CN1996695A - 控制与保护开关电器的多功能电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及控制与保护开关电器的多功能电路，包括信号处理电路、微处理器电路、短路检测电路、输出驱动电路、电源转换电路和通讯电路；信号处理电路处理电流采样信号，进行放大及电位抬升处理；微处理器电路进行模拟量到数字量转换，进行运算及分析，判定故障，及给出相应输出动作，同时进行通讯报文的接收发送；短路检测电路通过对输入电流信号的处理，判定短路故障发生与否，给出相应动作信号；输出驱动电路将小电流信号转换成大电流信号，从而驱动磁通转换元件；电源转换电路将交流高电压转换成直流低电压，从而给其他电路提供电源；通讯电路进行通讯电平的转换。上述电路具有体积小，功能强，可靠性高的特点，有推广价值和实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制与保护开关电器的多功能电路，与相应的控制与保护开关电器相配合使用，属于电工技术领域。
背景技术
控制与保护开关电器是电工技术领域的一种重要产品，该产品集成了开关电器的控制与保护功能，具有体积小、功能强的优点。
目前，国内控制与保护开关电器产品大都采用双金属片的热磁保护，这种保护电路存在保护功能少，精度差，动作不稳定的问题。
国内部分控制与保护开关电器产品使用了电子方式进行保护，但都没有通过电子电路检测输出方式实现短路保护，因而无法缩小开关体积。
国外控制与保护开关电器产品，虽然实现了电子电路检测输出方式实现短路保护，但保护功能不全面，没有基于电压的保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于控制与保护开关电器的多功能电路，该多功能电路可以实现多种电参数检测、多种保护、多种控制和现场总线通讯功能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：该多功能电路包括信号处理电路、微处理器电路、短路检测电路、输出驱动电路、电源转换电路、通讯电路。
其中检测参数包括：A相电流、B相电流、C相电流、剩余电流、A相电压、B相电压、C相电压。
其中保护功能包括：短路保护、过载保护、断相保护、不平衡保护、剩余电流保护、起动超时保护、堵转保护、阻塞保护、欠载保护、过压保护、欠压保护等。
其中控制功能包括：起动控制、停止控制、紧急停止控制、直接起动控制、双速电机控制、可逆电机控制、星-三角起动控制、自耦降压起动控制、电阻降压起动控制等。
现场总线通讯功能包括：RS485总线，采用MODBUS通讯协议。
本发明的有益效果：这是一种具有多种检测、控制与保护功能的多功能电子电路，它集多种参数检测、多种保护功能、多种控制功能于一体，并具有现场总线通讯接口。使用在控制与保护开关电器内具有体积小，功能强，可靠性高的特点，是一种有推广价值和实用价值的电子电路。
以下结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。
附图说明
图1为本发明的控制与保护开关电器的多功能电路硬件原理框图；
图2为本发明的控制与保护开关电器的多功能电路信号处理电路原理图；
图3为本发明的控制与保护开关电器的多功能电路短路检测电路原理图；
图4为本发明的控制与保护开关电器的多功能电路输出驱动电路原理图；
图5(包含图5-A、图5-B、图5-C、图5-D)为本发明的控制与保护开关电器的多功能电路软件流程图。
具体实施方式
参照图1，这是本发明的控制与保护开关电器的多功能电路硬件原理框图。
所述的多功能电路包括信号处理电路1、微处理器电路2、短路检测电路3、输出驱动电路4、电源转换电路5和通讯电路6。
上述电路之间的信号传递：信号处理电路1处理电流采样信号，进行信号放大及电位抬升处理；微处理器电路2进行模拟量到数字量转换，进而将数字量信号进行运算及分析，判定故障，及给出相应输出动作，同时进行通讯报文的接收和发送；短路检测电路3通过对输入电流信号的处理，判定短路故障发生与否，给出相应动作信号；输出驱动电路4将小电流信号转换成大电流信号，从而驱动磁通转换元件；电源转换电路5将交流高电压转换成直流低电压，从而给其他电路提供电源；通讯电路6进行通讯电平的转换。
参照图2，这是本发明的控制与保护开关电器的多功能电路信号处理电路原理图。
所述的信号处理电路1将检测到的三相电流信号，通过运算放大器进行放大，并同时进行电位抬升，通过切换模拟开关控制信号放大比例，使得信号进行模拟量到数字量转换前获得最佳放大比例。
参照图3，这是本发明的控制与保护开关电器的多功能电路的短路检测电路原理图。
所述的短路检测电路2对三相电流波形进行整流，再到电压比较器跟域值电压进行比对，若是短路信号，则通过一定的延时后输出高电平，通过逻辑电路后输出动作信号，该方式实现短路保护能满足动作时间短，抗干扰性高的要求。
参照图4，这是本发明的控制与保护开关电器的多功能电路的输出驱动电路。
所述的输出驱动电路3将小电流信号转换成大电流信号，从而驱动磁通转换元件。
参照图5(包含图5-A、图5-B、图5-C、图5-D)，这是本发明的控制与保护开关电器的多功能电路的软件流程图。
如图所示，图5-A为短路中断程序、图5-B为定时中断程序、图5-C为通讯程序、图5-D为主程序流程。
所述的短路中断程序，其流程程序的步骤是：从[短路中断程序]开始，到[中断口线查询]、[短路标志赋值]、[中断处理结束]。
所述的定时中断程序，其流程程序的步骤是：从[定时器中断程序]开始，到[定时器设定]、[三相电流、电压、零序电流模拟量数字量转换]、[采样结果存寄存器]、[到额定次数？]进行判断，如果否，则进入[时间标识累积]；如果是，则进入[20ms到标识变量赋值时间标识清零]再到[时间标识累积]，最后至[中断处理结束]。
所述的通讯程序，其流程程序的步骤是：从[通讯中断服务程序]开始，到[报文接收中断？]进行判断，如果是，则进入[通讯接收处理程序]、[寄存器设定]；如果否，则进入[通讯发送处理程序]、[寄存器设定]、[通讯中断处理结束]。
所述的主程序流程，其流程程序的步骤是：从[寄存器设定]到[初始化]、[20ms到？无故障？]进行判断，如果否，返回；如果是，则[电流、电压采样值计算有效值]、[起动过程判定]、[不平衡度计算]、[热容Q值计算]、[Q＞热容上限？]进行判断，如果是，则到[故障标志]；如果否，则进入[三相电流故障判定]、[接地电流故障判定]、[电压故障判定]、[输入、输出逻辑处理]，[按键处理及显示刷新]、[有故障标志？]进行判断，如果否，则进入[复位处理]；如果是，则到[输出继电器脱扣]、[复位处理]，最后返回[20ms到？无故障？]。
虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1、控制与保护开关电器的多功能电路，可以实现多种电参数检测、多种保护、多种控制和现场总线通讯，其特征在于：所述的多功能电路包括信号处理电路(1)、微处理器电路(2)、短路检测电路(3)、输出驱动电路(4)、电源转换电路(5)和通讯电路(6)；
上述电路之间的信号传递：信号处理电路(1)处理电流采样信号，进行信号放大及电位抬升；微处理器电路(2)进行模拟量到数字量转换，进而将数字量信号进行运算及分析，判定故障，及给出相应输出动作，同时进行通讯报文的接收发送；短路检测电路(3)通过对输入电流信号的处理，判定短路故障发生与否，给出相应动作信号；输出驱动电路(4)将低电平信号转换成高电平信号，从而驱动磁通转换元件；电源转换电路(5)将交流高电压转换成直流低电压，从而给其他电路提供电源；通讯电路(6)进行通讯电平的转换；
多功能电路还包含软件：即短路中断程序、定时中断程序、通讯程序、主程序流程。
2、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的信号处理电路(1)，是通过模拟开关切换控制信号放大比例，使得信号进行模拟量到数字量转换前获得最佳放大比例。
3、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的短路检测电路(3)，对电流波形进行整流后通过跟域值电压比较可判定短路故障的发生，并能通过延时输出，既能保证动作的迅速又能防止干扰引起的误动作。
4、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的出驱动电路(4)，将小电流信号转换成大电流信号，从而驱动磁通转换元件。
5、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的短路中断程序，其流程程序的步骤是：从[短路中断程序]开始，到[中断口线查询]、[短路标志赋值]、[中断处理结束]。
6、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的定时中断程序，其流程程序的步骤是：从[定时器中断程序]开始，到[定时器设定]、[三相电流、电压、零序电流模拟量数字量转换]、[采样结果存寄存器]、[到额定次数？]进行判断，如果否，则进入[时间标识累积]；如果是，则进入[20ms到标识变量赋值时间标识清零]再到[时间标识累积]，最后至[中断处理结束]。
7、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的通讯程序，其流程程序的步骤是：从[通讯中断服务程序]开始，到[报文接收中断？]进行判断，如果是，则进入[通讯接收处理程序]、[寄存器设定]；如果否，则进入[通讯发送处理程序]、[寄存器设定]、[通讯中断处理结束]。
8、如权利要求1所述的控制与保护开关电器的多功能电路，其特征在于：所述的主程序流程，其流程程序的步骤是：从[寄存器设定]到[初始化]、[20ms到？无故障？]进行判断，如果否，返回；如果是，则[电流、电压采样值计算有效值]、[起动过程判定]、[不平衡度计算]、[热容Q值计算]、[Q＞热容上限？]进行判断，如果是，则到[故障标志]；如果否，则进入[三相电流故障判定]、[接地电流故障判定]、[电压故障判定]、[输入、输出逻辑处理]，[按键处理及显示刷新]、[有故障标志？]进行判断，如果否，则进入[复位处理]；如果是，则到[输出继电器脱扣]、[复位处理]，最后返回[20ms到？无故障？]。
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