专利名称：一种节能型欠压/过压保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新式节能型欠压/过压保护装置，该装置适合应用于当供电电压 超出正常允许范围时对电器和设备的供电回路进行开断控制的保护装置中。当供电电压低 于或超出设定阈值范围时，该保护装置产生控制信号，驱动开关电器例如断路器脱扣跳闸 切断电源，使用电装置或电器断电，预防或避免经济损失和灾害的发生。
背景技术：
随着现代工农业自动化设备和消费电器的发展，低压用电装置或电器数量和种类 也越来越多，当供电系统出现电压异常，如欠压或过压故障时，可能造成用电装置或电器的 功能丧失或永久损坏，造成经济损失，甚至引发灾害。现有技术中提出多种方案解决欠压/过压保护的问题，一种方案如公开号为 CN^^4779Y的中国实用新型专利，这种方案将欠压保护电路与漏电保护电路集成在一起， 当主回路供电系统电压超过正常范围内时，逻辑电路产生高电平控制信号，使继电器动作， 从而断开用电设备的电源。另一种方案如美国专利US2009237187A1 (CN101512704A)，该方 案将过压信号控制的致动器串联在欠压保护回路中，以实现过压/欠压保护功能，结构相 对复杂。再一种方案如公开号为CN101237137A的中国发明专利申请，当供电电压超出正常 范围时，使相应的继电器闭合，从而启动过流保护器来实现断开回路的目的。该方案必须配 合过流保护器才能实现欠压/过压保护功能。这些已有的欠压/过压保护通常只在发生欠压/过压故障时，产生触发信号驱动 致动器，使开关能够闭合，通常需要提供持续比较大的电流信号来保持触发信号，容易造成 噪音高、功耗大、发热大的问题，而且结构相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改进功能的节能型欠压/过压保护装置，在供电电 压处于正常允许范围时，该保护装置采用独特的低电流保持技术以少的能量维持允许电源 正常接通的闭合状态，并且能在供电系统电压欠压或过压(即低于额定电压的最小设置比 例值或高于额定电压的最大设置比例值)时切断电源，不仅噪音低，绿色节能环保， 克服了现有技术的设备噪音大、功耗大、发热大的缺点，而且可靠避免了用电设备损坏以及 可能带来的灾害。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。本发明的节能型欠压/过压保护装置包括整流稳压电路2，用于将来自供电网的交流电源1变成直流，向控制电路部分3和 致动器驱动电路4提供稳定可靠的DC工作电源和所需能量。控制电路部分3检测从整流 稳压电路2输出的电压，当电压等于或低于预先设定的欠压动作阈值时，或者当电压等 于或者高于过压动作阈值时，所述控制电路部分3向致动器驱动电路4输出禁止闭合 的控制信号，当电压等于或者高于预先设定的允许闭合动作阈值且低于过压动作阈值时，所述控制电路部分3向致动器驱动电路4输出允许闭合的控制信号。致动器驱动电 路4与断路器本体执行机构相连接，根据所述控制电路部分3输出的控制信号，致动器驱动 电路4驱动断路器本体机械部分执行禁止闭合、允许闭合、维持节能闭合或者跳间操作。根据本发明的一种实施方式，所述的控制回路部分3由电压检测电路5、高电压快 速闭合电路6、负反馈闭环脉宽调制电路7、过电压检测电路8和逻辑控制电路9构成，与电 源相连接的电压检测电路5分别向高电压快速闭合电路6、负反馈闭环脉宽调制电路7、过 电压检测电路8的输入端提供电压信号，所述的高电压快速闭合电路6、负反馈闭环脉宽调 制电路7、过电压检测电路8的输出端分别向逻辑控制电路9输出信号，其中负反馈闭环脉 宽调制电路7和逻辑控制电路9的输出端分别向致动器驱动电路4提供控制信号。根据本发明的另一种实施方式，所述的控制回路部分3是由电压检测电路5、反馈 信号放大滤波电路20、ADC模块21和微处理器22构成，与电源相连接的电压检测电路5与 反馈信号放大滤波电路20的输出端以及与ADC模块21的输入端相连接，并且，反馈信号放 大滤波电路20的另一个输出端向致动器驱动电路4提供输出信号，ADC模块21的输出端连 接微处理器22，微处理器22的输出端向致动器驱动电路4提供控制信号。ADC模块21也 可以与微处理器22合在一起，即内置ADC模块的微处理器。所述的致动器驱动电路4包括功率器件T2、续流二极管Dl和与续流二极管Dl并 联连接的脱扣器线圈Li，功率开关管T2的栅极接收来自逻辑控制电路9输出端20的信号， 其漏极与续流二极管Dl的正极相连接，源极与负反馈闭环脉宽调制电路7的运算放大器A2 的反相输入端相连接，续流二极管Dl的负极与供电电源VCC2相连接。所述的高电压快速闭合电路6包括运算放大器Al，第一电阻R1、第二电阻R2、第 三电阻R3、第四电阻R4和电容Cl以及三极管Tl，其中，运算放大器Al的正相输入端的电 压信号为电压检测电路5输出的电压检测信号15，反相输入端的电压信号Vl为预先设置 的阈值信号，运算放大器Al的输出端经第一电阻R1、电容Cl、第二电阻R2与三极管Tl 的基极相连接，三极管Tl的集电极经第三电阻R3连接供电电源VCC1，三极管Tl的发射极 与逻辑控制电路9的一个输入端16相连接，为其提供快速闭合开关控制信号，并且三极管 Tl的发射极经第四电阻R4接地。所述的负反馈闭环脉宽调制电路7包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和 比较器A2，其中，比较器A2的正相输入端经第五电阻R5接收电压检测电路5输出的电压检 测信号15，第五电阻R5的输出端经第六电阻R6接地，比较器A2的反相输入端与致动器驱 动电路4的功率开关管T2的源极相连接，并且经第七电阻R7接地，比较器A2的输出端向 逻辑控制电路9的输入端17提供控制信号。所述的过电压检测电路8包括比较器A3和与其输出端串联连接的反相器W，其中 A3为运算放大器，m也可以由运算放大器实现，运算放大器A3的正相输入端的电压信号为 电压检测电路5输出的电压检测信号15，其反相输入端的输入电压的符号V2代表了预先设 置的过电压保护动作阈值C%，其输出端向逻辑控制电路9的输入端18提供控制信号。所述的逻辑控制电路9包括过电压比较器、欠电压比较器和逻辑电路，逻辑控制 电路9具有3个信号输入端16、17、18，信号输入端16接收高电压快速闭合电路6的输出信 号，信号输入端17接收负反馈闭环脉宽调制电路7的输出信号，信号输入端18接收过电压 检测电路8的输出信号，逻辑控制电路9具有信号输出端19，所述逻辑电路根据3个输入信号16、17、18的逻辑运算结果，通过过电压比较器或欠电压比较器向致动器驱动电路4输出 禁止闭合或跳间控制信号。所述的逻辑控制电路9满足如下逻辑控制关系当从过电压检 测电路8提供的输入信号18为低电平时，逻辑控制电路9的输出信号19也为低电平，当来 自过电压检测电路8的输入信号18、来自高电压快速闭合电路6的输入信号16或者来自负 反馈闭环脉宽调制电路7的信号17为高电平时，逻辑控制电路9的输出信号19均为高电 平。本发明提供的欠压/过压保护装置具有下述特点将低于额定电压的最小设置比 例值设为欠压动作阈值，将高于额定电压的最大设置比例值设为过压动作阈值，在 大于欠压动作阈值直至小于过压动作阈值的电压范围中，将高于欠压动作阈值
且低于额定电压的区间内的某个额定电压的比例值设为允许闭合动作阈值，本发明将 高于允许闭合动作阈值直至低于过压动作阈值的电压范围视为供电系统电压的正 常允许范围，将低于、等于欠压动作阈值或高于、等于过压动作阈值的电压范围视 为供电系统电压的非正常允许范围。当检测的供电系统电压处于所述正常允许范围内(> B%-<C%)时，高电压快速闭合回路6开关闭合，保护装置发出控制信号，致动器驱动 电路4驱使机械部分运动，允许开关吸合，之后负反馈闭环脉宽调制电路7根据脱扣器线圈 Ll流过电流的大小，控制保护装置用较小的平均电流驱动致动器，维持开关闭合，从而降低 了欠压/过压保护装置的功率消耗，这不仅会使装置温升降低，更有利于节能，实现低碳经 济。当检测的供电系统电压处于所述的非正常允许范围内(<々<%或>((%)时，保护装置 发出控制信号，使致动器处于禁止开关电器闭合的状态或者驱动机械部分使开关电器立即 断开，从而保护用电装置或电器。
从下述结合附图对仅作为非限制性例子所作的详细说明中，可更清楚的看出本发 明的其他优点与特征，其中图1是本发明的节能型欠压/过压保护装置一个实施例的电路示意图。图2是本发明的电压检测电路5的电路图。图3是图2所示的电压检测电路5的输出波形图。
图4是控制电路部分3和致动器驱动电路4的电路图。图5是本发明的逻辑控制电路9的电路图，其中图如是逻辑控制电路9的逻辑控 制关系示意图；图恥表示逻辑控制电路9的输入输出连接关系。图6是本发明的致动器驱动电路4电压信号的示意图，其中图6a表示致动器处于 允许和维持开关闭合的节能状态；图6b表示致动器处于禁止开关闭合过压保护的状态。图7是本发明的节能型欠压/过压保护装置另一个实施例的电路示意图。图8是本发明的致动器驱动电路4中脱扣器线圈Ll两端的电压和电流波形图。
具体实施例方式下面结合附图1至8所示的多个实施例，进一步描述本发明的节能型欠压/过压 保护装置。本发明的节能型欠压/过压保护装置不限于以下实施方式。图1所示的本发明的节能型欠压/过压保护装置的电路主要包括整流稳压电路2、
6致动器驱动电路4、电压检测电路5、高电压快速闭合电路6、负反馈闭环脉宽调制电路7、过 电压检测电路8和逻辑控制电路9。其中，整流稳压电路2由整流桥、稳压管等组成，负责将 来自供电网的交流电源1变成直流，向控制电路部分3和致动器驱动电路4提供稳定可靠 的DC工作电源，并且为各控制电路及执行机构提供所需能量。如图1所示，本发明所述的 控制电路部分3是由电压检测电路5、高电压快速闭合电路6、负反馈闭环脉宽调制电路7、 过电压检测电路8和逻辑控制电路9构成的，这些电路的构成和连接关系将在下面结合图 4详细说明，它们的工作原理将在下面结合图5和6具体说明。图1中10为开关电器例如 断路器本体，断路器受其控制器或者附件的动作信号控制，用于执行交流电源和负载电路 的接通和分断。当供电电压处于非正常允许范围时，本发明装置产生控制信号控制致动器， 通过致动器驱动执行机构机械部分使闭合状态的断路器立即断开或者禁止断路器闭合，从 而保护用电装置或电器。本发明的一个电压检测电路5的实施例如图2所示，它由分立电阻12、13和与电 阻13并联的电容14组成，电压检测电路5对供电系统电压进行采样，用于检测从供电网输 入的交流电源1的电压和对信号进行放大滤波处理。图中11为从整流稳压电路2输入电 压检测电路5的经过全波整流的电压信号，15为电压检测电路5输出的电压检测信号。图3是图2所示的电压检测电路5稳态的输出波形示意图，其中横坐标为时间，纵 坐标为电压幅值与额定电压的比例值，图中实线的曲线为电压波形的检测信号，其均值代 表了输入的电压信号的幅值，图中虚线的部分表示如前所述的设定的阈值。如图所示，当电 压检测电路5输出的电压信号15等于或低于预先设定的欠压动作阈值(以35%为例) 时，本发明的保护装置禁止断路器本体闭合。当电压信号15等于或者高于预先设定的允许 闭合动作阈值(以70%为例)且低于过压动作阈值(以110%为例)时，保护装置 允许开关本体闭合。当电压信号15等于或者高于过压动作阈值(以110%为例)时， 保护装置禁止断路器本体机械部分闭合。图4是本发明的控制回路部分3和致动器驱动电路4的一个实施例的电路图。参 见图4的实施例，其中，致动器驱动电路4包括功率器件T2、续流二极管Dl和与续流二极管 Dl并联连接的脱扣器线圈Li，功率器件T2在本实施例中是IGBT开关管，它的栅极接收来 自逻辑控制电路9输出的信号20，其漏极与续流二极管Dl的正极相连接，源极与负反馈闭 环脉宽调制电路7的运算放大器A2的反相输入端相连接。续流二极管Dl的负极与供电电 源VCC2相连接，致动器驱动电路4的供电电源VCC2与高电压快速闭合电路6的供电电源 VCCl可以是相同的。如前所述，图1中的控制回路部分3包括电压检测电路5、高电压快速闭合电路6、 负反馈闭环脉宽调制电路7、过电压检测电路8和逻辑控制电路9。下面分别说明这些构成 本发明装置控制回路部分3的各主要电路的组成结构。如图4所示，高电压快速闭合电路6由运算放大器Al，4个电阻Rl、R2、R3、R4和 电容Cl以及三极管Tl组成，它是由电阻和电容串联的RC电路构成的快速闭合开关控制电 路，其中运算放大器Al的正相输入端的电压信号为电压检测电路5输出的电压检测信号 15，反相输入端的电压信号Vl即代表了预先设置的阈值信号B%，运算放大器Al的输出端 经第一电阻R1、电容Cl、第二电阻R2与三极管Tl的基极相连接，三极管Tl的集电极经第 三电阻R3连接供电电源VCCl，三极管Tl的发射极与逻辑控制电路9的一个输入端16相连接，为其提供快速闭合开关信号，并且三极管Tl的发射极经第四电阻R4接地。图4所示的负反馈闭环脉宽调制电路7通过检测致动器驱动电路4的脱扣器线圈 Ll中流过电流的大小的信号，以较小的平均电流维持开关的闭合状态。这种低电压保持的 负反馈闭环脉宽调制电路7由3个电阻R5、R6、R7和比较器A2组成，电压检测电路5输出 的电压检测信号15经第五电阻R5连接到比较器A2的正相输入端，第五电阻R5的输出端 经第六电阻R6接地。比较器A2的反相输入端与致动器驱动电路4的功率开关管T2的源 极相连接，并且经第七电阻R7接地，比较器A2的输出端向逻辑控制电路9的输入端17提 供控制信号。负反馈闭环脉宽调制电路7的工作原理是由电压检测电路5输出的电压检 测信号15经第五电阻R5和第六电阻R6分压，当图6所示的节点的分压电压大于节点 VR7的电压时，比较器A2输出高电平，通过逻辑控制电路9后使致动器驱动电路4的功率开 关管T2导通，使脱扣电源DC全部加到脱扣器线圈Ll上，于是流过脱扣器线圈Ll的电流成 指数规律增加，使续流二极管Dl截止。当节点的分压电压小于节点VR7的电压时，负反 馈闭环脉宽调制电路7的比较器A2输出低电平，使致动器驱动电路4的功率开关管T2截 止，脱扣器线圈Ll经续流二极管Dl续流，流过脱扣器线圈Ll的电流成指数规律减少。这 样，由于流过脱扣器线圈Ll的电流比较平稳，既保证了致动器具有稳定的吸力，又能够维 持节能闭合，因此，本发明的负反馈闭环脉宽调制电路7是一种低电压保持负反馈闭环脉 宽调制电路。图4中，过电压检测电路8由比较器A3和与其输出端串联连接的附组成，其中A3 为运算放大器，m为反相器，其中m也可以由运算放大器实现。其中，运算放大器A3的正 相输入端的电压信号为电压检测电路5输出的电压检测信号15，图4中比较器A3反相输入 端的输入电压的符号V2代表了预先设置的过电压保护动作阈值C%，当供电电压超过该动 作阈值时，运算放大器A3的输出端输出高电平控制信号，经反相器m转换为低电平信号提 供给逻辑控制电路9的输入端18。图5是本发明的逻辑控制电路9的电路图，其中图如是逻辑控制电路9的逻辑控 制关系示意图；图恥表示逻辑控制电路9的输入输出连接关系。逻辑控制电路9由比较器 和逻辑电路组成，比较器包括过电压比较器和欠电压比较器。结合如图如所示的逻辑控制 电路9的逻辑电路的逻辑控制关系和如图恥所示的逻辑控制电路9的输入输出连接关系 可知，逻辑控制电路9具有3个信号输入端16、17、18和一个信号输出端19。其中，信号输 入端16接收高电压快速闭合电路6的输出信号，信号输入端17接收负反馈闭环脉宽调制 电路7的输出信号，信号18为过电压检测电路8的输出信号，输出端19输出的是该逻辑控 制电路的3个输入信号16、17、18的逻辑运算结果信号，以1代表允许信号，0代表禁止信 号。当电压检测电路5检测出的供电网的电压15彡或彡处于非正常电压范围时， 过电压比较器或欠电压比较器向致动器驱动电路4输出禁止闭合或跳闸控制信号。例如， 当供电电压高于过压保护动作阈值时，从过电压检测电路8提供的输入信号18为0，此 时逻辑控制电路9的输出信号19 一定为0 ；反之，当供电电压低于欠压保护动作阈值
时，从高电压快速闭合电路6提供的输入信号16或从负反馈闭环脉宽调制电路7提供的输 入信号17为0，此时逻辑控制电路9的输出信号19 一定为0。当供电电压处于正常允许范 围(>B%--<C%)时，从高电压快速闭合电路6提供的输入信号16或从负反馈闭环脉 宽调制电路7提供的输入信号17为1，这样均可使逻辑控制电路9的输出信号19为1。逻辑控制电路9的一个实施例如图恥所示，当从过电压检测电路8提供的输入信号18为低 电平时，逻辑控制电路9的输出信号19也为低电平，当来自过电压检测电路8的输入信号 18、来自高电压快速闭合电路6的输入信号16或者来自负反馈闭环脉宽调制电路7的信号 17为高电平时，逻辑控制电路9的输出信号19均为高电平。通过以下结合图4-6关于上述构成本发明装置控制回路部分3的各主要电路的 工作原理的说明，本发明的逻辑控制电路9的逻辑电路的逻辑控制关系将变得更加易于理解。图6是本发明的致动器驱动电路4电压信号的示意图，其中图6a表示致动器处于 允许和维持开关闭合的节能状态；图6b表示致动器处于禁止开关闭合过压保护的状态。如图6a所示，若假设电压检测信号15的电压是逐渐上升的，到tl时刻，当检测的 电源电压信号大于额定电压的70% (即预先设定的允许闭合动作阈值时，即当供电 系统电压高于高电压快速闭合电路6的运算放大器Al的反相输入端的电压Vl时，运算放 大器Al输出高电平，电容器Cl产生冲激响应，使其两端电压迅速升高，通过电阻R2使三极 管Tl导通，因电阻R4中有电流流过，三极管Tl的发射极此时输出高电平，则高电压快速闭 合回路6输出有效的控制信号给逻辑控制电路9，从而通过与其连接的逻辑控制电路9输出 给致动器驱动电路4 一个逻辑运算控制信号19，使致动器驱动电路4的功率开关管T2导 通，使脱扣电源电压全加在脱扣器线圈Ll上，于是脱扣器动作，从而使致动器处于允许开 关闭合的状态。这样，当输入高电压快速闭合电路6的电压处于正常允许范围时，本发明装 置可快速对用电设备或电器上电。如图6a所示，高电压快速闭合回路6仅仅工作在图6a中的tl至t2时间段。在 图6a中的tl至t2时间段，高电压快速闭合电路6的电容Cl通过电阻R2、三极管Tl放电， 当电容Cl放电电压到达一定值时，例如图6a中的t2时刻，三极管Tl截止，高电压快速闭 合电路6停止输出高电平。当供电电压增大时，电压检测信号15幅值上升，由于负反馈闭环脉宽调制电路7 的第七电阻R7的负反馈作用，负反馈闭环脉宽调制电路7的比较器A2的反相输入端电压 抬高，从而使比较器A2的输出脉宽变窄，于是使致动器驱动电路4的脱扣器线圈Ll中流过 的平均电流基本保持不变。反之，当供电电压降低时，由于负反馈闭环脉宽调制电路7的第 七电阻R7两端的电压存在的负反馈作用，使比较器A2的反相输入端电压也随之降低，从而 使比较器A2的输出脉宽变宽，同样会使致动器驱动电路4的脱扣器线圈Ll中流过的平均 电流基本保持不变。当该阶段结束后，负反馈闭环脉宽调制电路7检测致动器驱动电路4 的脱扣器线圈Ll中的电流大小，输出有一定宽度的脉冲控制信号给逻辑控制电路9(参见 图4)的输入端17，即在图6a中的t2至t3时间段，将致动器驱动电路4的脱扣器线圈Ll 中的电流维持在合理的水平，从而达到节约能耗的目的。如图6a所示，假设在t3时刻，电 压检测信号15的电压下降到欠压动作阈值时，逻辑控制电路9向致动器驱动电路4输 出无效控制信号19，驱动致动器动作，执行禁止开关闭合或者断开用电装置的操作。如图6b中所示的本发明的致动器驱动电路4的电压信号，若假设在t4时刻，电压 检测的供电电压信号15从正常范围上升到等于或者高于过压动作阈值时，过电压检测 电路8输出禁止控制信号给逻辑控制电路9的输入端18，经逻辑控制电路9输出给驱动器 致动电路4 一个逻辑运算控制信号19，使致动器处于禁止开关闭合的状态，从而达到过压
9保护的目的。图7是本发明的节能型欠压/过压保护装置另一个实施例的电路方框图。与图1 所示的本发明的节能型欠压/过压保护装置的实施例的电路类似，区别在于控制回路部分 3是由电压检测电路5、反馈信号放大滤波电路20、ADC模块21和微处理器22构成。如图 7所示，电压检测电路5与电源相连接，电压检测电路5与反馈信号放大滤波电路20的输 出端与ADC模块21的输入端相连接，并且，反馈信号放大滤波电路20的另一个输出端向致 动器驱动电路4提供输出信号，ADC模块21的输出端连接微处理器22，微处理器22的输出 端向致动器驱动电路4提供控制信号。其中ADC模块21也可以包含在微处理器22中。其 工作原理是由电压检测电路5与反馈信号放大滤波电路20输出的模拟信号，经ADC模块 21转换为数字信号输出给微处理器22，经微处理器22与预先设置的欠压和过压动作阈值 进行比较。当检测的供电系统电压处于所述正常允许范围内(>B%--<C%)时，微处 理器22输出允许闭合信号给致动器驱动电路4，致动器驱动电路4驱使机械部分运动，允许 开关吸合，并且，其微处理器22可以在供电电压处于正常允许范围时输出类似于图6a中的 电压波形的控制信号，控制保护装置用较小的平均电流驱动致动器，维持开关节能闭合，从 而驱动致动器也可以达到降低保护装置的功率消耗的目的。当检测的供电系统电压处于所 述的非正常允许范围内(彡或彡C% )时，则微处理器22输出禁止信号给致动器驱动 电路4，使致动器处于禁止开关电器闭合的状态或者驱动机械部分使开关电器立即断开，从 而保护用电装置或电器。在本发明的上述实施例中，图4所示的致动器驱动电路4中脱扣器线圈Ll两端的 电压1和脱扣器线圈Ll的电流波形ILl的典型曲线如图8。在图8所示的致动器驱动电 路4中脱扣器线圈Ll两端的电压和电流波形图中，Tn为第η个周波，Τη+1为第η+1个周 波，Uu的脉冲的宽度w会随着供电电压的升高而变窄。本申请人对采用本发明的节能型欠压/过压保护装置与现有产品在三种不同工 作电压条件下的保持状态时控制回路电路及致动器消耗的电流进行了测试和比较，结果见 表1，可以看出，本发明的保护装置消耗的电流小于现有产品消耗的电流的50%，节能效果显者。表 权利要求
1.一种节能型欠压/过压保护装置，包括整流稳压电路O)，用于将来自供电网的交流电源⑴变成直流，向控制电路部分⑶ 和致动器驱动电路(4)提供稳定可靠的DC工作电源和所需能量；所述的控制电路部分C3)检测从整流稳压电路( 输出的电压，当电压等于或低于预 先设定的欠压动作阈值时，或者当电压等于或者高于过压动作阈值时，所述控制电 路部分(3)向致动器驱动电路(4)输出禁止闭合的控制信号，当电压等于或者高于预先设 定的允许闭合动作阈值且低于过压动作阈值时，所述控制电路部分(3)向致动器驱 动电路⑷输出允许闭合的控制信号；所述的致动器驱动电路(4)与断路器本体执行机构相连接，根据所述控制电路部分 (3)输出的控制信号，致动器驱动电路(4)驱动断路器本体机械部分执行禁止闭合、允许闭 合、维持节能闭合或者跳闸操作。
2.根据权利要求1所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的控制回路 部分(3)由电压检测电路(5)、高电压快速闭合电路(6)、负反馈闭环脉宽调制电路(7)、过 电压检测电路⑶和逻辑控制电路(9)构成，与电源相连接的电压检测电路(5)分别向高 电压快速闭合电路(6)、负反馈闭环脉宽调制电路(7)、过电压检测电路(8)的输入端提供 电压信号，所述的高电压快速闭合电路(6)、负反馈闭环脉宽调制电路(7)、过电压检测电 路⑶的输出端分别向逻辑控制电路(9)输出信号，其中逻辑控制电路(9)的输出端向致 动器驱动电路4提供控制信号。
3.根据权利要求1所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的控制回路 部分(3)是由电压检测电路(5)、反馈信号放大滤波电路00)、ADC模块和微处理器 (22)构成，与电源相连接的电压检测电路(5)与反馈信号检测电路OO)的输出端分别与 ADC模块的输入端相连接，ADC模块的输出端连接微处理器(22)，微处理器Q2) 的输出端向致动器驱动电路(4)提供控制信号。
4.根据权利要求1所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的致动器驱 动电路(4)包括功率器件T2、续流二极管Dl和与续流二极管Dl并联连接的脱扣器线圈Li， 功率开关管T2的栅极接收来自逻辑控制电路(9)输出端OO)的信号，其漏极与续流二极 管Dl的正极相连接，源极与负反馈闭环脉宽调制电路(7)的运算放大器A2的反相输入端 相连接，续流二极管Dl的负极与供电电源VCC2相连接。
5.根据权利要求2所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的高电压快 速闭合电路(6)包括运算放大器Al，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和 电容Cl以及三极管Tl，其中，运算放大器Al的正相输入端的电压信号为电压检测电路(5) 输出的电压检测信号(15)，反相输入端的电压信号Vl为预先设置的阈值信号B%，运算放 大器Al的输出端经第一电阻R1、电容Cl、第二电阻R2与三极管Tl的基极相连接，三极管 Tl的集电极经第三电阻R3连接供电电源VCC1，三极管Tl的发射极与逻辑控制电路(9)的 一个输入端(16)相连接，为其提供快速闭合开关控制信号，并且三极管Tl的发射极经第四 电阻R4接地。
6.根据权利要求2所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的负反馈闭 环脉宽调制电路(7)包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和比较器A2，其中，比较器 A2的正相输入端经第五电阻R5接收电压检测电路5输出的电压检测信号15，第五电阻R5的输出端经第六电阻R6接地，比较器A2的反相输入端与致动器驱动电路的功率开关 管T2的源极相连接，并且经第七电阻R7接地，比较器A2的输出端向逻辑控制电路(9)的 输入端(17)提供控制信号。
7.根据权利要求2所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的过电压检 测电路⑶包括比较器A3和与其输出端串联连接的反相器Ni，其中A3为运算放大器，Nl 也可以由运算放大器实现，运算放大器A3的正相输入端的电压信号为电压检测电路(5)输 出的电压检测信号(15)，其反相输入端的输入电压的符号V2代表了预先设置的过电压保 护动作阈值C%，其输出端向逻辑控制电路(9)的输入端(18)提供控制信号。
8.根据权利要求2所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的逻辑控制 电路(9)包括过电压比较器、欠电压比较器和逻辑电路，逻辑控制电路(9)具有C3)个信号 输入端(16、17、18)，信号输入端(16)接收高电压快速闭合电路(6)的输出信号，信号输入 端(17)接收负反馈闭环脉宽调制电路(7)的输出信号，信号输入端(18)接收过电压检测 电路⑶的输出信号，逻辑控制电路(9)具有信号输出端(19)，所述逻辑电路根据(3)个输 入信号(16、17、18)的逻辑运算结果，通过过电压比较器或欠电压比较器向致动器驱动电 路(4)输出禁止闭合或跳闸控制信号。
9.根据权利要求8所述的节能型欠压/过压保护装置，其特征在于所述的逻辑控制 电路(9)满足如下逻辑控制关系当从过电压检测电路(8)提供的输入信号(18)为低电平 时，逻辑控制电路(9)的输出信号(19)也为低电平；当来自过电压检测电路⑶的输入信 号(18)为高时，来自高电压快速闭合电路(6)的输入信号(16)或者来自负反馈闭环脉宽 调制电路⑵的信号(17)为高电平时，逻辑控制电路(9)的输出信号(19)均为高电平。
全文摘要
一种节能型欠压/过压保护装置，包括整流稳压电路，向控制电路部分和致动器驱动电路提供稳定可靠的DC工作电源，并且为断路器执行机构提供所需能量。控制电路部分检测从整流稳压电路输出的电压，当电压等于或低于预先设定的欠压动作阈值时或当电压等于或者高于过压动作阈值时，控制电路部分向致动器驱动电路输出禁止闭合的控制信号，当电压等于或高于预先设定的允许闭合动作阈值且低于过压动作阈值时，控制电路部分向致动器驱动电路输出允许闭合的控制信号。致动器驱动电路根据所述控制电路部分输出的控制信号，驱动断路器本体机械部分执行禁止闭合、允许闭合、维持节能闭合或者跳闸操作，所消耗的电流小于现有产品消耗电流的50％。
文档编号H02H3/24GK102097778SQ201110036010
公开日2011年6月15日 申请日期2011年2月11日 优先权日2011年2月11日
发明者吴纪忠, 张成亮, 杨晓沸, 江红 申请人:上海诺雅克电气有限公司