CN209488161U - 一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路。该三相漏电保护电路主要由零序电流采集电路单元、比例放大运算电路单元及交流电压有效值转换电路单元等组成。本实用新型的有益效果在于：通过本保护电路，能够有效地采集到零序电流值。

Description

一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路

技术领域

本实用新型涉及固态功率控制SSPC领域，特别地是，一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路。

背景技术

固态功率控制器SSPC(Solid-State Power Controller)是固态配电系统中控制开关通断的一种智能开关设备，是机载设备中不可缺少的配电装置，其功能包括负载的开通、关断，开关状态上传、电流值上传、过流保护等，它具有无触点、无电弧、无噪声、响应快、电磁干扰小、寿命长、可靠性高以及便于计算机远程控制等优点，当前在飞机配电系统中广泛应用。其中，关于交流固态功率控制器配电线路正常运行时，如果三相负载完全平衡，无谐波电流，忽略正常泄漏电流，则流过中心点的电流为0，即零序电流为0。如果三相负载不平衡，则产生零序电流，当零序电流超过一定值（只考虑值为mA级）并且持续一段时间，会造成人体触电、火灾等危害。因此，在交流固态功率控制器中设计三相漏电保护电路，将检测出的零序电流值送入到DSP进行判断来控制产品通断，进而防止造成人体触电、火灾等危险的发生。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是漏电现象，提供一种新型的用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路。

为了实现这一目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路，包含有，

零序电流采集电路单元，其具有零序电流传感器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1及第一电容C1，零序电流传感器U1的IN1端、IN2端、IN3端分别用于接收与来自外部的输入信号A_Phase_IN、B_Phase_IN、C_Phase_IN，第一零序电流传感器U1的OUT1端、OUT2端、OUT3端分别用于接收来自外部的输出信号A_Phase_OUT、B_Phase_OUT、C_Phase_OUT，零序电流传感器U1的OUT4端分别与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极、第一电阻R1的第一端及第一电容C1的第一端相连，零序电流传感器U1的OUT5端分别与第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极、第一电阻R1的第二端及第一电容C1的第二端相连；

比例放大运算电路单元，其具有运算放大器U2、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2及第三电容C3，运算放大器U2的正输入端与零序电流传感器U1的OUT4端相连，运算放大器U2的负输入端分别与第二电阻R2的第一端及第三电阻R3的第一端相连，运算放大器U2的正电源端与第一正电源VCC相连，运算放大器U2的负电源端与第一负电源VEE相连，运算放大器U2的输出端与第二电阻R2的第二端相连，第三电阻R3的第二端与GND相连，第二电容C2的第一端与第一正电源VCC相连，第二电容C2的第二端与GND相连，第三电容C3的第一端与第一负电源VEE相连，第三电容C3的第二端与GND相连；以及，

交流电压有效值转换电路单元，其具有真有效值转换器U3、第四电容C4、第五电容C5及第六电容C6，真有效值转换器U3的高阻抗输入端VIN与运算放大器U2的输出端相连，真有效值转换器U3的输出端OUTPUT用于输出电压信号Vd，真有效值转换器U3的正电源端+VS与第一正电源VCC相连，真有效值转换器U3的平均电容端CAV与第四电容C4的第一端相连，真有效值转换器U3的负电源端-VS及第四电容C4的第二端均与第一负电源VEE相连，真有效转换器U3的输出端滤波电容端CF与第五电容C5的第一端相连，第五电容C5的第二端与真有效值转换器U3的输出端OUTPUT相连，真有效值转换器U3的低阻抗输入端CC与第六电容C6的第一端相连，第六电容C6的第二端及真有效值转换器U3的公共端COM均与GND相连。

作为一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路的优选方案，零序电流传感器U1采用北京创四方电子股份有限公司的ZPS-01。

作为一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路的优选方案，运算放大器U2的采用美国LINEAR公司的LT1991。

作为一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路的优选方案，真有效值转换器U3采用美国AD公司的AD736。

作为一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路的优选方案，还包含有，微处理器DSP，微处理器DSP的AD转换口用于接收来自真有效值转换器U3的输出端OUTPUT的输出电压信号Vd，微处理器DSP根据输出电压信号Vd控制通断交流固态功率控制器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少在于：（1）通过本保护电路，能够有效地采集到零序电流值；（2）电路结构简单可靠，易于实现。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本实用新型所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将连接附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式连接附图对本实用新型作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参见图1，图中示出的是一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路。该三相漏电保护电路主要由零序电流采集电路单元1、比例放大运算电路单元2及交流电压有效值转换电路单元3等组成。

零序电流采集电路单元1具有零序电流传感器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1及第一电容C1。本实施例中，零序电流传感器U1采用北京创四方电子股份有限公司的ZPS-01。零序电流传感器U1的IN1端、IN2端、IN3端分别用于接收与来自外部的输入信号A_Phase_IN、B_Phase_IN、C_Phase_IN。第一零序电流传感器U1的OUT1端、OUT2端、OUT3端分别用于接收来自外部的输出信号A_Phase_OUT、B_Phase_OUT、C_Phase_OUT。零序电流传感器U1的OUT4端分别与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极、第一电阻R1的第一端及第一电容C1的第一端相连。零序电流传感器U1的OUT5端分别与第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极、第一电阻R1的第二端及第一电容C1的第二端相连。

比例放大运算电路单元2具有运算放大器U2、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2及第三电容C3。本实施例中，运算放大器U2的采用美国LINEAR公司的LT1991。运算放大器U2的正输入端与零序电流传感器U1的OUT4端相连。运算放大器U2的负输入端分别与第二电阻R2的第一端及第三电阻R3的第一端相连。运算放大器U2的正电源端与第一正电源VCC相连，运算放大器U2的负电源端与第一负电源VEE相连。运算放大器U2的输出端与第二电阻R2的第二端相连，第三电阻R3的第二端与GND相连。第二电容C2的第一端与第一正电源VCC相连。第二电容C2的第二端与GND相连。第三电容C3的第一端与第一负电源VEE相连，第三电容C3的第二端与GND相连。

交流电压有效值转换电路单元3具有真有效值转换器U3、第四电容C4、第五电容C5及第六电容C6。本实施例中，真有效值转换器U2采用美国AD公司的AD736。真有效值转换器U3的高阻抗输入端VIN与运算放大器U2的输出端相连。真有效值转换器U3的输出端OUTPUT用于输出电压信号Vd。真有效值转换器U3的正电源端+VS与第一正电源VCC相连。真有效值转换器U3的平均电容端CAV与第四电容C4的第一端相连。真有效值转换器U3的负电源端-VS及第四电容C4的第二端均与第一负电源VEE相连，真有效转换器U3的输出端滤波电容端CF与第五电容C5的第一端相连。第五电容C5的第二端与真有效值转换器U3的输出端OUTPUT相连。真有效值转换器U3的低阻抗输入端CC与第六电容C6的第一端相连。第六电容C6的第二端及真有效值转换器U3的公共端COM均与GND相连。

微处理器DSP的AD转换口用于接收来自真有效值转换器U3的输出端OUTPUT的输出电压信号Vd。

假设输入信号A_Phase_IN的当前额定电流为Ia，瞬时电流为，输入信号B_Phase_IN的当前额定电流为Ib，瞬时电流为，输入信号C_Phase_IN的当前额定电流为Ic,瞬时电流为。

以正弦波为例且负载均为阻性负载，设额定电流为10A，假设微处理器DSP的ADC采样频率为10Mhz，设交流电流最大频率为800Hz，则角速度w为1600 rad/s，则完成每个通道电流采样时间大约为0.1us。则瞬时电流表达式分别为：

零序电流传感器U1的OUT4端输出电流Is为三相电流和，Is的计算表达式为

Is流过第一电阻R1，因此：

Vs=Is*R1

通过所述第二电阻R2及第三电阻R3的大小来调节运算放大器U2的增益，表达式如下所示：

Vo=（1+R2/R3）Vs

通过所述真有效值转换芯片U3将电压Vd送入到微处理器DSP的AD转换接口，根据Vd的值来控制产品通断（若Vd大于预设值，则断开交流固态功率控制器；若Vd小于预设值，则保持交流固态功率控制器的通路），达到保护人身及财产安全的目的。

以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路，其特征在于，包含有，

零序电流采集电路单元，其具有零序电流传感器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1及第一电容C1，零序电流传感器U1的IN1端、IN2端、IN3端分别用于接收与来自外部的输入信号A_Phase_IN、B_Phase_IN、C_Phase_IN，第一零序电流传感器U1的OUT1端、OUT2端、OUT3端分别用于接收来自外部的输出信号A_Phase_OUT、B_Phase_OUT、C_Phase_OUT，零序电流传感器U1的OUT4端分别与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极、第一电阻R1的第一端及第一电容C1的第一端相连，零序电流传感器U1的OUT5端分别与第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极、第一电阻R1的第二端及第一电容C1的第二端相连；

比例放大运算电路单元，其具有运算放大器U2、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2及第三电容C3，运算放大器U2的正输入端与零序电流传感器U1的OUT4端相连，运算放大器U2的负输入端分别与第二电阻R2的第一端及第三电阻R3的第一端相连，运算放大器U2的正电源端与第一正电源VCC相连，运算放大器U2的负电源端与第一负电源VEE相连，运算放大器U2的输出端与第二电阻R2的第二端相连，第三电阻R3的第二端与GND相连，第二电容C2的第一端与第一正电源VCC相连，第二电容C2的第二端与GND相连，第三电容C3的第一端与第一负电源VEE相连，第三电容C3的第二端与GND相连；以及，

交流电压有效值转换电路单元，其具有真有效值转换器U3、第四电容C4、第五电容C5及第六电容C6，真有效值转换器U3的高阻抗输入端VIN与运算放大器U2的输出端相连，真有效值转换器U3的输出端OUTPUT用于输出电压信号Vd，真有效值转换器U3的正电源端+VS与第一正电源VCC相连，真有效值转换器U3的平均电容端CAV与第四电容C4的第一端相连，真有效值转换器U3的负电源端-VS及第四电容C4的第二端均与第一负电源VEE相连，真有效转换器U3的输出端滤波电容端CF与第五电容C5的第一端相连，第五电容C5的第二端与真有效值转换器U3的输出端OUTPUT相连，真有效值转换器U3的低阻抗输入端CC与第六电容C6的第一端相连，第六电容C6的第二端及真有效值转换器U3的公共端COM均与GND相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路，其特征在于，零序电流传感器U1采用北京创四方电子股份有限公司的ZPS-01。

3.根据权利要求1所述的一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路，其特征在于，运算放大器U2的采用美国LINEAR公司的LT1991。

4.根据权利要求1所述的一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路，其特征在于，真有效值转换器U3采用美国AD公司的AD736。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种用于交流固态功率控制器的三相漏电保护电路，其特征在于，还包含有，微处理器DSP，微处理器DSP的AD转换口用于接收来自真有效值转换器U3的输出端OUTPUT的输出电压信号Vd，微处理器DSP根据输出电压信号Vd控制通断交流固态功率控制器。