一种断路器剩余电流校准电路的制作方法

1.本实用新型涉及电气电路领域，尤其涉及断路器剩余电流校准电路。


背景技术：

2.剩余电流指的是回路中电流输入输出矢量和不为零时出现的电流，当出现绝缘损坏、或因有人或物体接触到线路时，剩余电流会从大地回流，当剩余电流过大可能导致电弧产生，使之具有火灾隐患以及造成人身触电伤害。因此，从保护人身财产安全的角度出发，做到安全用电，在此种场合通常使用带剩余电流保护功能的断路器实现保护功能。
3.使用带剩余电流保护功能的断路器，需要定期对断路器中的剩余电流检测和保护电路进行检测试验，如人工定时试验跳闸，以验证剩余电流保护功能的可靠性。特别是断路器经过长时间运行后，如果不对断路器剩余电流检测精度进行检验，则有可能造成开关误动作或不动作，从而产生人身伤害。
4.目前，带剩余电流保护功能的断路器不能在线进行剩余电流校准，只能在断路器安装之前或安装后将断路器拆卸进行校准，或将断路器断开前后端使用校准仪进行校准，其工作量大，操作繁琐，效率低下，检修时间长，影响供电可靠性。特别是部分不能停电的负荷，更加难以做到定时检修，其局限性较大。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种断路器剩余电流校准电路，该电路由零序电流互感器t1、nmos管v1、运算放大器u1、微控制单元u2、3个电阻r1、r2、r3、电容c1组成；
6.所述零序电流互感器t1二次端具有2个绕组，所述零序电流互感器t1的一次端绕组与一次母线连接，所述零序电流互感器t1的二次端第一绕组同名端通过所述电阻r2与所述微控制单元u2的ad转换模块输入端adc_in连接，所述零序电流互感器t1的二次端第一绕组异名端接地；
7.所述电阻r3一端与所述零序电流互感器t1的二次端第一绕组同名端连接，电阻r3另一端接地，所述电容c1一端与所述微控制单元u2的ad转换模块输入端adc_in连接，所述电容c1另一端接地；
8.所述零序电流互感器t1的二次端第二绕组同名端连接电源，所述零序电流互感器t1的二次端第二绕组异名端连接所述nmos管v1的漏极；
9.所述nmos管v1的源极与所述运算放大器u1的反向输入端连接并通过所述电阻r1接地，所述nmos管v1的栅极与所述运算放大器u1的输出端连接，所述运算放大器u1的正向输入端与所述微控制单元u2的da转换模块输出端dac_out连接。
10.优选地，所述零序电流互感器t1的二次端第一绕组与所述零序电流互感器t1的二次端第二绕组的匝数相同。
11.优选地，所述微控制单元u2采用型号为hc32d390的mcu。
12.优选地，所述运算放大器u1采用型号为lmv771的运算放大器。
13.优选地，所述微控制单元u2与外部终端通信连接。
14.该电路解决了带剩余电流保护功能的断路器只能在断路器安装之前或安装后将断路器拆卸进行校准，或将断路器断开前后端使用校准仪进行校准，不能在线进行剩余电流校准的问题，无需断开一次回路，可实时在线校准，速度快、效率高。该电路中零序互感器只需要两个绕组，同时基准输出由mcu计算得出，其电路简单，成本较低，但校准精度取决于da转换模块精度，适用于非高精度场合的断路器自校准用途。
附图说明
15.图1为断路器剩余电流校准电路图。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
18.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
19.如图1所示，一种断路器剩余电流校准电路，包括二次端具有相同匝数2个绕组的零序电流互感器t1、nmos管v1、运算放大器u1、内置ad转换模块和da转换模块的微控制单元(mcu)u2、电阻r1、r2、r3、电容c1。其中，零序电流互感器t1的一次端绕组与一次母线连接，零序电流互感器t1的二次端第一绕组同名端通过电阻r2与微控制单元(mcu)u2的ad转换模块输入端adc_in连接，零序电流互感器t1的二次端第一绕组异名端接地；电阻r3一端与零序电流互感器t1的二次端第一绕组同名端连接，电阻r3另一端接地，电容c1一端与微控制单元(mcu)u2的ad转换模块输入端adc_in连接，电容c1另一端接地，电阻r3、r2、电容c1构成剩余电流采集电路；零序电流互感器t1的二次端第二绕组同名端连接电源vcc，零序电流互感器t1的二次端第二绕组异名端连接nmos管v1的漏极；nmos管v1的源极与运算放大器u1的反向输入端连接并通过电阻r1接地，nmos管v1的栅极与运算放大器u1的输出端连接，运算放大器u1的正向输入端与微控制单元(mcu)u2的da转换模块输出端dac_out连接，nmos管v1、运算放大器u1、电阻r1构成d/a驱动电路。该在线校准电路中的微控制单元(mcu)u2型号为hc32d390，运算放大器u1的型号为lmv771。
20.微控制单元(mcu)u2与远方外部终端通信连接，可以接收远方外部终端发来的校准指令启动剩余校准，并将校准结果发送给远方外部终端。
21.如图1所示，该电路的工作方式为：一次母线的一次电流流经零序电流互感器t1一次端绕组通过电磁耦合到二次端第一绕组，变换为正比于一二次绕组匝数比的二次电流，该二次电流通过由电阻r3、r2、电容c1构成剩余电流采集电路送入微控制单元(mcu)u2的ad
转换模块，经ad转换模块进行ad转换，由mcu得到一次母线上的剩余电流值。mcu根据采集的剩余电流幅值和相位产生一个与当前剩余电流完全相反的电流信号，并控制内置da转换模块将要输出的电流值进行da转换，经nmos管v1、运算放大器u1、电阻r1构成d/a驱动电路送入零序电流互感器t1的二次端第二绕组，通过电磁耦合至零序电流互感器t1一次端，将反向电流注入一次母线。微控制单元(mcu)u2再次通过零序电流互感器t1、剩余电流信号采集电路采集一次母线的剩余电流验证一次母线上的剩余电流信号已经抵消。之后，微控制单元(mcu)u2根据要校准的剩余电流值，计算出基准电流iδbz数据，将基准电流iδbz数据与反向电流数据进行叠加生成输出校准电流iδjz数据，用输出校准电流iδjz数据控制内置da转换模块产生输出校准电流iδjz，经nmos管v1、运算放大器u1、电阻r1构成d/a驱动电路送入零序电流互感器t1的二次端第二绕组，通过电磁耦合至零序电流互感器t1一次端，将输出校准电流iδjz注入一次母线。微控制单元(mcu)u2通过零序电流互感器t1、剩余电流信号采集电路、内置ad转换模块采集一次母线的剩余电流并将其与基准电流iδbz进行比对，计算剩余电流测量误差。若剩余电流测量误差≠0，微控制单元(mcu)u2调整其运行程序中的剩余电流测量参数，使剩余电流与基准电流iδbz一致，完成断路器某一剩余电流值的在线校准。
22.本实用新型实施例可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
23.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。