用于智能电子设备的电源和测量设备的制造方法_2

文档序号:8303577阅读:来源:国知局
有利地配置成将整流电压V1升压,从而将存储电容器37充电到相对于整流级31的T4端处存在的电压更高的电压值。
[0052]升压转换器方便地允许为电容器37充电,即使初级电流Ibus非常低,从而确定产生相对低的充电电压V2。
[0053]充电电压V2的值可通过改变开关转换器38的合适的控制量(例如开关占空比和频率)而被控制。
[0054]为此目的,通过第四命令信号(;恰当地调节开关转换器38的工作。
[0055]电源和测量设备I包括输出部分4,其与输入部分3在后者的T2端处电连接。
[0056]输出部分4在第三端T3提供电源电压V m其适于给电子设备100馈电。
[0057]优选地,输出部分4包括DC/DC开关转换器41,用于将充电电压V2转换成电源电压Vm Vcc的值可通过改变开关转换器41的合适的控制量(例如开关占空比和频率)而被控制。为此目的,通过第三命令信号(:3恰当地调节开关转换器41的工作。
[0058]输入部分3和输出部分4通过控制单元6被有利地控制。如所引用的附图中所示,控制单元6优选地被包括在电源和测量设备I中。
[0059]替代地,控制单元6可被包括在电子设备100 (即,其为IED的控制单元)中或者为另一电子设备,该另一电子设备相对于电源和测量设备I被远距离放置。
[0060]控制单元6优选为数字处理设备,例如,微控制器,其包括被恰当布置的计算机化装置(未示出),该计算机化装置用于产生用于调节电源和测量设备I的工作的第二、第三和第四命令信号c2,c3,c4。
[0061]这种计算机化装置可包括可由控制单元6执行的软件程序和/或模块、和/或例程、和/或指令。
[0062]根据本发明,输入部分3包括负荷调节级32,其被配置以调节电流变压器2的次级绕组22处的等效电负载(负荷)。
[0063]换言之,负荷调节级32能够调节次级绕组22在T1端处看到的等效电负载。
[0064]通过这种方式,不管由电子设备100提供的等效负载的可能变化或电流Ibus的突然增加,电流变压器2可被一直保持在饱和区域之外。
[0065]电流变压器2的额定负荷因此可以一直被遵守,从而确保后者的基本线性的特性。
[0066]根据本发明的优选实施例,负荷调节级32被配置成将在T4端产生的整流电压V !维持在低于参考电压mx。
[0067]参考电压V1 mx的值被有利地确定,以确保不超过电流变压器2的额定负荷。
[0068]例如,它可根据关系式V1 MX= (1/1 T MAX)Bu来计算,其中Bu为电流变压器2的额定负荷,且Itjm为可由电流变压器2提供的最大电流I τ。
[0069]如下面将要说明的,在特定的工作状况下,参考电压V1 _的值可被改变以遵从不同的工作标准,例如,降低负荷调节级32中的功率耗散。
[0070]优选地,负荷调节级32包括第一开关设备S1,其可被转换方向以允许/阻断负荷电流Ibi沿电路通路B ^勺流动,电路通路B i被布置成与整流级31的T 4端并联。
[0071]开关设备S1可为BJT/MOSFET晶体管,其具有与T 4端并联电连接的集电极/漏极和发射极/源极端以及被配置成接收第一命令信号C1的基极/栅极端。
[0072]当开关设备S1处于导通状态时,负荷电流I &被允许流过通路Biq在这种情况下,从电路结构的观点来看,由次级绕组22在T1端看到的等效电负载降低,导致T 4端的电压V !相应降低。
[0073]当开关设备S1处于断开状态时,负荷电流IB1不被允许流动,并且由次级绕组22在T1端看到的等效电负载基本由放置于T4端下游的电路,特别是电子设备100,提供的等效负载来确定。
[0074]从上面明显的是,由次级绕组22在T1端看到的等效电负载(负荷)可以通过恰当地操作开关设备S1变化。
[0075]优选地,负荷调节级32包括驱动电路A1,其将电压V1与参考电压V i Mx进行比较。
[0076]驱动电路A1可包括运算放大器电路,运算放大器电路具有电连接于T 4端的第一输入端以及电连接于第五端1~5或第六端T 6的第二输入端,在第五端T 5或第六端T 6处可获得参考电压V1-MX。
[0077]基于执行的电压比较,驱动电路A1提供第一命令信号C1,用于调节第一开关设备S1的工作,特别是用于在导通状态和禁止状态之间转换第一开关设备S1的方向,反之亦然。
[0078]优选地,负荷调节级32包括偏置电路321,其被配置以提供参考电压V1 Mx。
[0079]偏置电路321被优选地相对于T4端并联电连接并有利地包括偏置电阻器RB,齐纳二极管队和T 5,T6JfflJo
[0080]偏置电路321被优选地布置,以便T5,T6端可使得参考电压V i MX具有不同值。
[0081 ] 1~5端被布置以使参考电压V:Jttx能够位于较低电压(例如0V)。
[0082]另一方面,!^端被布置以使参考电压Vi mx能够具有值V LMAX= (1/1 T mx)Bu,其可通过齐纳二极管D6有利地确定。
[0083]优选地,偏置电路321包括第二开关设备S2,其可被转换方向以改变参考电压V1M)(的值,这可以通过将驱动电路A工的第二输入端与T 5,T6端之一电连接获得。
[0084]有利地,开关设备S2 (例如双稳态开关)通过优选地由控制单元6提供的第二命令信号C2驱动。
[0085]优选地,开关设备&的方向转换状态基于与第一开关设备S i相关的功率耗散值P !来确定。
[0086]如果功率耗散值PJS于阈值P LMAX,则开关设备S2I作从而使得驱动电路A i的第二输入端与T6端电连接,T 6端提供基本建立在电流变压器2的结构特性基础上的参考电压
Vl—MAX。
[0087]如果功率耗散值?1超过阈值P i MX,开关设备S2I作从而使得驱动电路A i的第二输入端与T5端电连接,T 5端提供基本用于降低开关设备S 4勺功率耗散而建立的参考电压
Vl—MAX。
[0088]事实上,注意到在驱动电路A1的第二输入端与T5端电连接的情形下开关设备S1的功率耗散被显著地降低,因为开关设SS1被插入其中的通路B1实际上通过由偏置电阻器Rb、开关&和T 5端形成的电路通路短路。
[0089]优选地,开关设备S2的功率耗散值P i由控制单元6基于充电电压V 2的测量值以及变压器电流It的测量值确定,充电电压V2可以通过电压传感器(未示出)被测量。
[0090]优选地,输入部分3包括电流测量级33,其被配置成提供感测信号ΙΒ,其代表在T1端处由电流变压器2提供的变压器电流Ιτ。
[0091]电流测量级33提供对电流变压器2的次级绕组22处的电流1:的测量。
[0092]由于电流变压器2 —直工作在线性区域,因此感测信号Ims也代表流经主电源线10的电流Ibus。
[0093]电流测量级33不包括另外的用于测量电流It的电流变压器,但它有利地包括一个或多个感测电阻器(或相似类型的分流电路)R1, R2,其被配置成感测整流级31处的变压器电流It。
[0094]感测电阻器R1,民被可操作地布置在包括二极管D pD2、D3、D4的二极管桥的不同支路上,所述支路相对于整流级31的同一输出端T4并列。
[0095]在所引用的附图1-2所示的实施例中,电阻器RpR2被分别布置在二极管D i (第一连接点P1)和仏(第二连接点P2)与相同端T4(有利的是通常与地电压不同的那个)之间。在连接点Pp p2,电阻器札、民分别与输入部分3的不同端T 连接。
[0096]作为替代,电阻器札、1?2可布置在二极管桥的另一侧。特别的,电阻器R 1可电连接在二极管D3 (第一连接点P1)与专用地端之间,而电阻器R2可电连接在二极管D 4 (第二连接点P2)与处于地电压的!^端之间。
[0097]电流测量级33优选地包括比较电路A2,其与电阻器R1、R2的连接点P 1、P2%连接,并被配置成确定在所述连接点P1, P2的电压之间的差别,以及提供代表沿二极管桥支路循环的变压器电流It的测量信
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