26]第一開關(guān)電路既接受來自PWM脈沖信號(hào)，又接受門栓電路的控制。當(dāng)且僅當(dāng)門栓電路輸出一個(gè)控制信號(hào)時(shí)，第一開關(guān)電路使得保持繞停止工作這段時(shí)間。
[0027]在電網(wǎng)電壓小于額定電壓的85%時(shí)，所示比較電路輸出低電平；大于85%時(shí)比較電路翻轉(zhuǎn)輸出高電平；當(dāng)電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)比較電路翻轉(zhuǎn)輸出低電平(比較電路復(fù)位)。
[0028]所述微分電路將來自比較電路的高電平信號(hào)，微分成周期為10ms左右的脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)所述第二開關(guān)電路控制電磁鐵強(qiáng)力線圈導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸合。
[0029]所述電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)，所述比較電路復(fù)位，一方面為下一次動(dòng)作準(zhǔn)備，另一方面經(jīng)門栓電路轉(zhuǎn)換為一正脈沖，此正脈沖封鎖第一開關(guān)電路，使得保持繞組停止工作這個(gè)脈沖時(shí)段。欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯受復(fù)位彈簧力作用“彈出” 一一實(shí)現(xiàn)欠壓脫扣。
[0030]實(shí)施例一，如圖2所示，
[0031]Cl、LI與C2組成EMC濾波電路，雙向抑制來自電網(wǎng)與電路內(nèi)部產(chǎn)生的干擾信號(hào)。輸入電源連接L、N，經(jīng)EMC濾波電路連接于全波整流橋BGl，整流后的全波電壓定義為VH。VH經(jīng)Rl、R2和C3組成的分壓取樣電路濾波，形成取樣電壓定義為VS。
[0032]VS經(jīng)同相跟隨器UlA隔離，傳送到由R3、R4、R5、R6、C4和UlB組成的PWM電路，PWM電路輸出方波信號(hào)的占空比與VS成反比，即VS越高，占空比越小，以期使得保持繞組的工作電壓為一恒定值。
[0033]PWM電路輸出的方波信號(hào)經(jīng)R7限流控制三極管Tl、NMOS管T2、穩(wěn)壓管Zl和上拉電阻R8組成的第一開關(guān)電路。當(dāng)方波信號(hào)為高電平時(shí)，Tl導(dǎo)通，流經(jīng)R8中的電流，經(jīng)Tl集電極至發(fā)射極到地，Tl集電極電壓(VB)為低，T2無柵極電壓而截止，保持繞組無電流流過。當(dāng)方波信號(hào)為低電平時(shí)，Tl截止，流經(jīng)R8中的電流被穩(wěn)壓管Zl鉗位，Tl集電極電壓(VB)為高，T2獲得柵極電壓而導(dǎo)通，保持繞組流過工作電流。如此往復(fù)，保持繞組以一恒定電壓工作。
[0034]由二極管D2、電容器C5及穩(wěn)壓管Z2組成的電源電路，在T2導(dǎo)通期間，流過保持繞組中的電流通過二極管D2隔離向C5充電，C5上的電壓定義為工作電壓VCC。Z2用于限幅C5上的充電電壓，從而保證VCC的穩(wěn)定性。
[0035]因上電階段，PWM電路無工作電源，Tl處于截止態(tài)，T2處于導(dǎo)通態(tài)，故C5被充電，VCC電壓被建立。在脈寬調(diào)制階段中的每個(gè)低電平階段，Tl截止、T2導(dǎo)通，故能可靠地獲得VCC電壓。
[0036]VS經(jīng)同相跟隨器UlC隔離，傳遞到由R9、R10、R11、R12和UlD組成的比較電路，當(dāng)VS小于額定值的85%時(shí)，比較器VD小于VR，輸出低電平VE。當(dāng)VS大于額定值的85%時(shí)，比較器VD大于VR，輸出高電平VE，并通過RlO反饋進(jìn)一步抬高VD。
[0037]高電平VE經(jīng)由C7與Rl3組成的微分電路微分，形成一脈沖信號(hào)VF。脈沖信號(hào)控制NMOS管T3導(dǎo)通，強(qiáng)啟動(dòng)繞組得電工作一個(gè)脈沖周期，實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)吸合”動(dòng)作。
[0038]在強(qiáng)吸合動(dòng)作作用之下，由于保持繞組已在工作狀態(tài)，故維持動(dòng)鐵芯“吸合”狀態(tài)。
[0039]當(dāng)電網(wǎng)電壓低于額定值的50%時(shí)，比較電路中的VD小于VR，比較電路復(fù)位，輸出低電平VE，為下一次動(dòng)作做準(zhǔn)備。
[0040]C7、R14、R15和三極管T4組成門栓電路。在電源電壓VCC建立之后，由R15對(duì)C7充電，使得T4基極為高電平，T4截止。當(dāng)VE由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，因C7兩端電壓不能突變，T4基極同為低電平，T4導(dǎo)通，VCC經(jīng)R14限流對(duì)Tl基極強(qiáng)制拉高，封鎖PWM信號(hào)，Tl導(dǎo)通，T2截止，保持繞組斷電。隨著Rl5對(duì)C7的不斷充電，T4基極電位不斷升高直至T4截止，門栓電路撤銷對(duì)Tl的控制，PWM信號(hào)通過Tl、T2繼續(xù)控制保持繞組工作，電源電壓VCC得以繼續(xù)維持。從VE由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平時(shí)起，直至T4再次截止的這段時(shí)間，由R15與C7的時(shí)間常數(shù)確定(設(shè)計(jì)為40-60ms，大于維持繞組的電磁常數(shù))。這段時(shí)間，也即是保持繞組“停止工作”的時(shí)間。因保持繞組停止工作，電磁力消失，電磁鐵動(dòng)鐵芯在復(fù)位彈簧作用下自動(dòng)彈出，頂開斷路器“鎖扣機(jī)構(gòu)”，實(shí)現(xiàn)欠電壓脫扣。
[0041]綜上所述，本發(fā)明的雙線圈欠壓脫扣器既保證了電網(wǎng)電壓在高于額定電壓85%時(shí)的可靠吸合，又保證了電網(wǎng)電壓低于額定電壓50%時(shí)的可靠脫扣。吸合時(shí)，由強(qiáng)啟動(dòng)繞組提供較大電磁力但通電時(shí)間極短，以實(shí)現(xiàn)高可靠吸合；吸合后，由工作電流較小的維持繞組保持吸合狀態(tài)。強(qiáng)啟動(dòng)繞組較大功率與保持繞組較小功率，兩者特點(diǎn)相結(jié)合，既可以實(shí)現(xiàn)高可靠吸合，又兼顧了低功率運(yùn)行保持，可有效避免電磁鐵發(fā)熱。此外，這種雙線圈欠壓脫扣器的電源電路串聯(lián)于第一開關(guān)電路中之后，在充分簡化整體電路的如提下，有效提尚了電路能效。電路整體簡單，成本低廉、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0042]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:包括用于雙向抑制來自電網(wǎng)和內(nèi)部電路產(chǎn)生的干擾信號(hào)的EMC濾波電路，還包括整流電路、取樣電路、PWM電路、第一開關(guān)電路、電源電路、比較電路、門栓電路、微分電路、第二開關(guān)電路和雙線圈欠壓電磁鐵；所述的雙線圈欠壓電磁鐵包括保持繞組、強(qiáng)啟動(dòng)繞組和動(dòng)鐵芯； 所述的整流電路將電網(wǎng)輸入的交流電壓整流為直流電壓，所述的取樣電路對(duì)直流電壓進(jìn)行分壓取樣，所述的PWM電路根據(jù)取樣電壓的大小輸出占空比隨變的方波信號(hào)，所述的第一開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)雙線圈欠壓電磁鐵中的保持繞組并向電源電路供電同時(shí)接受門栓電路的控制，所述的比較電路將電網(wǎng)電壓取樣信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行比較后輸出電平信號(hào)，所述門栓電路將將比較器輸出的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平脈沖信號(hào)封鎖PWM脈沖信號(hào)，所述微分電路將電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)傳遞到第二開關(guān)電路，所述第二開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)雙線圈欠壓電磁鐵中的強(qiáng)啟動(dòng)繞組，所述的電源電路將第一開關(guān)電路中的主功率器件導(dǎo)通時(shí)段內(nèi)的電流整定為直流電壓供比較電路及PWM電路使用。
2.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:所述的雙線圈欠壓電磁鐵的強(qiáng)啟動(dòng)繞組線圈匝數(shù)少，線徑粗，工作電流大，在電網(wǎng)電壓大于額定電壓的85%時(shí)，單獨(dú)通電60ms以上的脈沖，確保電磁鐵之動(dòng)鐵芯克服復(fù)位彈簧力，即“吸入”，為斷路器提供合閘條件；保持繞組線圈匝數(shù)多，線徑細(xì)，工作電流小，通電狀態(tài)，在強(qiáng)啟動(dòng)繞組作用下，能可靠維持欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯保持吸合狀態(tài)，直至電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)，保持繞組控制信號(hào)被切斷，欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯受復(fù)位彈簧力作用，即“彈出”，實(shí)現(xiàn)欠電壓脫扣；保持繞組僅單獨(dú)工作時(shí)，所生產(chǎn)的電磁力不足以克服動(dòng)鐵芯的彈簧力，不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)鐵芯吸入。
3.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:電網(wǎng)電壓上電后，第一開關(guān)電路處于導(dǎo)通態(tài)，整流后的直流電壓經(jīng)保持繞組一一第一開關(guān)電路一一電源電路，整體電路所需要的供電電壓VCC被逐步建立；逐步升高的供電電壓VCC使得PWM電路開始工作，第一開關(guān)電路“放大"PWM電路脈沖，在第一開關(guān)電路導(dǎo)通期間，電源充電回路仍然按整流后的直流電壓經(jīng)保持繞組一一第一開關(guān)電路一一電源電路，VCC電源得以穩(wěn)定。
4.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:所述PWM電路在電源建立之后便開始以一頻率振蕩工作，其電路輸出方波的占空比與電網(wǎng)電壓成反比；第一開關(guān)電路接受方波控制電磁鐵保持繞組以恒壓方式進(jìn)行工作。
5.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:第一開關(guān)電路既接受來自PWM脈沖信號(hào)，又接受門栓電路的控制；當(dāng)且僅當(dāng)門栓電路輸出一個(gè)控制信號(hào)時(shí)，第一開關(guān)電路使得保持繞組停止工作這段時(shí)間。
6.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:在電網(wǎng)電壓小于額定電壓的85 %時(shí)，所示比較電路輸出低電平；大于85 %時(shí)比較電路翻轉(zhuǎn)輸出高電平；當(dāng)電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)比較電路翻轉(zhuǎn)輸出低電平，即比較電路復(fù)位。
7.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:所述微分電路將來自比較電路的高電平信號(hào)，微分成周期為10ms左右的脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)所述第二開關(guān)電路控制電磁鐵強(qiáng)力線圈導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸合。
8.如權(quán)利要求1所述的雙線圈欠壓脫扣器，其特征在于:所述電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)，所述比較電路復(fù)位，一方面為下一次動(dòng)作準(zhǔn)備，另一方面經(jīng)門栓電路轉(zhuǎn)換為一正脈沖，此正脈沖封鎖第一開關(guān)電路，使得保持繞組停止工作這個(gè)脈沖時(shí)段；欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯受復(fù)位彈簧力作用“彈出”，實(shí)現(xiàn)欠壓脫扣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙線圈欠壓脫扣器，包括用于雙向抑制來自電網(wǎng)和內(nèi)部電路產(chǎn)生的干擾信號(hào)的EMC濾波電路，還包括整流電路、取樣電路、PWM電路、第一開關(guān)電路、電源電路、比較電路、門栓電路、微分電路、第二開關(guān)電路和雙線圈欠壓電磁鐵；所述的雙線圈欠壓電磁鐵包括保持繞組、強(qiáng)啟動(dòng)繞組和動(dòng)鐵芯。本發(fā)明既保證了電網(wǎng)電壓在高于額定電壓85％時(shí)的可靠吸合，又保證了電網(wǎng)電壓低于額定電壓50％時(shí)的可靠脫扣。強(qiáng)啟動(dòng)繞組較大功率與保持繞組較小功率，既可以實(shí)現(xiàn)高可靠吸合，又兼顧了低功率運(yùn)行保持，可有效避免電磁鐵發(fā)熱。此外，這種雙線圈欠壓脫扣器的電源電路串聯(lián)于第二開關(guān)電路中之后，在充分簡化整體電路的前提下，有效提高了電路能效。
【IPC分類】H02H3-24
【公開號(hào)】CN104659741
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510126735
【發(fā)明人】吳志祥, 方曉毅, 徐維, 鄒一琴
【申請(qǐng)人】常州工學(xué)院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日