处理的范围内；

其中，所述上升沿脉冲捕捉电路包括第一比较器、第五电阻、第六电阻、第一电容和第二电容，其中，所述第五电阻一端连接运放抬升电路的输出端，另一端连接第一比较器的正输入端，第六电阻一端连接运放抬升电路的输出端,另一端连接第一比较器的负输入端，第一电容设置于第一比较器的正输入端与负输入端之间，第一比较器的负输入端通过第二电容接地；

所述下降沿脉冲捕捉电路包括第二比较器、第七电阻、第八电阻、第三电容和第四电容，其中，第八电阻一端连接运放抬升电路的输出端,另一端连接第二比较器的正输入端，第七电阻一端连接运放抬升电路的输出端,另一端连接第二比较器的负输入端，第三电容设置于第二比较器的正输入端与负输入端之间，第二比较器的正输入端通过第四电容接地；

所述控制单元用于接收所述采样信号和所述脉冲信号，并对所述采样信号和所述脉冲信号处理，从时域和频域分析是否有拉弧产生。

2.根据权利要求1所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述电弧捕捉单元还包括单稳态电路，所述单稳态电路连接所述逻辑或门的输出端，用于将捕捉的所述脉冲信号暂存延时一定时间后输出给所述控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述信号采集单元包括高通滤波模块、低通滤波模块以及放大模块，其中，

所述高通滤波模块的输入端连接所述电流检测单元的输出端，所述低通滤波模块的输入端连接所述高通滤波模块输出端，所述放大模块的输入端连接所述低通滤波模块的输出端，所述放大模块的输出端连接所述控制单元；或者，

所述低通滤波模块的输入端连接所述电流检测单元的输出端，所述高通滤波模块的输入端连接所述低通滤波模块输出端，所述放大模块的输入端连接所述高通滤波模块的输出端，所述放大模块的输出端连接所述控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述拉弧检测电路还包括通信单元，所述通信单元与所述控制单元连接，用于与外部设备通信。

5.根据权利要求1所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述控制单元包括至少一组连接引脚，每一组连接引脚包括一个模数转换器引脚和一个中断引脚，其中，所述模数转换器引脚与一路检测通道的所述信号采集单元的输出端对应连接；所述中断引脚和所述电弧捕捉单元的输出端对应连接。

6.根据权利要求1所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述运放抬升电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中所述第一电阻和所述第二电阻并联后一端连接至参考电压，另一端连接至输入电压，所述第一运算放大器的正输入端连接至所述第一电阻与所述第二电阻之间；所述第一运算放大器的负输入端通过所述第三电阻接地；所述第四电阻设置于所述第一运算放大器的输出端与负输入端之间；所述第二电阻连接电流检测单元的输出端。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种拉弧检测电路，其特征在于：所述电流检测单元包括霍尔电流传感器和采样电阻，其中所述霍尔电流传感器用于采集系统输入的电流，所述采样电阻用于将所述输入的电流转换为电压信号。

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