一种实现反时限过流保护的固态开关装置制造方法

一种实现反时限过流保护的固态开关装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种实现反时限过流保护的固态开关装置，其设置在直流电源和负载之间，包括直流检测电路、开关管、比较器、开关管驱动电路和单片机；开关管置于直流电源与负载的功率母线上，电流检测电路与直流电源的母线相连，对直流电源母线电流进行采样检测，输入到比较器；比较器将采样电流与过流保护基准电平进行比较后输出控制信号控制开关管驱动电路，当检测电流超过过流保护动作值时，驱动信号关闭，开关管断开；其中，所述直流检测电路为一个运算放大器积分电路，积分电路中的电容为3个串联的电容，每一个电容都分别并联一个继电器开关，通过单片机控制三个继电器开关的闭合来实现不同的反时限过流保护的选择。
【专利说明】—种实现反时限过流保护的固态开关装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种固态开关装置。

【背景技术】
[0002]固态开关与传统机械式触电开关相比，具有寿命长、防浪涌以及分合速度快等优点，固态开关主要由晶闸管、IGBT\GTR、MOSFET等电子元器件组成。
[0003]常用的固态开关兼具过流保护功能，原理如附图1所示。将开关管置于直流电源与负载的功率母线上，同时对母线电流进行检测，当检测电流超过过流保护动作值时，驱动信号关闭，开关管断开，藉此可避免电源、负载的损坏。但特殊工况下，需要开关管具备类似熔断丝的I2T反时限过流保护特性，该固态开关无法满足此特性。
[0004]实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种能够实现反时限过流保护选择的固态开关装置，为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0006]一种实现反时限过流保护的固态开关装置，设置在直流电源和负载之间，包括直流检测电路、开关管、比较器、开关管驱动电路和单片机；开关管置于直流电源与负载的功率母线上，电流检测电路与直流电源的母线相连，对直流电源母线电流进行采样检测，输入到比较器；比较器连接开关管驱动电路，开关管驱动电路连接开关管；比较器将采样电流与过流保护基准电平进行比较后输出控制信号控制开关管驱动电路；当检测电流超过过流保护动作值时，驱动信号关闭，开关管断开；其中，所述直流检测电路为一个RC运算放大器积分电路，积分电路中的电容C为多个串联的电容，每一个电容分别并联一个继电器开关，通过所述单片机控制所述继电器开关的闭合来实现不同保护延迟的反时限过流保护的选择。
[0007]进一步地，所述积分电路中的电容C为3个串联的电容Cl、C2、C3，Cl、C2、C3分别并联继电器开关S1、S2、S3，通过所述单片机控制所述继电器开关S1、S2、S3的闭合来实现不同保护延迟的反时限过流保护的选择。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型的固态开关装置，利用RC运算放大器积分电路实现了反时限过流保护功能，通过对RC运算放大器积分电路中电容C的改进，将电容C配置为多个串联的电容，每一个电容分别并联一个继电器开关，通过单片机控制继电器开关的闭合实现了不同保护延迟的反时限过流保护的选择。本实用新型的实现反时限过流保护的固态开关装置实现的功能多但成本较低，具有很好的推广应用前景。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1是固态开关装置的原理结构示意图；
[0010]图2是积分电路示意图；
[0011]图3是采样电流值与保护动作时间的关系曲线图；
[0012]图4是本实用新型的固态开关装置的电流检测电路图；
[0013]图5是本实用新型的固态开关装置反时限曲线选择示意图。

【具体实施方式】
[0014]下面结合【专利附图】

【附图说明】及【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0015]如附图1所示，固态开关装置设置在直流电源和负载之间，包括直流检测电路、开关管、比较器、开关管驱动电路；开关管置于直流电源与负载的功率母线上，电流检测电路与直流电源的母线相连，对直流电源母线电流进行采样检测，输入到比较器；比较器连接开关管驱动电路，开关管驱动电路连接开关管；比较器将采样电流与过流保护基准电平进行比较后输出控制信号控制开关管驱动电路，当检测电流超过过流保护动作值时，驱动信号关闭，开关管断开，藉此可避免电源、负载的损坏。
[0016]本实用新型对传统固态开关电路中的电流采样比较环节加以改进，实现了 I2T反时限过流保护特性。主要是通过一个积分电路来实现的，基本积分电路如附图2所示，且其输入输出关系为，其中，Vi是电流采样信号与保护设定值的差值，Vo是进入锁存器的高电平。
[0017]如附图3所示，当采样回来的电流为Il时，所需要的积分时间为tl ;当采样回来的电流为12时，所需要的积分时间为t2，tl〈t2。即说明采样回来的电流值越大时，Vi越大，积分到锁存器所识别的高电平所需要的时间就越短，从而满足指标对反时限功能的需求。
[0018]因此，将传统固态开关电路中的直流检测电路改进为一个RC运算放大器积分电路，积分电路中的电容C为3个串联的电容Cl、C2、C3，Cl、C2、C3分别并联继电器开关S1、S2、S3，通过所述单片机控制所述继电器开关S1、S2、S3的闭合，就能实现不同反时限过流保护的选择。
[0019]以三条反时限曲线为例，上位单片机给出的逻辑开关信号作用于三个磁保持继电器开关S1、S2、S3上。当单片机给出“I”时，说明磁保持继电器开关闭合，给出“O”时，说明断开磁保持继电器。
[0020](I)单片机给出“000”，S1、S2、S3断开，此时电容Cl、C2、C3全部接入积分电路，
固态开关反时限过流保护的工作曲线对应附图5中的曲线3。
[0021](2)单片机给出一个“I”时，闭合其中的一个继电器开关，此时只有一个电容接入积分电路，固态开关反时限过流保护的工作曲线对应附图5中的曲线2。
[0022](3)单片机给出两个“I”时，闭合其中的两个继电器开关，此时有两个电容接入积分电路，固态开关反时限过流保护的工作曲线对应附图5中的曲线I。
[0023](4)单片机给出“111”，S1、S2、S3闭合，此时电容Cl、C2、C3全部短接，则表明不需要保护延迟，直接到达保护点即发出保护动作。
[0024]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种实现反时限过流保护的固态开关装置，其特征在于:所述固态开关装置设置在直流电源和负载之间，包括直流检测电路、开关管、比较器、开关管驱动电路和单片机；开关管置于直流电源与负载的功率母线上，电流检测电路与直流电源的母线相连，对直流电源母线电流进行采样检测，输入到比较器；比较器连接开关管驱动电路，开关管驱动电路连接开关管；比较器将采样电流与过流保护基准电平进行比较后输出控制信号控制开关管驱动电路；当检测电流超过过流保护动作值时，驱动信号关闭，开关管断开；其中，所述直流检测电路为一个Re运算放大器积分电路，所述积分电路中的电容C为多个串联的电容每一个电容分别并联一个继电器开关，通过所述单片机控制所述继电器开关的闭合来实现不同保护延迟的反时限过流保护的选择。
2.根据权利要求1所述的固态开关装置，其特征在于:所述积分电路中的电容C为3个串联的电容Cl、C2、C3，Cl、C2、C3分别并联继电器开关S1、S2、S3，通过所述单片机控制所述继电器开关S1、S2、S3的闭合来实现不同反时限过流保护的选择。
【文档编号】H02H7/22GK203983972SQ201420394645
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】张东来, 陈琦, 张晓峰, 刘贺, 曲璐 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院, 北京空间飞行器总体设计部