CN115207877A

CN115207877A - 一种电气设备的电源自动开关电路

Info

Publication number: CN115207877A
Application number: CN202211118655.XA
Authority: CN
Inventors: 袁朋生; 刘野; 陈晨; 张其林; 付克彬
Original assignee: Jiangsu Guangzhi Electric Co ltd
Current assignee: Jiangsu Guangshi Electric Co.,Ltd.
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2042-09-15
Also published as: CN115207877B

Abstract

本发明公开了一种电气设备的电源自动开关电路，涉及电源保护技术领域，包括第一相线采样模块，用于电流检测和信号整流滤波；信号调理模块，用于电流电压；过压判断自锁模块，用于过压自锁检测；欠压判断自锁模块，用于欠压自锁检测；紧急保护模块，用于断电控制；检测控制模块，用于控制状态二次检测模块进行二次过压欠压检测；复位控制模块，用于对自锁电路进行复位控制。本发明电气设备的电源自动开关电路对三相电中的相线进行电流采样和电流电压转换，以便完成对相线的过压、欠压检测，并在过压和欠压时进行自锁保护，同时通过检测控制模块控制状态二次检测模块的工作，对三相电进行二次检测，实现异常状态判断和电源开关电路的延时自恢复。

Description

一种电气设备的电源自动开关电路

技术领域

本发明涉及电源保护技术领域，具体是一种电气设备的电源自动开关电路。

背景技术

电气设备（Electrical Equipment）是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称，电力在我们的生活和生产中所发挥的重要作用不容忽视，其带给我们极大的便利，成为我们生产生活中的重要能源，电厂中能够让电力正常运行和输送的最为关键的因素便是电气设备，现有的电气设备的电源自动开关电路在三相电源中，时常会由于过压或者欠压的情况降低负载的工作效率，为避免负载和电路受到影响，大多采用直接采用断路器在电路故障时进行保护，同时为实现电源自动开关电路的智能化，实现了电源的自恢复功能，但是由于电源偶然性的缘故，电源出现跳变，导致电源会在某一时间点处于正常状态，导致自恢复后又进入保护状态，出现控制误差且容易进一步导致电路的故障程度，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种电气设备的电源自动开关电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例的第一方面，提供一种电气设备的电源自动开关电路，该电气设备的电源自动开关电路包括：第一相线采样模块，信号调理模块，过压判断自锁模块，欠压判断自锁模块，紧急保护模块，检测控制模块，状态二次检测模块，复位控制模块；

所述第一相线采样模块，用于通过互感器电路检测第一相线的电流情况并对检测的电流进行整流和滤波处理；

所述信号调理模块，与所述第一相线采样模块连接，用于将所述第一相线采样模块输出的信号进行电流电压转换并输出第一电压信号；

所述过压判断自锁模块，与所述信号调理模块连接，用于接收所述第一电压信号并通过过压阈值电路进行过压状态检测，用于自锁输出第一判断信号；

所述欠压判断自锁模块，与所述信号调理模块连接，用于接收所述第一电压信号并通过欠压阈值电路进行欠压状态检测，用于自锁输出第二判断信号；

所述紧急保护模块，与所述过压判断自锁模块和欠压判断自锁模块连接，用于接收所述第一判断信号和第二判断信号并控制所述紧急保护装置的工作；

所述检测控制模块，与所述过压判断自锁模块和欠压判断自锁模块连接，用于接收所述第一判断信号和第二判断信号并将所述第一电压信号传输给所述状态二次检测模块；

所述状态二次检测模块，与所述检测控制模块和信号调理模块连接，用于接收所述检测控制模块传输的第一电压信号并进行欠压和过压检测，用于输出复位控制信号；

所述复位控制模块，与所述状态二次检测模块、过压判断自锁模块和欠压判断自锁模块连接，用于接收所述复位控制信号并通过延时控制电路延时控制所述过压判断自锁模块和欠压判断自锁模块的复位工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明电气设备的电源自动开关电路通过第一相线采样模块对三相电中的第一相线进行电流采样，配合信号调理模块进行电流电压转换，以便由过压判断自锁模块和欠压判断自锁模块完成对第一相线的过压、欠压检测，并在过压和欠压时控制紧急保护模块的自锁保护，提高对电气设备的安全性能，同时通过检测控制模块控制状态二次检测模块的工作，以便判断三相电是否持续处于正常的状态，以便延时实现电源开关电路的自恢复，如果延时时间内出现电能异常，电路将仍处于保护的状态下，避免出现检测的偶然性，确保电路的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实例提供的电气设备的电源自动开关电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的电气设备的电源自动开关电路的电路图。

图3为本发明实例提供的检测控制模块和状态二次检测模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，请参阅图1，一种电气设备的电源自动开关电路包括：第一相线采样模块1，信号调理模块2，过压判断自锁模块3，欠压判断自锁模块4，紧急保护模块5，检测控制模块6，状态二次检测模块7，复位控制模块8；

具体地，所述第一相线采样模块1，用于通过互感器CT电路检测第一相线的电流情况并对检测的电流进行整流和滤波处理；

信号调理模块2，与所述第一相线采样模块1连接，用于将所述第一相线采样模块1输出的信号进行电流电压转换并输出第一电压信号；

过压判断自锁模块3，与所述信号调理模块2连接，用于接收所述第一电压信号并通过过压阈值电路进行过压状态检测，用于自锁输出第一判断信号；

欠压判断自锁模块4，与所述信号调理模块2连接，用于接收所述第一电压信号并通过欠压阈值电路进行欠压状态检测，用于自锁输出第二判断信号；

紧急保护模块5，与所述过压判断自锁模块3和欠压判断自锁模块4连接，用于接收所述第一判断信号和第二判断信号并控制所述紧急保护装置的工作；

检测控制模块6，与所述过压判断自锁模块3和欠压判断自锁模块4连接，用于接收所述第一判断信号和第二判断信号并将所述第一电压信号传输给所述状态二次检测模块7；

状态二次检测模块7，与所述检测控制模块6和信号调理模块2连接，用于接收所述检测控制模块6传输的第一电压信号并进行欠压和过压检测，用于输出复位控制信号；

复位控制模块8，与所述状态二次检测模块7、过压判断自锁模块3和欠压判断自锁模块4连接，用于接收所述复位控制信号并通过延时控制电路延时控制所述过压判断自锁模块3和欠压判断自锁模块4的复位工作。

在具体实施例中，上述第一相线采样模块1可采用电流互感器CT电路完成对单相线的电流采样，并采用整流电路和滤波电路进行信号处理，在此不做赘述；上述信号调理模块2可采用运算放大器组成的电流电压转换电路，将输入的电流信号转换为电压信号；上述过压判断自锁模块3和欠压判断自锁模块4均可采用阈值比较电路和自锁电路，完成过压、欠压的检测和对紧急保护装置的控制；上述紧急保护模块5可采用三极管电路进行控制，由紧急保护电路进行电路保护控制；上述检测控制模块6可采用开关选通电路，完成对第一电压信号的传输控制；上述状态二次检测模块7可采用阈值比较电路实现对第一电压信号的二次过压和欠压检测；上述复位控制模块8可采用延时控制电路和三极管控制电路完成延时控制和复位控制。

实施例2.请参阅图2和图3，所述第一相线采样模块1包括三相电、互感器CT、第一稳压管VD1、整流器T1、滤波电容C1；

具体地，所述互感器CT的第一端连接三相电的第一相线，互感器CT的第二端连接地端和三相电的中线端，互感器CT的第三端连接第一稳压管VD1的一端和整流器T1的第一输入端，互感器CT的第四端连接第一稳压管VD1的另一端和整流器T1的第二输入端，整流器T1的第一输出端通过滤波电容C1连接整流器T1的第二输出端。

在具体实施例中，上述互感器CT可采用电流互感器CT，具体型号不做限定；上述第一稳压管VD1可选用双向二极管，用于进行过压保护。

进一步地，所述信号调理模块2包括第一运放OP1、第二电容C2、第一电位器RP1、第二电阻R2、第一电阻R1、第三电阻R3；

具体地，所述第一运放OP1的反相端连接第二电容C2的一端、第一电位器RP1的一端、第一电位器RP1的滑片端和所述整流器T1的第一输出端，第一运放OP1的同相端、第一电阻R1的一端和整流器T1的第二输出端均接地，第一运放OP1的输出端连接第三电阻R3的第一端和第一电位器RP1的另一端并通过第二电阻R2连接第二电容C2的另一端，第三电阻R3的第二端连接第一电阻R1的另一端。

在具体实施例中，上述第一运放OP1可选用OPA364运算放大器，组成电流电压转换电路；上述第一电阻R1和第三电阻R3组成电阻分压电路。

进一步地，所述过压判断自锁模块3包括第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3、第八电阻R8、第九电阻R9、第一电源VCC1、第一比较器A1、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四二极管D4、第一二极管D1；

具体地，所述第四电阻R4的一端连接所述第三电阻R3的第二端，第四电阻R4的另一端连接第六电阻R6的一端、第三电容C3的一端、第一比较器A1的同相端和第一二极管D1的阴极，第六电阻R6的另一端、第三电容C3的另一端和第七电阻R7的一端均接地，第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端和第一比较器A1的反相端并通过第九电阻R9连接第一比较器A1的输出端、第十一电阻R11的一端和第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端连接第一二极管D1的阳极，第十一电阻R11的另一端连接第四二极管D4的阳极，第四二极管D4的阳极连接所述紧急保护模块5，第八电阻R8的另一端连接第一电源VCC1。

在具体实施例中，上述第四电阻R4和第六电阻R6组成电阻分压电路；上述第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9组成过压比较阈值，作为过压检测界限；上述第一比较器A1可选用LM393比较器；上述第十电阻R10和第一二极管D1组成自锁电路，用于控制第一比较器A1的输出自锁。

进一步地，所述欠压判断自锁模块4包括第五电阻R5、第二比较器A2、第二二极管D2、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三二极管D3、欠压阈值；

具体地，所述第五电阻R5的一端连接所述第三电阻R3的第二端，第五电阻R5的另一端连接第二比较器A2的反相端，第二比较器A2的同相端连接欠压阈值和第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极通过第十二电阻R12连接第二比较器A2的输出端和第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端连接第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接所述紧急保护模块5。

在具体实施例中，上述第二比较器A2可选用LM393比较器；上述第二二极管D2和第十二电阻R12组成自锁电路。

进一步地，所述紧急保护模块5包括第十四电阻R14、第十五电阻R15、第一开关管VT1、紧急保护装置；

具体地，所述第十四电阻R14的第一端连接所述第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极，第十四电阻R14的第二端连接第一开关管VT1的基极并通过第十五电阻R15连接第一开关管VT1的发射极和地端，第一开关管VT1的集电极连接紧急保护装置。

在具体实施例中，上述第一开关管VT1可选用NPN型三极管；上述紧急保护装置用于切断三相电源，具体的工作方式不做赘述。

进一步地，所述检测控制模块6包括第二电源VCC2、第二十四电阻R24、第三开关管VT3、第二十五电阻R25、模拟开关U1；

具体地，所述第二电源VCC2通过第二十四电阻R24连接所述第三开关管VT3的集电极，第三开关管VT3的基极通过第二十五电阻R25连接所述第四二极管D4的阴极和第三二极管D3的阴极，第三开关管VT3的发射极连接模拟开关U1的控制端，模拟开关U1的输入端连接所述第三电阻R3的第二端，模拟开关U1的输出端连接所述状态二次检测模块7。

在具体实施例中，上述第三开关管VT3可选用NPN型三极管，用于控制模拟开关U1的工作状态；上述模拟开关U1可选用CD4066集成芯片。

进一步地，所述状态二次检测模块7包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十六电阻R16、第四电容C4、第三比较器A3、第四比较器A4、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第五二极管D5、第六二极管D6；

具体地，所述第十七电阻R17的一端和第十八电阻R18的一端均连接所述模拟开关U1的输出端，第十七电阻R17的另一端连接第三比较器A3的反相端、第十六电阻R16的一端并通过第四电容C4连接第十六电阻R16的另一端和地端，第三比较器A3的同相端连接所述第一比较器A1的反相端，第三比较器A3的输出端通过第十九电阻R19连接第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阴极，第十八电阻R18的另一端连接第四比较器A4的同相端，第四比较器A4的反相端连接所述欠压阈值，第四比较器A4的输出端通过第二十电阻R20连接第六二极管D6的阳极。

在具体实施例中，上述第三比较器A3和第四比较器A4均可选用LM393比较器，分别用于检测过压和欠压情况。

进一步地，所述状态二次检测模块7还包括第二稳压管VD2、第二十一电阻R21、第五电容C5、第二电位器RP2、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二开关管VT2、第七二极管D7、第八二极管D8、第四开关管VT4；

具体地，所述第二稳压管VD2的阴极、第四开关管VT4的基极和第二十一电阻R21的一端均连接所述第六二极管D6的阴极，第二稳压管VD2的阳极连接第二十一电阻R21的另一端、第四开关管VT4的发射极和第二十二电阻R22的一端并通过第五电容C5连接第二电位器RP2的一端，第二电位器RP2的另一端和滑片端均接地，第二十二电阻R22的另一端连接第二开关管VT2的基极并通过第二十三电阻R23连接第四开关管VT4的集电极、第二开关管VT2的发射极和地端，第二开关管VT2的集电极连接第七二极管D7的阴极和第八二极管D8的阴极，第七二极管D7的阳极和第八二极管D8的阳极分别连接所述第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极。

在具体实施例中，上述第五电容C5可选用有极性电容；上述第二电位器RP2用于调节第五电容C5的储能量；上述第二开关管VT2可选用NPN型三极管，用于对第一比较器A1和第二比较器A2进行复位控制；上述第四开关管VT4可选用PNP型三极管，用于进行释放第五电容C5存储的电能。

需注意的是，上述第一相线采样模块1、信号调理模块2、过压判断自锁模块3、欠压判断自锁模块4、检测控制模块6、状态二次检测模块7和复位控制模块8均作为对三相电中其中一相线的检测和保护控制，在此需采用第二相线保护控制模块和第三相线保护控制模块对三相电的另外两相电进行检测和保护，且图2所示的第二相线保护控制模块的电路连接结构和第三相线保护控制模块的电路结构均与第一相线采样模块1、信号调理模块2、过压判断自锁模块3、欠压判断自锁模块4、检测控制模块6、状态二次检测模块7和复位控制模块8的电路连接结构相同，且原理相同，在此不做赘述。

本发明一种电气设备的电源自动开关电路，由互感器CT对三相电的第一相线进行电流采样，并通过整流器T1和滤波电容C1进行处理，以便由第一运放OP1将处理后的电流转换为电压信号，并通过第三电阻R3和第一电阻R1组成的电阻分压电路进行电压采样，当采样的信号为过压时，第一比较器A1将输出高电平控制第一开关管VT1导通，且由于第十电阻R10和第一二极管D1将高电平传输到第一比较器A1的同相端，使得第一比较器A1自锁，紧急保护装置持续断开三相电，当出现欠压时，第二比较器A2输出高电平且高电平自锁，紧急保护装置持续断开三相电，且在出现过压或欠压状态时，第三开关管VT3将导通，使得模拟开关U1将第一电压信号传输给第三比较器A3和第四比较器A4，由第三比较器A3和第四比较器A4分别进行二次过压和欠压检测，如果此时未出现过压或者欠压的情况，第三比较器A3、第四比较器A4将输出高电平，为第五电容C5进行充电，此时第二开关管VT2的基极电位较低，无法导通，当一段时间后，第五电容C5充满，第二开关管VT2将导通，使得第一比较器A1和第二比较器A2输出的高电平与地连接，第一比较器A1和第二比较器A2进行复位，第一开关管VT1截止，紧急保护装置停止工作，如果第五电容C5未充满时，第三比较器A3或第四比较器A4输出低电平，则第四开关管VT4导通，对第五电容C5的电能进行泄放处理，第二相线保护控制模块和第三相线保护模块的用于检测并保护另两条相线，工作原理与上述相同。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于：

该电气设备的电源自动开关电路包括：第一相线采样模块，信号调理模块，过压判断自锁模块，欠压判断自锁模块，紧急保护模块，检测控制模块，状态二次检测模块，复位控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述第一相线采样模块包括三相电、互感器、第一稳压管、整流器、滤波电容；

所述互感器的第一端连接三相电的第一相线，互感器的第二端连接地端和三相电的中线端，互感器的第三端连接第一稳压管的一端和整流器的第一输入端，互感器的第四端连接第一稳压管的另一端和整流器的第二输入端，整流器的第一输出端通过滤波电容连接整流器的第二输出端。

3.根据权利要求2所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述信号调理模块包括第一运放、第二电容、第一电位器、第二电阻、第一电阻、第三电阻；

所述第一运放的反相端连接第二电容的一端、第一电位器的一端、第一电位器的滑片端和所述整流器的第一输出端，第一运放的同相端、第一电阻的一端和整流器的第二输出端均接地，第一运放的输出端连接第三电阻的第一端和第一电位器的另一端并通过第二电阻连接第二电容的另一端，第三电阻的第二端连接第一电阻的另一端。

4.根据权利要求3所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述过压判断自锁模块包括第四电阻、第六电阻、第七电阻、第三电容、第八电阻、第九电阻、第一电源、第一比较器、第十电阻、第十一电阻、第四二极管、第一二极管；

所述第四电阻的一端连接所述第三电阻的第二端，第四电阻的另一端连接第六电阻的一端、第三电容的一端、第一比较器的同相端和第一二极管的阴极，第六电阻的另一端、第三电容的另一端和第七电阻的一端均接地，第七电阻的另一端连接第八电阻的一端和第一比较器的反相端并通过第九电阻连接第一比较器的输出端、第十一电阻的一端和第十电阻的一端，第十电阻的另一端连接第一二极管的阳极，第十一电阻的另一端连接第四二极管的阳极，第四二极管的阳极连接所述紧急保护模块，第八电阻的另一端连接第一电源。

5.根据权利要求4所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述欠压判断自锁模块包括第五电阻、第二比较器、第二二极管、第十二电阻、第十三电阻、第三二极管、欠压阈值；

所述第五电阻的一端连接所述第三电阻的第二端，第五电阻的另一端连接第二比较器的反相端，第二比较器的同相端连接欠压阈值和第二二极管的阴极，第二二极管的阳极通过第十二电阻连接第二比较器的输出端和第十三电阻的一端，第十三电阻的另一端连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极连接所述紧急保护模块。

6.根据权利要求5所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述紧急保护模块包括第十四电阻、第十五电阻、第一开关管、紧急保护装置；

所述第十四电阻的第一端连接所述第三二极管的阴极和第四二极管的阴极，第十四电阻的第二端连接第一开关管的基极并通过第十五电阻连接第一开关管的发射极和地端，第一开关管的集电极连接紧急保护装置。

7.根据权利要求5所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述检测控制模块包括第二电源、第二十四电阻、第三开关管、第二十五电阻、模拟开关；

所述第二电源通过第二十四电阻连接所述第三开关管的集电极，第三开关管的基极通过第二十五电阻连接所述第四二极管的阴极和第三二极管的阴极，第三开关管的发射极连接模拟开关的控制端，模拟开关的输入端连接所述第三电阻的第二端，模拟开关的输出端连接所述状态二次检测模块。

8.根据权利要求7所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述状态二次检测模块包括第十七电阻、第十八电阻、第十六电阻、第四电容、第三比较器、第四比较器、第十九电阻、第二十电阻、第五二极管、第六二极管；

所述第十七电阻的一端和第十八电阻的一端均连接所述模拟开关的输出端，第十七电阻的另一端连接第三比较器的反相端、第十六电阻的一端并通过第四电容连接第十六电阻的另一端和地端，第三比较器的同相端连接所述第一比较器的反相端，第三比较器的输出端通过第十九电阻连接第五二极管的阳极，第五二极管的阴极连接第六二极管的阴极，第十八电阻的另一端连接第四比较器的同相端，第四比较器的反相端连接所述欠压阈值，第四比较器的输出端通过第二十电阻连接第六二极管的阳极。

9.根据权利要求8所述的一种电气设备的电源自动开关电路，其特征在于，所述复位控制模块包括第二稳压管、第二十一电阻、第五电容、第二电位器、第二十二电阻、第二十三电阻、第二开关管、第七二极管、第八二极管、第四开关管；

所述第二稳压管的阴极、第四开关管的基极和第二十一电阻的一端均连接所述第六二极管的阴极，第二稳压管的阳极连接第二十一电阻的另一端、第四开关管的发射极和第二十二电阻的一端并通过第五电容连接第二电位器的一端，第二电位器的另一端和滑片端均接地，第二十二电阻的另一端连接第二开关管的基极并通过第二十三电阻连接第四开关管的集电极、第二开关管的发射极和地端，第二开关管的集电极连接第七二极管的阴极和第八二极管的阴极，第七二极管的阳极和第八二极管的阳极分别连接所述第一二极管的阴极和第二二极管的阴极。