CN217901869U - 一种交直流驱动电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交直流驱动电压检测电路，克服现有技术中缺少对电网分支线路断路器或开关的精细化控制的问题，包括：控制电路，用于实现逻辑处理与运算，输出控制信号到拉闸控制开关模块；拉闸控制开关模块，用于根据控制电路的控制信号，实现用户侧开关设备的有效拉闸；隔离电源转化模块，用于实现控制端与用户端能量供给以及实现控制端与用户端的电气隔离；能够实现断路器拉闸电压的实时监测，判断拉闸电压是否接入及接入电压是否满足要求，提高负荷精准控制的可靠性。

Description

一种交直流驱动电压检测电路

技术领域

本实用新型涉及电力检测技术领域，特别涉及了一种交直流驱动电压检测电路。

背景技术

电路中，带有负荷控制功能的计量产品很多，通过计量设备本身具有的计量功能，加上外置继电器的开合控制功能，间接实现断路器的拉合闸控制，可以实现电能的实时监测。但现场使用的断路器种类繁多，拉闸功能的驱动电压类型有所差异的特点，如何在电力行业带负荷控制类产品中，实现负荷侧断路器拉闸驱动电压类型的检测，快速判断负荷控制端驱动电压是否介入及接入电压是否满足断路器拉闸驱动电压的要求，即如何实现电网分支线路断路器（开关）的精细化控制，实现精准拉闸限电功能是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中缺少对电网分支线路断路器或开关的精细化控制的问题，提供了一种交直流驱动电压检测电路，能够实现断路器拉闸电压的实时监测，判断拉闸电压是否接入及接入电压是否满足要求，提高负荷精准控制的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，包括：

控制电路，用于实现逻辑处理与运算，输出控制信号到拉闸控制开关模块；

拉闸控制开关模块，用于根据控制电路的控制信号，实现用户侧开关设备的有效拉闸；

隔离电源转化模块，用于实现控制端与用户端能量供给以及实现控制端与用户端的电气隔离；

驱动电压检测模块，用于实时检测拉闸驱动电压。

控制电路分别与拉闸控制开关模块、驱动电压检测模块连接，驱动电压检测模块分别与拉闸控制开关模块、隔离电源转化模块连接。控制电路可以为通用的控制芯片，如STM32系列、ARM系列等等具有逻辑处理与运算功能的芯片。本实用新型能够为负荷精准控制提供安全、可靠的动作电压，且能实现断路器拉闸电压的实时监测，判断拉闸电压是否接入及接入电压是否满足要求，为负荷精准控制提高可靠保证。

作为优选，所述的拉闸控制开关模块包括与控制电路连接的第一限流组件，所述第一限流组件还连接有继电器。第一限流组件可以保护电路，当检测到用户侧超负荷运行时，通过控制电路作用于第一限流组件一个充足时长的高电平，实现对继电器J1的开合控制，进而实现用户侧断路器等开关设备的有效拉闸，实现用电侧的拉闸限电功能。

作为优选，所述隔离电源转化模块包括滤波组件，所述滤波组件还连接有电源模块。滤波组件用于改善电路的电磁抗扰度，提高电路的稳定性。

作为优选，所述隔离电源转化模块还包括与滤波组件连接的高效能保护组件，所述高效能保护组件还与输出侧电源连接。所述高效能保护组件可以为瞬态电压印制二极管，高效能保护组件可以跨接在输出侧电源与地之间，增强芯片的电磁抗干扰特性。

作为优选，所述的驱动电压检测模块包括光耦，所述光耦与控制电路连接。光耦用于实现电器隔离功能。

作为优选，所述的驱动电压检测模块包括与拉闸控制开关模块连接的分压组件，所述分压组件还连接有第二限流组件，所述第二限流组件与输出侧电源连接。分压组件包括若干电阻，在选取电阻时，电阻阻值既要保证拉闸电压类型的检测，又要确保非常小的漏电流，不影响拉闸驱动能力。

因此，本实用新型具有如下有益效果：1、能够实现交直流电压的实时检测；2、器件体积小，节省空间，开发成本低，便于快速迭代；3、具有强弱电隔离功能，能够实现4KV强弱电隔离；4、能够实现负荷的精准控制。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是本实用新型拉闸控制开关模块的电气原理图；

图3是本实用新型隔离电源转化模块的电气原理图；

图4是本实用新型驱动电压检测模块的电气原理图；

图中：1、拉闸控制开关模块；2、隔离电源转化模块；3、驱动电压检测模块；4、控制电路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例一：

本实施例为一种交直流驱动电压检测电路，如图1所示，包括：

拉闸控制开关模块1、隔离电源转化模块2、驱动电压检测模块3以及控制电路4，所述控制电路分别与拉闸控制开关模块、驱动电压检测模块连接，所述驱动电压检测模块分别与拉闸控制开关模块、隔离电源转化模块连接。

其中，所述拉闸控制开关模块包括第一限流组件以及继电器，所述隔离电源转化模块包括滤波组件、高效能保护组件以及电源模块，所述驱动电压检测模块包括光耦、第二限流组件以及分压组件，所述继电器分别与第一限流组件、分压组件连接，所述第一限流组件与控制电路连接，所述高效能保护组件分别与滤波组件以及输出侧电源连接，所述光耦分别与第二限流组件以及分压组件连接，所述第二限流组件还与输出侧电源连接。

本实用新型能够实现断路器拉闸电压的实时监测，判断拉闸电压是否接入及接入电压是否满足要求，为负荷精准控制提高可靠保证。

实施例二：

本实施例为一种交直流驱动电压检测电路，在实施例一的基础上，对拉闸控制开关模块、隔离电源转化模块以及做了进一步说明。

具体的，在本实施例中，所述拉闸控制开关模块包括：电阻R1、电阻R2、二极管D1、三极管Q1以及继电器J1，所述电阻R1一端与控制电路连接，另一端与电阻R2一端、三极管Q1基极连接，电阻R2另一端分别与地、三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极分别与二极管D1的正极、继电器J1的5脚连接，二极管D1的负极分别与12V电源、继电器J1的4脚连接，所述继电器J1的1脚为公共端、33脚为常开端。本实施例中控制电路采用MCU。

电阻R1用来限流，电阻R2提高三极管Q1的导通效率，通过三极管Q1可以提高继电器J1吸合所需的电流。继电器Q1的4、5脚与1、2、3脚电器隔离，隔离电压可达到4KV。通过电阻R1引出的Switch信号直接连接到MCU的I/O口上，MCU可包括通用的控制芯片，如STM32系列、ARM系列等等具有逻辑处理与运算功能的芯片。正常情况下，电阻R1端的信号线处于低电平，三极管Q1不动作，用户电能供应正常。当检测到用户侧超负荷运行时，通过MCU作用于电阻R1一个充足时长的高电平，实现对继电器J1的开合控制，进而实现用户侧断路器等开关设备的有效拉闸，实现用电侧的拉闸限电功能。

本实施例中，所述隔离电源转化模块包括：电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电源模块U1、电阻R3、电阻R4以及二极管Zr1，所述电容C1一端分别与地、电容C2一端连接，电容C1另一端分别与5V电源、电感L1一端连接，电感L1另一端分别与电容C2另一端、电源模块U1的3脚（VIN端）连接，电阻R3一端与5V电源连接，另一端与电源模块U1的1脚（CTRL端）连接；电阻R4一端与电源模块U1的12脚（TRIM端）连接，另一端分别与二极管Zr1的一端、电容C4的一端、电容C3的一端、电源模块U1的14脚（VO端）连接，所述电容C3的另一端分别与电源模块U1的16脚、15脚（OV端）、电容C4的另一端、二极管Zr1的另一端以及地连接。

隔离电源转化模块作为驱动电压检测电路的辅助电路，通过该模块，可以实现控制端与用户端能量的供给并确保两侧之间的电器隔离等级要求。本实施例中，电阻R3选用5.1KΩ的贴片电阻，用来限流。5V电源通过电阻R3连接到电源模块U1的CTRL引脚，使能电源模块U1工作，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1为滤波器件，改善电路的电磁抗扰度，提高电路的稳定性，其中，电容C1、电容C2、电容C4容值为10uF，电容C3容值为0.1uF，电感L1为贴片电感，电感量为6.8uH；电源模块U1为DC/DC电源模块，型号为B0505ST16-W5,高达5KVAC的隔离电压，满足用户侧与控制侧的隔离电压等级要求，标准输入电压为4.4-5.5V，输出电压可调，本电路设计为输入输出电压相等，均为5V，可通过配置电源模块U1的二次侧引脚TRIM串联0Ω电阻R4后连接到电源模块U1的输出引脚VO，实现输出与输入均为5V。二极管Zr1可以为TVS管（瞬态电压印制二极管），TVS是一种二极管形式的高效能保护器件，设计时将二极管Zr1跨接在输出侧电源与地之间，增强芯片的电磁抗干扰特性。以上数值和选型只是本实施例中的一个优选方案，不代表只能是这个值和型号。

本实施例中，所述驱动电压检测模块包括：电容C5、电组R6、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、二极管D3、光耦E1、三极管Q2，二极管D2，所述电容C5一端接地，另一端分别与电阻R5一端、光耦E1中受光器一端连接，光耦E1中受光器另一端接地，光耦E1中发光二极管正极与电阻R6一端连接，电阻R6另一端与5V电源连接，光耦E1中发光二极管负极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的集电极=极分别与地、继电器J1公共端、二极管D3正极连接，三极管Q2的基极与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极分别与二极管D3的负极、电阻R7一端连接，电阻R7另一端与电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电阻R9一端连接，电阻R9另一端与电阻R10一端连接，电阻R10另一端与电阻R11一端连接，电阻R1另一端与继电器J1的常开端连接。

驱动电压检测模块是本实用新型的核心电路，用于实现拉闸驱动电压的实时检测。E1为光耦，实现电器隔离功能。光耦可以选用隔离电压为AC 5KV，光耦传输比为300%-470%的光耦。光耦E1的后端由电阻R5、电容C5组成，电阻R5为上拉电阻，阻值为4.7KΩ，电容C5为滤波电容，容值为1nF，所述电阻与电容的值只是本实施例中的一个优选方案，不代表只能是这个值。电阻R5一端接3.3V电源，另一端连接光耦E1输出脚的C端，同时将C端连接到MCU的I/O口；

光耦E1的前端由分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R9、分压电阻R10和限流电阻R6、三极管Q2、二极管D2、二极管D3组成。分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R9、分压电阻R10和二极管D3串联并跨接在拉闸驱动电压回路，用于分压限流，二极管D2为整流二极管，用于将交流信号转换为半波直流信号，并根据回路电压的类型控制三极管Q2导通与截止，进而控制光耦的工作状态。

在对分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R9以及分压电阻R10的阻值进行取值时，既要保证拉闸电压类型的检测，又要确保非常小的漏电流，不影响拉闸驱动能力。

具体工作时，分为三种情况：

情况1：当拉闸驱动电压未接入时，三极管Q2处于截止状态，光耦E2未工作，光耦E2的后端CHECK信号线一直处于高电平状态，即MCU检测到CHECK信号一直为高，判定用户侧拉闸驱动电压未接入，并将拉闸驱动电压未接入事件上传报告给系统，提醒接入驱动电压。

情况2：当拉闸驱动电压接入并为直流电压时，三极管Q2处于导通状态，光耦E2持续工作，光耦E2的后端CHECK信号线一直处于低电平状态，即MCU检测到CHECK信号一直为低，判定用户侧拉闸驱动电压为直流电压，并将此电压事件上传报告给系统，判定接入电压是否满足断路器拉闸驱动电压的要求。

情况3：当拉闸驱动电压接入并为交流电压时，由于二极管D2的整流作用，使得交流信号处于正半周期时，信号能够通过二极管D2,进而控制三极管Q2导通，光耦E2工作，光耦E2的后端CHECK信号线处于低电平状态，即MCU检测到CHECK信号为低，当交流信号处于负半周期时，二极管D2截止，光耦E2未工作，光耦E2的后端CHECK信号线处于高电平状态，即MCU检测到CHECK信号为高。在一个周期，即工频50HZ，20ms内，CHECK信号高低翻转，呈现周期性变化的特点，判定用户侧拉闸驱动电压为交流电压，并将此电压事件上传报告给系统，判定接入电压是否满足断路器拉闸驱动电压的要求。

因此，通过本实用新型，可以有效实现拉闸限电的可靠性与实效性，实现电网精细化管理。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种交直流驱动电压检测电路，其特征在于，包括：

控制电路，用于实现逻辑处理与运算，输出控制信号到拉闸控制开关模块；

拉闸控制开关模块，用于根据控制电路的控制信号，实现用户侧开关设备的有效拉闸；

隔离电源转化模块，用于实现控制端与用户端能量供给以及实现控制端与用户端的电气隔离；

驱动电压检测模块，用于实时检测拉闸驱动电压。

2.根据权利要求1所述的一种交直流驱动电压检测电路，其特征在于，所述的拉闸控制开关模块包括与控制电路连接的第一限流组件，所述第一限流组件还连接有继电器。

3.根据权利要求1或2所述的一种交直流驱动电压检测电路，其特征在于，所述隔离电源转化模块包括滤波组件，所述滤波组件还连接有电源模块。

4.根据权利要求3所述的一种交直流驱动电压检测电路，其特征在于，所述隔离电源转化模块还包括与滤波组件连接的高效能保护组件，所述高效能保护组件还与输出侧电源连接。

5.根据权利要求1所述的一种交直流驱动电压检测电路，其特征在于，所述的驱动电压检测模块包括光耦，所述光耦与控制电路连接。

6.根据权利要求1或5所述的一种交直流驱动电压检测电路，其特征在于，所述的驱动电压检测模块包括与拉闸控制开关模块连接的分压组件，所述分压组件还连接有第二限流组件，所述第二限流组件与输出侧电源连接。

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