CN203596599U - 数字式直流断路器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种数字式直流断路器。所述数字式直流断路器包括电流取样传感器、电压放大器、额定电流输入界面、D/A转换器、电压比较器、断路状态保持单元、电流开关器件以及电源器件。通过所述额定电流输入界面，可直接输入作为断路保护的依据的额定电流值，提高了断路器的可靠性，并可方便地进行外部设置及远程控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流断路器。具体而言，本实用新型涉及一种方便设定额定电流值的数字式直流断路器。
背景技术
在直流用电系统中，为了防止个别用电负载由于自身故障或使用不当产生的短路或过载，导致整个系供电中断甚至瘫痪，需要在负载前加入断路器进行过流保护。目前已有商品化的直流断路器可被应用，这种直流断路器过流保护的原理同交流断路器一样，都是应用过流时磁铁吸合，断开空气开关以进行保护。这种保护机理使得过载电流不能很精确，过载保护响应时间慢。而在直流系统中，系统总输出功率有限，负载采用这种传统断路器，当有过载发生时，断路器还没有起作用时，系统已经处在过载保护状态，致使系统供电中断，影响了系统可靠性。另外，由于直流系统输出电压的多样性，从低压如24V、48V到相对高压如300V，使得在高压下可以有效保护的断路器在相同额定电流的低压下，不再有效。
公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型致力于解决与现有技术有关的上述问题，提出一种数字式直流断路器。所述数字式直流断路器包括：电流取样传感器、电压放大器、额定电流输入界面、D/A转换器、电压比较器、断路状态保持单元以、电流开关器件以及电源器件。其中，所述电流取样传感器的输入端接直流电流，对输入的电流进行取样，并将导通的电流转换成对应的电压；电压放大器，所述电压放大器的输入端与所述电流取样传感器的输出端连接，对输入的电压进行放大；所述额定电流输入界面包括有存储器，经由所述输入界面输入的设定过流保护的额定电流值存储在所述存储器中；所述D/A转换器的输入端与所述额定电流输入界面的输出端连接，对所输入的额定电流值进行数模转换及归一化，转化为对应的模拟额定电压；所述电压比较器的两个输入端分别与所述电压放大器的输出端和所述D/A转换器的输出端连接，将对应于导通电流的电压与模拟额定电压进行比较；所述断路状态保持单元与所述电压比较器的输出端连接，电压比较结果输入至所述断路状态保持单元；所述电流开关器件的控制端与所述断路状态保持单元的输出端连接，受所述断路状态保持单元控制执行断路或导通的动作；所述电源器件与所述电流取样传感器、所述电压放大器、所述额定电路输入界面、所述D/A转换器、所述电压比较器、所述断路状态保持单元以及所述电流断路器连接，所述电源器件从电流输入端取电，产生各部件所电压，为其提供电源。
可选地，所述断路器具有外部复位装置，所述外部复位装置与所述断路状态保持单元相连接，输出复位信号至所述短路状态保持单元。
可选地，所述断路器具有对过流保护的额定电流进行远程设置的通讯总线。
可选地，所述断路器具有对过流保护的额定电流进行设置的模拟控制线。
可选地，所述数字式直流断路器中的所述电流开关器件为功率场效应管。
替代地，所述数字式直流断路器中的所述电流开关器件为机械接触的继电器。
可选地，所述数字式直流断路器通过所述通讯总线将所述数字式直流断路器的工作状态反馈至上位系统。
替代地，所述数字式直流断路器通过所述模拟控制线将所述数字式直流断路器的工作状态反馈至上位系统。
本实用新型提出的数字式直流断路器，只采用导通电流与数字式输入的额定电流比较，作为断路保护的依据，提高了断路器的可靠性，并可方便地进行外部设置及远程控制。
附图说明
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型的某些原理的具体实施方式，本实用新型的装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
图1为根据本实用新型的数字式直流断路器的结构示意图。
附图标记：
电源器件 1
电流取样传感器 2
电压放大器 3
额定电流输入界面 4
D/A转换器 5
电压比较器 6
电流开关器件 7
断路状态保持单元 8
外部复位装置 9
通讯总线 10
模拟控制线 11。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，根据本实用新型的数字式直流断路器包括电源器件1、电流取样传感器2、电压放大器3、额定电流输入界面4、D/A转换器5、电压比较器6、电流开关器件7、断路状态保持单元8。
输入电流Iin经由电流取样传感器2输入至数字式直流断路器系统中，电流取样传感器2对Iin进行取样，并将导通的电流转换成对应的电压，输入至电压放大器3进行放大。电压放大器3输出的电压输入至电压比较器6的一个输入端。
通过额定电流输入界面4对过流保护的额定电流进行设置。额定电流输入界面4包括有存储器，经由额定电流输入界面4输入的额定电流值存储在存储器中，从存储器中读出的额定电流值经过D/A转换器5的数模转换及归一化后，作为对应于额定电流的模拟额定电压输入至电压比较器6的另一个输入端。
电压比较器6将对应于导通电流Iin的电压值与对应于额定电流的电压值进行比较，比较结果输入至断路状态保持单元8，利用受控于断路状态保持单元8的电流断路器件7执进行断路或导通的动作。
其中，当断路状态比较单元8被电压比较器6的输出复位，电流开关器件7被控制为导通，此时系统处于非保护状态；当断路状态比较单元8没有被复位，电流开关器件7被控制为断开，此时系统处于保护状态。
也就是说，当导通电流大于额定电流时，输入至电压比较器6的一个输入端的对应于导通电流的电压大于输入至另一个输入端的对应于额定电流的电压，此时电压比较器6输出高电平至断路状态保持单元8，并没有使其复位，因此电流开关器件7被控制为断开，使得系统处于保护状态，没有电流输出；当导通电流小于额定电流时，输入至电压比较器6的一个输入端的对应于导通电流的电压小于输入至另一个输入端的对应于额定电流的电压，此时电压比较器6输出低电平至断路状态保持单元8，使其复位，因此电流开关器件7被控制为导通，系统处于非保护状态，有导通电流Iout从系统输出。
电源器件1为数字式直流断路器中的部件，其从电流输入端取电，产生系统中各部件所需电压，为电压放大器3、额定电流输入界面4、D/A转换器5、电压比较器6、电流开关器件7以及断路状态保持单元8提供电源。
根据本实用新型的数字式直流断路器优选具有外部复位装置9，外部复位装置9与断路状态保持单元8连接，向其输出复位信号，使电流开关器件7导通，有导通电流Iout从系统输出。
根据本实用新型的数字式直流断路器，在开始工作时首先读取断路保持单元8的状态。如果断路保持单元8的状态没有被复位，此时电路处于保护状态，则断开所电流开关器件7，等待由外部复位装置9产生的复位信号；如果断路保持单元8的状态为已经被复位，此时电路处于非保护状态，则导通电流开关器件7，有导通电流Iout从系统输出。
根据本实用新型的数字式直流断路器优选具有通讯总线10。通过通讯总线10可对过流保护的额定电流值进行远程设置，并可将该直流断路器的工作状态反馈至上位系统。
根据本实用新型的数字式直流断路器优选具有模拟控制线11。通过模拟控制线11可直接对过流保护的额定电流进行设置，并可将该直流断路器的工作状态反馈至上位系统。
优选地，电流开关器件7为功率场效应管。
替代地，电流开关器件7为机械接触的继电器。
Claims (8)
1.一种数字式直流断路器，其特征在于，所述数字式直流断路器包括：
电流取样传感器，所述电流取样传感器的输入端接直流电流，对输入的电流进行取样，并将导通的电流转换成对应的电压；
电压放大器，所述电压放大器的输入端与所述电流取样传感器的输出端连接，对输入的电压进行放大；
额定电流输入界面，所述额定电流输入界面包括有存储器，经由所述输入界面输入的过流保护的额定电流值存储在所述存储器中；
D/A转换器，所述D/A转换器的输入端与所述额定电流输入界面的输出端连接，对所输入的额定电流值进行数模转换及归一化，转化为对应的模拟额定电压；
电压比较器，所述电压比较器的两个输入端分别与所述电压放大器的输出端和所述D/A转换器的输出端连接，将对应于导通电流的电压与模拟额定电压进行比较；
断路状态保持单元，与所述电压比较器的输出端连接，电压比较结果输入至所述断路状态保持单元；
电流开关器件，所述电流开关器件的控制端与所述断路状态保持单元的输出端连接，受所述断路状态保持单元控制执行断路或导通的动作；以及
电源器件，所述电源器件与所述电流取样传感器、所述电压放大器、所述额定电路输入界面、所述D/A转换器、所述电压比较器、所述断路状态保持单元以及所述电流断路器连接，所述电源器件从电流输入端取电，产生各部件所电压，为其提供电源。
2.根据权利要求1所述的数字式直流断路器，其特征在于具有外部复位装置，所述外部复位装置与所述断路状态保持单元连接，输出复位信号至所述短路状态保持单元。
3.根据权利要求1所述的数字式直流断路器，其特征在于具有对过流保护的额定电流进行远程设置的通讯总线。
4.根据权利要求1所述的数字式直流断路器，其特征在于具有对过流保护的额定电流进行设置的模拟控制线。
5.根据权利要求1所述的数字式直流断路器，其特征在于，所述电流开关器件为功率场效应管。
6.根据权利要求1所述的数字式直流断路器，其特征在于，所述电流开关器件为机械接触的继电器。
7.根据权利要求3所述的数字式直流断路器，其特征在于通过所述通讯总线将所述数字式直流断路器的工作状态反馈至上位系统。
8.根据权利要求4所述的数字式直流断路器，其特征在于通过所述模拟控制线将所述数字式直流断路器的工作状态反馈至上位系统。
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| CN106325265A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-01-11 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种汽车车身控制模块的故障诊断电路和方法 |
| CN107317571A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-03 | 重庆大学 | 一种全固态直流断路器用SiC MOSFET驱动系统及控制方法 |
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2013
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| CN106325265B (zh) * | 2016-10-27 | 2019-01-22 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种汽车车身控制模块的故障诊断方法 |
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