一種斷相保護器電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種斷相保護器電路，結(jié)構(gòu)合理，能夠可靠地實現(xiàn)缺相監(jiān)測等功能。該斷相保護器電路具有獨立的直流輸出電源，直流輸出電源包括工頻變壓器、橋式整流部分、阻容濾波部分、第一DC-DC模塊和第二DC-DC模塊，其中工頻變壓器的初級接至三相電源線路中任意兩相接線端子，工頻變壓器的次級經(jīng)過所述橋式整流部分、阻容濾波部分，向第一DC-DC模塊和第二DC-DC模塊提供相同的直流電壓輸入；第一DC-DC模塊和第二DC-DC模塊輸出不同幅值的直流電源電壓，相應(yīng)提供給控制單元、斷相保護繼電器以及報警電路。本實用新型探測電流范圍大，工作電壓范圍寬、結(jié)構(gòu)簡明合理、低功耗、高可靠、可以直觀地指示三相電源工作狀態(tài)。
【專利說明】一種斷相保護器電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種斷相保護器電路，可適用于監(jiān)測并響應(yīng)三相交流轉(zhuǎn)轍機(三相道岔轉(zhuǎn)轍機)的缺相保護。

【背景技術(shù)】
[0002]三相交流轉(zhuǎn)轍機是鐵路重要電器設(shè)備，在運行時發(fā)生缺相會導(dǎo)致事故和危險，故需要監(jiān)測是否缺相，當缺相發(fā)生時，要求及時發(fā)出報警和控制信號，防止損失發(fā)生。斷相保護器電路結(jié)構(gòu)確定后，可以有多種策略實現(xiàn)缺相的探測。
[0003]中國專利文獻CN202856311U公開了一種自診斷斷相保護器，該產(chǎn)品的24V輸出電壓來自3個變壓器次級的串聯(lián)，變壓器需要較大體積。負載(即“三相道岔轉(zhuǎn)轍機”)電流大小的變化對24V輸出的穩(wěn)定性與電壓值有很大影響，變壓器初級串聯(lián)在電機供電電路中，安裝麻煩，增加故障機率和危險性，電源轉(zhuǎn)換部分為簡單的線性穩(wěn)壓電路，功耗大，穩(wěn)壓能力差，適應(yīng)電壓變化范圍小。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提出一種斷相保護器電路，結(jié)構(gòu)合理，能夠可靠地實現(xiàn)缺相監(jiān)測等功倉泛。
[0005]本實用新型的解決方案如下:
[0006]一種斷相保護器電路，包括控制單元、對應(yīng)于三相電源線路的三路電流互感器及其電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊，三路電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別接至控制單元相應(yīng)的A/D輸入端；控制單元輸出控制信號至斷相保護繼電器以及報警電路；其特殊之處在于:
[0007]該斷相保護器電路還包括獨立的直流輸出電源，所述直流輸出電源包括工頻變壓器、橋式整流部分、阻容濾波部分、第一 DC-DC模塊和第二 DC-DC模塊，其中工頻變壓器的初級接至三相電源線路中任意兩相接線端子，工頻變壓器的次級經(jīng)過所述橋式整流部分、阻容濾波部分，向第一DC-DC模塊和第二DC-DC模塊提供相同的直流電壓輸入；第一DC-DC模塊和第二 DC-DC模塊輸出不同幅值的直流電源電壓，相應(yīng)提供給控制單元、斷相保護繼電器以及報警電路。
[0008]基于上述基本方案，本實用新型還進一步作如下優(yōu)化限定和改進:
[0009]每一路電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊均包括一對反接并聯(lián)的二極管，再并聯(lián)有電阻、電容；三路電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的同一端還共同經(jīng)電阻接至一個高于二極管導(dǎo)通電壓的基準電壓，該電阻負端經(jīng)二極管REF接地，并對所述二極管REF并聯(lián)有電容；所述基準電壓取自所述直流輸出電源。
[0010]上述反接并聯(lián)的二極管采用發(fā)光二極管。
[0011]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0012]探測電流范圍大，工作電壓范圍寬。
[0013]結(jié)構(gòu)簡明合理、低功耗、高可靠、可以直觀地指示三相電源工作狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為本實用新型中寬范圍交流輸入直流輸出電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本實用新型中電流采樣與基準疊加部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]本實施例的指標:
[0018](I)電源電壓范圍 220V-440V/AC
[0019](2)敏感電流范圍0.5A-10A
[0020]⑶電路工作電流< 25mA
[0021](4)反應(yīng)時間:< 0.3S
[0022]本實用新型主要的改進在于斷相保護器電路自身的供電部分和電流采樣部分。
[0023]電源部分如圖2所示，主要包括工頻變壓器、橋式整流、阻容濾波和雙DC-DC模塊，輸入電壓取自三相交流轉(zhuǎn)轍機的執(zhí)行電機(也相當于取自三相電源線路)接線端子中的兩路，故正常電壓為380V，若某一路缺相，電壓變?yōu)?20V。電路中DC5和DC24是寬輸入DC-DC變換器，輸入為18-36V，輸出分別為5V和24V。
[0024]由于24V輸出來自獨立的開關(guān)電源，穩(wěn)定性和安全性得到了保證。通過合理設(shè)計變壓器，使其在輸入220V-440V范圍時，次級經(jīng)整流濾波輸出為18-36V，再經(jīng)DC-DC變換，可以得到穩(wěn)定5V和24V直流電壓。
[0025]電流采樣部分設(shè)計如圖3，每一路都包括電流互感器、一對反接并聯(lián)的發(fā)光二極管，電阻、電容并聯(lián)，并將其一端(圖中的D點)接到一個高于LED導(dǎo)通電壓的電壓基準上，例如圖中D1-D6工作電壓為1.6V，而發(fā)光二極管LEDREF起電壓基準作用，導(dǎo)通電壓大于
1.6V。
[0026]互感電流流過一對反接并聯(lián)的發(fā)光二極管，同時疊加一個基準直流點位，使得在A、B、C點得到脈動直流電壓，在D點得到基準直流電壓，他們可以直接接到MCU的A/D端，進行A/D變換，同時，互感電流使LED發(fā)光，負載電流大小與發(fā)光亮度成正比，可以直觀了解負載的大小及有無缺相。
[0027]具體應(yīng)用時，缺相的判斷可以參考下面的公式:
[0028]

i 二 O-T
[0029]ΣΙ^ω-Ν-Γ//>ο
i=o—r
[0030]ΣI^) U| - > O

i 二 ?-τ
[0031]該公式中Vd是圖3中D點的基準電壓，Va⑴、Vb⑴、Vc (i)分別是圖3中A、B、C點的脈動直流電壓，T是信號交流電周期，TH是通過實驗確定的常數(shù)。公式的含義是計算一個周期內(nèi)信號電壓波形與水平直線Vd圍成的面積，然后與閾值TH比較，若缺相則結(jié)果小于O,不缺相則結(jié)果大于O。
[0032]在控制單元中可以用絕對值電路加積分電路實現(xiàn)該公式，或用軟件算法實現(xiàn)。在本設(shè)計中是用軟件算法實現(xiàn)的。
【權(quán)利要求】
1.一種斷相保護器電路，包括控制單元、對應(yīng)于三相電源線路的三路電流互感器及其電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊，三路電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別接至控制單元相應(yīng)的A/D輸入端；控制單元輸出控制信號至斷相保護繼電器以及報警電路；其特征在于: 該斷相保護器電路還包括獨立的直流輸出電源，所述直流輸出電源包括工頻變壓器、橋式整流部分、阻容濾波部分、第一 DC-DC模塊和第二 DC-DC模塊，其中工頻變壓器的初級接至三相電源線路中任意兩相接線端子，工頻變壓器的次級經(jīng)過所述橋式整流部分、阻容濾波部分，向第一 DC-DC模塊和第二 DC-DC模塊提供相同的直流電壓輸入；第一 DC-DC模塊和第二 DC-DC模塊輸出不同幅值的直流電源電壓，相應(yīng)提供給控制單元、斷相保護繼電器以及報警電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷相保護器電路，其特征在于:每一路電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊均包括一對反接并聯(lián)的二極管，再并聯(lián)有電阻、電容;三路電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的同一端還共同經(jīng)電阻接至一個高于二極管導(dǎo)通電壓的基準電壓，該電阻負端經(jīng)二極管REF接地，并對所述二極管REF并聯(lián)有電容；所述基準電壓取自所述直流輸出電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷相保護器電路，其特征在于:所述反接并聯(lián)的二極管采用發(fā)光二極管。
【文檔編號】H02H3/253GK204046134SQ201420505737
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】劉曉楓, 馬丹, 劉筱天, 劉晉銘 申請人:西安嘉信鐵路器材有限公司