专利名称：用于三相电源系统的过压欠压保护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及配电系统供电领域，特别是一种用于三相电源系统的过压欠压保护系统。
背景技术：
在工业及家用的实际应用中，三相电源系统易受外界因素的影响而出现过压或欠压的问题，而过压或欠压情况的出现又可能会对负载造成一定的损坏，并造成一定的经济损失。因此需要在三相电源系统出现过压或欠压时，利用断路器等切断三相电源系统的通路，以对电路进行保护。图1示出了三相电源系统的过压欠压保护系统的通用结构示意图。如图1所示， 该系统主要包括直流电源单元10、整流单元20、采样单元30、过压判断单元40、过压延时单元50、欠压判断单元60、欠压延时单元70和断路器触发单元80。其中，直流电源单元10用于对三相电源系统的某一相电压输出进行降压及稳压处理，并产生稳定的直流电源。具体实现时，DC电源单元10也可对三相电源系统经整流单元20处理后的某一相电压输出进行降压及稳压处理，并产生稳定的直流电源。或者，直流电源单元也可以由其它方式产生，如电池等。整流单元20用于对三相电源系统的每一相电压输出分别进行整流，并得到对应每一相电压输出的直流电压输出。采样单元30用于对整流后的每一相直流电压输出分别进行降压或降压延时处理，得到对应每一相电压输出的米样电压信号。过压判断单元40由所述直流电源单元10供电，并用于将当前输入的一相采样电压信号与得到的过压参考信号进行比较，并在当前输入的采样电压信号高于过压参考信号时，输出过压信号。过压延时单元50用于对所述过压判断单元40的输出进行第一设定时间的延时输出，在所述过压判断单元40输出过压信号的时间达到所述第一设定时间时，输出触发信号，控制所述断路器触发单元80触发三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。欠压判断单元60由所述直流电源单元10供电，并用于将当前输入的一相采样电压信号与得到的欠压参考信号进行比较，并在当前输入的采样电压信号低于欠压参考信号时，输出欠压信号。欠压延时单元70用于对所述欠压判断单元60的输出进行第二设定时间的延时输出，在所述欠压判断单元60输出欠压信号的时间达到所述第二设定时间时，输出触发信号，控制所述断路器触发单元80触发三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。目前，在实现上述三相电源系统的过压欠压保护系统时，通常成本较高。发明内容本实用新型提出了一种用于三相电源系统的过压欠压保护系统，用以降低三相电源系统的过压欠压保护系统的成本。本实用新型提供的用于三相电源系统的过压欠压保护系统，所述过压欠压保护系统可产生一欠压参考信号和一过压参考信号；该系统包括包括整流单元、采样单元、欠压判断单元、欠压延时单元、过压判断单元、过压延时单元、断路器触发单元和第一信号隔离、 取或单元，其中；所述整流单元用于将所述三相电源系统的每一相电压输出由交流转换为直流后输出；所述采样单元用于对经所述整流单元整流后的三相电源系统的每一相电压输出分别进行米样，并输出对应每一相电压输出的米样电压信号；所述欠压判断单元用于将当前输入的一相采样电压信号与所述欠压参考信号进行比较，并在当前输入的采样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出欠压信号；所述欠压延时单元用于在所述欠压判断单元输出欠压信号的时间达到一第二设定时间时，向断路器触发单元输出触发信号；所述第一信号隔离、取或单元用于对所述采样单元得到的对应每一相电压输出的采样电压信号分别进行隔离，并输出其中电压值最高的采样电压信号；所述过压判断单元用于将所述第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号与所述过压参考信号进行比较，在所述第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号高于所述过压参考信号时，输出过压信号；所述过压延时单元用于在所述过压判断单元输出过压信号的时间达到一第一设定时间时，向断路器触发单元输出触发信号；所述断路器触发单元用于在接收到所述欠压延时单元或者所述过压延时单元输出的触发信号时，触发所述三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。本实用新型的一个实施方式中，所述第一信号隔离、取或单元包括第一下拉电阻和三个第一二极管，每个第一二极管的正极与采样单元的一相输出端相连、负极连接在一起后作为所述第一信号、隔离取或单元的输出；所述第一下拉电阻的一端与所述三个第一二极管的负极相连、另一端接地。较佳地，所述系统进一步包括第二信号隔离、取或单元，用于对所述欠压延时单元和所述过压延时单元的输出分别进行隔离并集中到一点，在其中的任一输出为触发信号时，将触发信号输出给所述断路器触发单元；所述断路器触发单元包括第一稳压管、可控硅和第一电容；所述第一稳压管的正极与所述第二信号隔离、取或单元的输出端相连、负极与所述可控硅的门极相连，所述可控硅的一个主端子与三相电源系统回路中的断路器线圈相连、另一个主端子接地，所述第一电容的一端与所述第一稳压管的负极相连、另一端接地。在本实用新型的一个实施方式中，所述第二信号隔离、取或单元包括第二下拉电阻和与所述欠压延时单元和所述过压延时单元的输出的数量相一致的复数个第二二极管， 各个第二二极管的正极与其对应的欠压延时单元或过压延时单元的输出端相连、负极连接在一起后作为所述第二信号隔离、取或单元的输出端与断路器触发单元的输入端相连；所述第二下拉电阻的一端与所述复数个第二二极管连接在一起的负极相连、另一端接地。在本实用新型的一个实施方式中，所述欠压判断单元包括三个欠压判断子单元， 每个欠压判断子单元分别用于将采样单元输出的一相采样电压信号与所述欠压参考信号进行比较，在该相米样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出对应该相的欠压信号；所述欠压延时单元包括三个欠压延时子单元，每个欠压延时子单元对应一个欠压判断子单元的输出。在本实用新型的一个实施方式中，所述欠压判断单元包括一个欠压判断子单元， 用于将所述第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号与所述欠压参考信号进行比较， 在所述第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出欠压信号;所述欠压延时单元包括对应所述欠压判断子单元的一个欠压延时子单元。其中，所述过压延时单元为RC延时电路，或者为带M0S管的RC延时控制电路；所述欠压延时单元为RC延时电路，或者为带M0S管的RC延时控制电路。在本实用新型的一个实施方式中，所述带M0S管的RC延时控制电路包括第四二极管、第二限压电阻、第二充放电电容、第二充放电电阻、第二稳压管和第一 M0S管；所述第四二极管的正极与对应的过压判断单元或欠压判断单元的输出端相连、 负极与所述第二限压电阻的一端相连；所述第二限压电阻的另一端与所述第二充放电电容的一端相连；所述第二充放电电容的另一端接地，所述第二充放电电阻与所述第二充放电电容并联；所述第二稳压管的正极与所述第一充放电电阻的非接地端相连、负极与所述第一 M0S管的栅极相连；所述第一 M0S管的漏极与所述第四二极管的正极相连，源极为所述过压延时单元或欠压延时单元的输出端；或者，所述带M0S管的RC延时控制电路包括第一 RC延时电路、可控开关和第二 M0S 管；所述第一 RC延时电路的输入端与对应的过压判断单元或欠压判断单元的输出端相连，所述第一 RC延时电路的输出端与所述可控开关的控制端相连，所述可控开关的一个连接端与直流电源相连，另一个连接端接地；所述M0S管的控制端与欠压判断单元或过压判断单元的输出端相连，漏极与直流电源相连，源极为所述过压延时单元或欠压延时单元的输出端。在本实用新型的一个实施方式中，所述第一 RC延时电路包括第一三极管、第三充放电电容、第三限压电阻、第二三极管、第四限压电阻、第四充放电电容、第三充放电电阻、第五二极管和第二稳压管；所述第一三极管的基极与对应的过压判断单元或欠压判断单元的输出端相连、集电极与直流电源相连、发射极与第三充放电电容的一端相连；所述第三充放电电容的另一端接地；所述第三限压电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连、 另一端与第二三极管的基极相连；所述第二三极管的集电极与第四限压电阻的一端相连、 发射极与第四充放电电容的一端相连；所述第四限压电阻的另一端与直流电源相连；所述第四充放电电容的另一端接地；所述第三充放电电阻与所述第四充放电电容并联；所述第五二极管的正极与所述第三充放电电阻的非接地端相连、负极与所述第二稳压管的正极相连；所述第二稳压管的负极为所述第一 RC延时电路的输出端。在本实用新型的一个实施方式中，所述可控开关包括第三三极管、第五限压电阻、第四三极管和第六限压电阻；所述第三三极管的基极与所述第一 RC延时电路的输出端相连；所述第三三极管的发射极接地、集电极与第四三极管的基极以及第五限压电阻的一端相连；所述第五限压电阻的另一端与直流电源相连；所述第四三极管的发射极接地、集电极与所述第六限压电阻的一端相连；所述第六限压电阻的另一端与直流电源相连。在本实用新型的一个实施方式中，所述直流电源通过对三相电源系统的某一相电压输出进行分压及稳压后产生。从上述方案中可以看出，由于本实用新型中利用第一信号隔离、取或单元对采样单元得到的对应每一相电压输出的采样电压信号分别进行隔离，并输出其中电压值最高的采样电压信号，因此过压判断单元中可以仅包括一个运放或不包括运放，如其他实现比较功能的电路，用于根据过压参考信号对第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号进行过压判断，从而减少了至少两个运放的个数，降低了三相电源系统的过压欠压保护系统的成本。进一步地，通过利用第二信号隔离、取或单元对欠压延时单元和过压延时单元的输出分别进行隔离并集中到一点，在其中的任一输出为触发信号时，将触发信号输出给所述断路器触发单元，从而使得断路器触发单元仅包括一个运放或不包括运放，进一步降低了三相电源系统的过压欠压保护系统的成本。此外，通过使欠压判断单元也接收第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号， 从而使得欠压判断单元中也可仅包括一个运放或不包括运放，如其他实现 比较功能的电路，从而也减少了欠压判断单元中的运放的个数，又进一步降低了三相电源系统的过压欠压保护系统的成本。此外，通过在欠压延时单元和过压延时单元中采用带有M0S管的延时电路，可以实现延时输出与欠压判断单元或过压判断单元的输出的与逻辑，从而避免误操作的产生。
下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中意图。
示意图。
示意图。
图1为三相电源系统的过压欠压保护系统的通用结构示意图。
图2为目前一个应用中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构示意图。
图3为本实用新型一个实施例中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构示
图4为本实用新型又一个实施例中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构
图5为本实用新型再一个实施例中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构
图6为本实用新型中过压延时单元的一个内部结构示意图。
图7为对应图4所示实施例的一个示例中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构示意图。图8为图6所示示例中过压延时子单元的又一种具体实现的结构示意图。图中10_直流电源单元20-整流单元30-采样单元40-过压判断单元50-过压延时单元60-欠压判断单元70-欠压延时单元80-断路器触发单元90-第一信号隔离取或、单元100-第二信号隔离、取或单元201-第一相整流子单元202--第二:相整流子单元203-第三三相整流子单元[0054]301-第一相采样子单元302--第二:相采样子单元303-第三三相采样子单元[0055]401-第一相过压判断子单元402-第二二相过压判断子单元403-第三三相过压判断子单元404-过压判断子单元[0056]501-第一相过压延时子单元502-第二二相过压延时子单元503-第三三相过压延时子单元504-过压延时子单元[0057]601-第一相欠压判断子单元602-第二二相欠压判断子单元603-第三三相欠压判断子单元604-欠压判断子单元[0058]701-第一相欠压延时子单元702-第二二相欠压延时子单元703-第三三相欠压延时
子单元704-欠压延时子单元801-带运放的过压延时触发单元802-带运放的欠压延时触发单元803-稳压管导通触发单元5041-第一 RC延时电路具体实施方式
用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型进一步详细说明。图2示出了目前一个应用中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构示意图。 如图2所示,该系统中的整流单元20、采样单元30、过压判断单元40、过压延时单元50、欠压判断单元60和欠压延时单元70分别包括三个相应的子单元，每个子单元对应三相电源系统的一相电压输出。此外，断路器触发单元80包括带运放的过压延时触发单元801和带运放的欠压延时触发单元802。其中，整流单元20包括第一相整流子单元201、第二相整流子单元202和第三相整流子单元203。其中，第一相整流子单元201用于对三相电源系统的第一相电压输出进行整流，并得到对应第一相电压输出的第一相直流电压输出；第二相整流子单元202用于对三相电源系统的第二相电压输出进行整流，并得到对应第二相电压输出的第二相直流电压输出；第三相整流子单元203用于对三相电源系统的第三相电压输出进行整流，并得到对应第三相电压输出的第三相直流电压输出。采样单元30包括第一相采样子单元301、第二相采样子单元302和第三相采样子单元303。其中，第一相采样子单元301用于对整流后的第一相直流电压输出进行降压或降压延时处理，得到对应第一相电压输出的第一相米样电压信号；第二相米样子单兀302用于对整流后的第二相直流电压输出进行降压或降压延时处理，得到对应第二相电压输出的第二相采样电压信号；第三相采样子单元303用于对整流后的第三相直流电压输出进行降压或降压延时处理，得到对应第三相电压输出的第三相采样电压信号。过压判断单元40包括分别由直流电源单元10供电的第一相过压判断子单元401、 第二相过压判断子单元402和第三相过压判断子单元403。其中，第一相过压判断子单元 401包括第一运算放大器(简称运放)，用于将第一相采样电压信号与得到的过压参考信号进行比较，在第一相米样电压信号高于过压参考信号时，输出表不第一相过压信号的高电平；第二相过压判断子单元402包括第二运放，用于将第二相采样电压信号与得到的过压参考信号进行比较，并在第二相采样电压信号高于过压参考信号时，输出表示第二相过压信号的高电平；第三相过压判断子单元403包括第三运放，用于将第三相采样电压信号与得到的过压参考信号进行比较，并在第三相采样电压信号高于过压参考信号时，输出表示第三相过压信号的高电平。其中，过压参考信号可利用分压电阻对所述直流电源单元10进行分压后产生。过压延时单元50包括第一相过压延时子单元501、第二相过压延时子单元502和第三相过压延时子单元503。其中，第一相过压延时子单元501用于对所述第一相过压判断子单元401的输出进行第一设定时间的延时输出，在所述第一相过压判断子单元401输出高电平的时间达到所述第一设定时间时，控制所述带运放的过压延时触发单元801触发断路器断开；第二相过压延时子单元502用于对所述第二相过压判断子单元402的输出进行第一设定时间的延时输出，在所述第二相过压判断子单元402输出高电平的时间达到所述第一设定时间时，控制所述带运放的过压延时触发单元801触发断路器断开；第三相过压延时子单元503用于对所述第三相过压判断子单元403的输出进行第一设定时间的延时输出，在所述第三相过压判断子单元403输出高电平的时间达到所述第一设定时间时，输出表示触发信号的高电平，控制所述带运放的过压延时触发单元801触发三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。欠压判断单元60包括分别由直流电源单元10供电的第一相欠压判断子单元601、 第二相欠压判断子单元602和第三相欠压判断子单元603。其中，第一相欠压判断子单元 601包括第四运放，用于将第一相采样电压信号与得到的欠压参考信号进行比较，在第一相采样电压信号低于欠压参考信号时，输出表示第一相欠压信号的高电平；第二相欠压判断子单元602包括第五运放，用于将第二相采样电压信号与得到的欠压参考信号进行比较， 在第二相米样电压信号低于欠压参考信号时，输出表不第二相欠压信号的高电平；第三相欠压判断子单元603包括第六运放，用于将第三相采样电压信号与得到的欠压参考信号进行比较，在第三相采样电压信号低于欠压参考信号时，输出表示第三相欠压信号的高电平。 其中，欠压参考信号可利用分压电阻对所述直流电源单元10进行分压后产生。欠压延时单元70包括第一相欠压延时子单元701、第二相欠压延时子单元702和第三相欠压延时子单元703。其中，第一相欠压延时子单元701用于对所述第一相欠压判断子单元601的输出进行第二设定时间的延时输出，在所述第一相欠压判断子单元601输出高电平的时间达到所述第二设定时间时，控制所述带运放的欠压延时触发单元802触发断路器断开；第二相欠压延时子单元702用于对所述第二相欠压判断子单元602的输出进行第二设定时间的延时输出，在所述第二相欠压判断子单元602输出高电平的时间达到所述第二设定时间时，控制所述带运放的欠压延时触发单元802触发断路器断开；第三相欠压延时子单元703用于对所述第三相欠压判断子单元603的输出进行第二设定时间的延时输出，在所述第三相欠压判断子单元603输出高电平的时间达到所述第二设定时间时，输出表示触发信号的高电平，控制所述带运放的欠压延时触发单元802触发三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。从图2所示的应用中可以看出，其在过压判断单元40中采用了三个运放，即第一运放至第三运放，在欠压判断单元60中采用了三个运放，即第四运放至第六运放，并且在断路器触发单元80中采用了两个运放，共采用了八个运放，而采用这么多运放的成本是较高的，使得该应用中的过压欠压保护系统的成本较高。基于图2所示三相电源系统的过压欠压保护系统，本实用新型中可通过减少过压欠压系统中的运放个数来降低过压欠压保护系统的成本。图3示出了本实用新型一个实施例中的结构示意图。如图3所示，本实用新型实施例中首先可减少过压判断单元40中的运放个数。具体可包括在采样单元30与过压判断单元40之间增加第一信号隔离、取或单元90，用于对采样单元30得到的对应每一相电压输出的采样电压信号分别进行隔离，并输出其中电压值最高的采样电压信号。相应地，过压判断判断单元40可仅包括一个过压判断子单元404，该过压判断子单元404可包括一个运放，该运放由所述直流电源单元10供电，并用于将所述第一信号隔离、取或单元90输出的采样电压信号与系统提供的过压参考信号进行比较，在所述第一信号隔离、取或单兀90输出的米样电压信号高于所述过压参考信号时,输出表不过压信号的高电平。其中，过压参考信号可利用分压电阻对所述直流电源单元10进行分压后产生。具体实现时，也可用其它能够实现上述比较判断功能的电路代替上述过压判断子单元404中的运放。相应地,过压延时单元50也只包括一个延时子单元504,用于对所述过压判断子单元404的输出进行第一设定时间的延时输出，在所述过压判断子单元404输出高电平的时间达到所述第一设定时间时，向断路器触发单元80输出表示触发信号的高电平。此时，除上述第一信号隔离、取或单元90、过压判断单元40和过压延时单元50之外，其它各组成单元的功能及连接关系可与图1所示各组成单元的功能及连接关系相同。此外，本实用新型又一个实施例中还可在图3所示系统的基础上进一步减少带运放的过压延时触发单元801和带运放的欠压延时触发单元802中的运放。如图4所示，具体可包括在过压延时单元50、欠压延时单元70与断路器触发单元80之间增加第二信号隔离、取或单元100，用于对所述欠压延时单元70和所述过压延时单元50的输出分别进行隔离并集中到一点，在其中的任一输出为高电平时，将高电平输出给所述断路器触发单元 80。断路器触发单元80在接收到表示触发信号的高电平时，触发三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。此时，该断路器触发单元80可以是过压和欠压共用的带运放的延时触发单元，也可以是完全不带运放的断路器触发单元，即可以为如图3所示的稳压管导通触发单元803。进一步地，在本实用新型的其他实施例中还可在图4所示系统的基础上减少欠压判断单元60中的运放的个数。如图5所示，此时，欠压判断单元60中也可只包括一个欠压判断子单元604，该欠压判断子单元604包括一个运放，该运放由所述直流电源单元10供电，用于将所述第一信号隔离、取或单元90输出的采样电压信号与系统提供的欠压参考信号进行比较，在所述第一信号隔离、取或单元90输出的采样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出表示欠压信号的高电平。其中，欠压参考信号可利用分压电阻对所述直流电源单元10进行分压后产生。具体实现时，也可用其它能够实现上述比较判断功能的电路代替上述欠压判断子单元604中的运放。相应地，所述欠压延时单元70只包括对应所述欠压判断子单元604中的一个欠压延时子单元704，用于对所述欠压判断子单元604的输出进行第二设定时间的延时输出，在所述欠压判断子单元604输出高电平的时间达到所述第一设定时间时，向断路器触发单元 80输出表不触发信号的高电平。具体实现时，上述三相电源系统的过压欠压保护系统中的各组成单元及子单元都有多种具体实现形式。以过压延时子单元和欠压延时子单元为例，其均可以由普通的RC延时电路来实现，也可以由带M0S管的RC延时控制电路来实现。图6示出了一种带M0S管的RC延时控制电路的延时子单元的结构示意图。图6 中，以过压延时子单元504为例。如图6所示,该延时子单元504包括第一 RC延时电路 5041、常闭的可控开关K和M0S管Q5。其中，第一 RC延时电路5041的输入端与过压判断子单元404的输出端相连，第一 RC延时电路5041的输出端与所述常闭的可控开关K的控制端相连，所述可控开关K的一个连接端与直流电源相连，另一个连接端接地；所述M0S管Q5的控制端，即栅极与过压判断子单元404的输出端相连，漏极与直流电源相连，源极接地。第一 RC延时电路5041用于对所述过压判断子单元404的输出进行延时，在达到预定的延时时间时，控制常闭的可控开关K断开，直流电源接入M0S管Q5的漏极。具体实现时，第一 RC延时电路5041可由两级带三极管的RC延时子电路及稳压管实现，常闭的可孔开关K可由两个联动控制的三极管实现。此外，还可以有其他的具体实现方式，此处不再列举。下面列举一个示例对其一种具体实现进行描述。图7为对应图4所示实施例的一个示例中的三相电源系统的过压欠压保护系统的结构示意图。如图6所示，在三相电源系统Ua、Ub、Uc、N的回路中串联有断路器Sw。本示例中，整流单元20采用的是半波整流，即分别利用二极管D1 (即第一相整流子单元)、二极管D2(即第二相整流子单元)和二极管D3(即第三相整流子单元)对三相电源系统的Ua相电压输出、Ub相电压输出和Uc相电压输出进行半波整流。直流电源单元10包括二极管D4、串联连接的限压电阻R1、R2、R3、R4和R5、充放电电容C4、稳压管D40、限压电阻R38和稳压管D41。其中，二极管D4的正极与整流单元的一相输出端相连，本示例中与二极管D1的负极相连；二极管D4的负极与限压电阻R1相连； 限压电阻R5与充放电电容C4的一端相连；充放电电容C4的另一端接地；稳压管D40与充放电电容C4并联；限压电阻R38与稳压管D41串联后再与稳压管D40并联。其中，限压电阻R38与稳压管D41的正极相连，稳压管D41的负极接地。稳压管D41的正极为所述直流电源单元10的输出端。具体实现时，限压电阻R1、R2、R3、R4和R5也可以用一个电阻或其它个数的电阻代替。采样单元30包括三个采样子单元，本示例中，第一相采样子单元301用于采集Ua 相的电压输出，并输出对应的采样电压信号。其具体包括串联连接的分压电阻R6、R7和 R8、分压电阻R15、二极管D5、充放电电容C1和充放电电阻R18。其中，分压电阻R6与整流单元20的一相输出相连，本示例中与二极管D1的负极相连；分压电阻R8与分压电阻R15 的一端以及二极管D5的正极相连；分压电阻R15的另一端接地；二极管D5的负极与充放电电容C1的一端相连；充放电电容C1的另一端接地；充放电电阻R18与充放电电容C1并联；充放电电阻R18的非接地端为所述第一相采用子单元301的输出端。第二相采样子单元302用于采集Ub相的电压输出，并输出对应的采样电压信号。其具体包括串联连接的分压电阻R9、R10和R11、分压电阻R16、二极管D6、充放电电容C2和充放电电阻R19。其中， 分压电阻R9与整流单元20的一相输出相连，本示例中与二极管D2的负极相连；分压电阻 R11与分压电阻R16的一端以及二极管D6的正极相连；分压电阻R16的另一端接地；二极管 D6的负极与充放电电容C2的一端相连；充放电电容C2的另一端接地；充放电电阻R19与充放电电容C2并联；充放电电阻R19的非接地端为所述第二相采用子单元302的输出端。 第三相米样子单兀303用于米集Uc相的电压输出，并输出对应的米样电压信号。其具体包括串联连接的分压电阻R12、R13和R14、分压电阻R17、二极管D7、充放电电容C3和充放电电阻R20。其中，分压电阻R12与整流单元20的一相输出相连，本示例中与二极管D3的负极相连；分压电阻R14与分压电阻R17的一端以及二极管D7的正极相连；分压电阻R17 的另一端接地；二极管D7的负极与充放电电容C3的一端相连；充放电电容C3的另一端接地；充放电电阻R20与充放电电容C3并联；充放电电阻R20的非接地端为所述第三相采用子单元303的输出端。本实用新型中通过在直流电压单元以及采用单元中采用多个子电阻组成一个分压电阻，可以充分利用有限的狭窄空间，并且降低系统功耗，实现更好的散热面积。欠压参考信号由分压电阻R21和分压电阻R22对直流电压单元10的输出进行分压后得到，即串联后的分压电阻R21与分压电阻R22，一端与直流电压单元10的输出端相连，另一端接地。分压电阻R21与分压电阻R22之间的连接点为欠压参考信号。即分压电阻R22的非接地端为欠压参考信号。欠压判断单元60包括三个欠压判断子单元，第一欠压判断子单元601包括一个运放U1A，该运放U1A由直流电压单元10供电，即运放U1A的电源端与稳压管D41的正极相连，运放U1A的负电源端接地，运放U1A用于利用欠压参考信号对Ua相的采样电压信号进行欠压判断。具体地，运放U1A的反向输入端接收Ua相的采样电压信号、正向输入端接收欠压参考信号，即反向输入端与充放电电阻R18的非接地端相连，正向输入端与分压电阻 R22的非接地端相连。第二欠压判断子单元602包括一个运放U1B，该运放U1B由直流电压单元10供电，即运放U1B的电源端与稳压管D41的正极相连，运放U1B的负电源端接地，运放U1B用于利用欠压参考信号对Ub相的采样电压信号进行欠压判断。具体地，运放U1B的反向输入端接收Ub相的米样电压信号、正向输入端接收欠压参考信号，即反向输入端与充放电电阻R19的非接地端相连，正向输入端与分压电阻R22的非接地端相连。第三欠压判断子单元603包括一个运放U1C，该运放U1C由直流电压单元10供电，即运放U1C的电源端与稳压管D41的正极相连，运放U1C的负电源端接地，运放U1C用于利用欠压参考信号对Uc 相的采样电压信号进行欠压判断。具体地，运放U1C的反向输入端接收Uc相的采样电压信号、正向输入端接收欠压参考信号，即反向输入端与充放电电阻R20的非接地端相连，正向输入端与分压电阻R22的非接地端相连。欠压延时单元70包括三个欠压延时子单元，第一相欠压延时子单元701包括二极管D11、限压电阻R23、充放电电容C5和充放电电阻R27。其中，二极管Dl 1的正极与对应的运放的输出端相连，本示例中，二极管D11的正极与运放U1A的输出端相连；二极管D11 的负极与限压电阻R23的一端相连；限压电阻R23的另一端与充放电电容C5的一端相连； 充放电电容C5的另一端接地，充放电电阻R27与充放电电容C5并联；充放电电阻R27的非接地端为所述第一相欠压延时子单元701的输出端。第一相欠压延时子单元702包括二极管D12、限压电阻R24、充放电电容C5和充放电电阻R28。其中，二极管D12的正极与对应的运放的输出端相连，本示例中，二极管D12的正极与运放U1B的输出端相连；二极管D12 的负极与限压电阻R24的一端相连；限压电阻R24的另一端与充放电电容C6的一端相连； 充放电电容C6的另一端接地，充放电电阻R28与充放电电容C6并联；充放电电阻R28的非接地端为所述第二相欠压延时子单元702的输出端。第三相欠压延时子单元703包括二极管D13、限压电阻R25、充放电电容C7和充放电电阻R29。其中，二极管D13的正极与对应的运放的输出端相连，本示例中，二极管D13的正极与运放U1C的输出端相连；二极管D13 的负极与限压电阻R25的一端相连；限压电阻R25的另一端与充放电电容C7的一端相连； 充放电电容C7的另一端接地，充放电电阻R29与充放电电容C7并联；充放电电阻R29的非接地端为所述第三相欠压延时子单元703的输出端。第一信号隔离、取或单元90包括下拉电阻R26和三个二极管D8、D9和D10，其中， 二极管D8的正极与第一相采样子单元301的输出，即R18的非接地端相连；二极管D9的正极与第二相采样子单元302的输出，即R19的非接地端相连；二极管D10的正极与第三相采样子单元303的输出，即R20的非接地端相连；并且二极管D8、D9和D10的负极连接在一起后作为所述第一信号隔离、取或单元90的输出；下拉电阻R26的一端与所述三个二极管 D8、D9和D10的负极相连，下拉电阻R26的另一端接地。过压参考信号由分压电阻R30和分压电阻R31对直流电压单元10的输出进行分压后得到，即串联后的分压电阻R30与分压电阻R31，一端与直流电压单元10的输出端相连，另一端接地。分压电阻R30与分压电阻R31之间的连接点为过压参考信号，即分压电阻 R31的非接地端为过压参考信号。过压判断单元40仅包括一个过压判断子单元404，该过压判断子单元404由一个运放U1D组成，该运放U1D由直流电压单元10供电，即运放U1D的电源端与稳压管D41的正极相连，运放U1D的负电源端接地，运放U1D用于利用过压参考信号对第一信号隔离、取或单元90输出的采样电压信号进行过压判断。具体地，运放U1D的正向输入端接收第一信号隔离、取或单元90输出的采样电压信号、反向输入端接收过压参考信号，即正向输入端与三个二极管D8、D9和D10的负极相连，反向输入端与分压电阻R31的非接地端相连。过压延时单元50仅包括一个过压延时子单元504,该过压延时子单元504包括 三极管Q1、充放电电容C8、限压电阻R33、三极管Q2、限压电阻R35、充放电电容C9、充放电电阻R34、二极管D17、稳压管D42、三极管Q3、限压电阻R37、三极管Q4、限压电阻R36和M0S 管Q5。其中，三极管Q1的基极与对应的运放的输出端相连，本示例中，与运放U1D的输出端相连，三极管Q1的集电极与直流电源单元10的输出端相连，即与稳压管D41的正极相连； 三极管Q1的发射极与充放电电容C8的一端相连；充放电电容C8的另一端接地；三限压电阻R33的一端与三极管Q1的发射极相连、另一端与三极管Q2的基极相连；三极管Q2的集电极与限压电阻R35的一端相连、发射极与充放电电容C9的一端相连；限压电阻R35的另一端与所述直流电源单元10的输出端相连，即与稳压管D41的正极相连；充放电电容C9的另一端接地；充放电电阻R34与充放电电容C9并联；二极管D17的正极与所述充放电电阻 R34的非接地端相连、负极与稳压管D42的正极相连；所述稳压管D42的负极与所述三极管 Q3的基极相连；所述三极管Q3的发射极接地、集电极与三极管Q4的基极以及限压电阻R37的一端相连；所述限压电阻R37的另一端与所述直流电源单元10的输出端相连，即与稳压管D41的正极相连；三极管Q4的发射极接地、集电极与限压电阻R36的一端相连；所述限压电阻R36的另一端与直流电源单元10的输出端相连，即与稳压管D41的正极相连；M0S管 Q5的栅极与所述过压判断子单元404的输出端，即运放U1D的输出端相连、漏极与所述三极管Q4的集电极相连，源极为所述过压延时子单元504的输出端。第二信号隔离、取或单元100包括下拉电阻R32和与所述欠压延时单元70和所述过压延时单元50的输出的数量相一致的多个二极管，本示例中，欠压延时单元70的输出有三个，过压延时单元50的输出有一个，因此第二信号隔离、取或单元100中的二极管共有四个，即二极管D14、D15、D16和D18。其中，二极管D14的正极与第一相欠压延时子单元701 的输出相连，即与R27的非接地端相连；二极管D15的正极与第二相欠压延时子单元702的输出相连，即与R25的非接地端相连；二极管D16的正极与第三相欠压延时子单元703的输出相连，即与R29的非接地端相连；二极管D18的正极与过压延时子单元504的输出相连， 即与M0S管的源极相连；并且二极管D14、D15、D16和D18的负极连接在一起后作为所述第二信号隔离、取或单元100的输出；下拉电阻R32的一端与所述四个二极管D14、D15、D16和 D18的负极相连，下拉电阻R32的另一端接地。本示例中的断路器触发单元80为稳压管导通触发单元804，其包括稳压管D43、 可控硅U1和第一电容C10。其中，稳压管D43的正极与所述第二信号隔离、取或单元100的输出端相连，即与四个二极管D14、D15、D16和D18的负极相连；稳压管D43的负极与所述可控硅U1的门极相连，所述可控硅U1的一个主端子与三相电源系统回路中的断路器线圈 Coil相连、另一个主端子接地，所述电容C10的一端与所述稳压管D43的负极相连、另一端接地。在本实用新型的其它示例中，欠压延时子单元701、702和703可以采用图7所示的过压延时子单元504的内部结构；同样，过压延时子单元504也可以采用图7所示的欠压延时子单元701、702和703的内部结构。并且，第一相欠压延时子单元701、第二相欠压延时子单元702和第三相欠压延时子单元703可具有相同的内部结构，也可具有不同的内部结构。此外，本实用新型中还给出了又一种欠压延时子单元701、702、703和过压延时子单元504可选的内部结构实现方式，如图8所示，图8中以过压延时子单元为例，其可包括 二极管D19、限压电阻R39、充放电电容C11、充放电电阻R40、稳压管D44和M0S管Q6。其中，二极管D19的正极与对应的运放U1D的输出端相连，二极管D19的负极与限压电阻R39 的一端相连；限压电阻R39的另一端与所述充放电电容C11的一端相连；充放电电容C11的另一端接地；充放电电阻R40与充放电电容C11并联；稳压管D44的正极与充放电电阻R40 的非接地端相连，稳压管D44的负极与M0S管Q6的栅极相连；M0S管Q6的漏极与所述二极管D19的正极相连，源极为所述过压延时子单元504的输出端。此外，欠压延时子单元704同样可具有上述任一具体实现形式的内部结构。本实用新型中通过在欠压延时单元和过压延时单元中采用带有M0S管的延时电路，可以实现延时输出与运放输出的与逻辑，从而避免误操作的产生。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于三相电源系统的过压欠压保护系统，所述过压欠压保护系统可产生一欠压参考信号和一过压参考信号；其特征在于，包括整流单元(20)、采样单元(30)、欠压判断单元(60)、欠压延时单元(70)、第一信号隔离、取或单元(90)、过压判断单元(40)、过压延时单元(50)和断路器触发单元(80)，其中所述整流单元(20)用于将所述三相电源系统的每一相电压输出由交流转换为直流后输出；所述采样单元(30)用于对经所述整流单元(20)整流后的三相电源系统的每一相电压输出分别进行米样，并输出对应每一相电压输出的米样电压信号；所述欠压判断单元￠0)用于将当前输入的一相采样电压信号与所述欠压参考信号进行比较，并在当前输入的采样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出欠压信号；所述欠压延时单元(70)用于在所述欠压判断单元(60)输出欠压信号的时间达到一第二设定时间时，向断路器触发单元(80)输出触发信号；所述第一信号隔离、取或单元(90)用于对所述采样单元(30)得到的对应每一相电压输出的采样电压信号分别进行隔离，并输出其中电压值最高的采样电压信号；所述过压判断单元(40)用于将所述第一信号隔离、取或单元(90)输出的采样电压信号与所述过压参考信号进行比较，在所述第一信号隔离、取或单元(90)输出的采样电压信号高于所述过压参考信号时，输出过压信号；所述过压延时单元(50)用于在所述过压判断单元(40)输出过压信号的时间达到一第一设定时间时，向断路器触发单元(80)输出触发信号；所述断路器触发单元(80)用于在接收到所述欠压延时单元(70)或者所述过压延时单元(50)输出的触发信号时，触发所述三相电源系统回路中的断路器线圈导通，使断路器断开。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一信号隔离、取或单元(90)包括 第一下拉电阻(R26)和三个第一二极管(D8、D9、D10)，每个第一二极管(D8，D9，D10)的正极与采样单元(30)的一相输出端相连、负极连接在一起后作为所述第一信号、隔离取或单元(90)的输出；所述第一下拉电阻(R26)的一端与所述三个第一二极管(D8、D9、D10)的负极相连、另一端接地。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括第二信号隔离、取或单元(100)，用于对所述欠压延时单元(70)和所述过压延时单元(50)的输出分别进行隔离并集中到一点，在其中的任一输出为触发信号时，将触发信号输出给所述断路器触发单元(80)；所述断路器触发单元(80)包括第一稳压管(D43)、可控硅(Ul)和第一电容(ClO);所述第一稳压管(D43)的正极与所述第二信号隔离、取或单元(100)的输出端相连、负极与所述可控硅(UI)的门极相连，所述可控硅(UI)的一个主端子与三相电源系统回路中的断路器线圈相连、另一个主端子接地，所述第一电容(ClO)的一端与所述第一稳压管(D43)的负极相连、另一端接地。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二信号隔离、取或单元(100)包括 第二下拉电阻(R32)和与所述欠压延时单元(70)和所述过压延时单元(50)的输出的数量相一致的复数个第二二极管(D14、D15、D16、D18)，各个第二二极管(D14，D15，D16，D18)的正极与其对应的欠压延时单元(70)或过压延时单元(50)的输出端相连、负极连接在一起后作为所述第二信号隔离、取或单元(100)的输出端与断路器触发单元(80)的输入端相连；所述第二下拉电阻(R32)的一端与所述复数个第二二极管(D14、D15、D16、D18)连接在一起的负极相连、另一端接地。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述欠压判断单元(60)包括三个欠压判断子单元(601、602、603)，每个欠压判断子单元(601，602，603)分别用于将采样单元 (60)输出的一相采样电压信号与所述欠压参考信号进行比较，在该相采样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出对应该相的欠压信号；所述欠压延时单元(70)包括三个欠压延时子单元(701、702、703)，每个欠压延时子单元(701，702，703)对应一个欠压判断子单元(601，602，603)的输出。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述欠压判断单元(60)包括一个欠压判断子单元(604)，用于将所述第一信号隔离、取或单元(90)输出的采样电压信号与所述欠压参考信号进行比较，在所述第一信号隔离、取或单元(90)输出的采样电压信号低于所述欠压参考信号时，输出欠压信号；所述欠压延时单元(70)包括对应所述欠压判断子单元(604)的一个欠压延时子单元 (704)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述过压延时单元(50)为 RC延时电路，或者为带M0S管的RC延时控制电路；所述欠压延时单元(70)为RC延时电路，或者为带M0S管的RC延时控制电路。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述带M0S管的RC延时控制电路包括第四二极管(D19)、第二限压电阻(R39)、第二充放电电容(C11)、第二充放电电阻(R40)、第二稳压管(D44)和第一 M0S管(Q6);所述第四二极管(D19)的正极与对应的过压判断单元(40)或欠压判断单元(60)的输出端相连、负极与所述第二限压电阻(R39)的一端相连；所述第二限压电阻(R39)的另一端与所述第二充放电电容(C11)的一端相连；所述第二充放电电容(C11)的另一端接地，所述第二充放电电阻(R40)与所述第二充放电电容(C11)并联；所述第二稳压管(D44)的正极与所述第一充放电电阻(R40)的非接地端相连、负极与所述第一 M0S管(Q6)的栅极相连；所述第一 M0S管(Q6)的漏极与所述第四二极管(D19)的正极相连，源极为所述过压延时单元(50)或欠压延时单元(70)的输出端；或者，所述带M0S管的RC延时控制电路包括第一 RC延时电路(5041)、可控开关⑷ 和第二 M0S管(Q5)；所述第一 RC延时电路(5041)的输入端与对应的过压判断单元(40)或欠压判断单元(60)的输出端相连，所述第一 RC延时电路(5041)的输出端与所述可控开关(K)的控制端相连，所述可控开关(K)的一个连接端与直流电源相连，另一个连接端接地；所述M0S管 (Q5)的控制端与欠压判断单元(60)或过压判断单元(40)的输出端相连，漏极与直流电源相连，源极为所述过压延时单元(50)或欠压延时单元(70)的输出端。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一RC延时电路(5041)包括第一三极管(Q1)、第三充放电电容(C8)、第三限压电阻(R33)、第二三极管(Q2)、第四限压电阻(R35)、第四充放电电容(C9)、第三充放电电阻(R34)、第五二极管(D17)和第二稳压管(D42);所述第一三极管(Q1)的基极与对应的过压判断单元(40)或欠压判断单元(60)的输出端相连、集电极与直流电源相连、发射极与第三充放电电容(C8)的一端相连；所述第三充放电电容(C8)的另一端接地；所述第三限压电阻(R33)的一端与所述第一三极管 (Q1)的发射极相连、另一端与第二三极管(Q2)的基极相连；所述第二三极管(Q2)的集电极与第四限压电阻(R35)的一端相连、发射极与第四充放电电容(C9)的一端相连；所述第四限压电阻(R35)的另一端与直流电源相连；所述第四充放电电容(C9)的另一端接地；所述第三充放电电阻(R34)与所述第四充放电电容(C9)并联；所述第五二极管(D17)的正极与所述第三充放电电阻(R34)的非接地端相连、负极与所述第二稳压管(D42)的正极相连； 所述第二稳压管(D42)的负极为所述第一 RC延时电路(5041)的输出端。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述可控开关(K)包括第三三极管 (Q3)、第五限压电阻(R37)、第四三极管(Q4)和第六限压电阻(R36);所述第三三极管(Q3) 的基极与所述第一 RC延时电路(5041)的输出端相连；所述第三三极管(Q3)的发射极接地、集电极与第四三极管(Q4)的基极以及第五限压电阻(R37)的一端相连；所述第五限压电阻(R37)的另一端与直流电源相连；所述第四三极管(Q4)的发射极接地、集电极与所述第六限压电阻(R36)的一端相连；所述第六限压电阻(R36)的另一端与直流电源相连。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述直流电源通过对三相电源系统的某一相电压输出进行分压及稳压后产生。
专利摘要本实用新型提出了一种用于三相电源系统的过压欠压保护系统。该系统包括包括整流单元、采样单元、欠压判断单元、欠压延时单元、过压判断单元、过压延时单元、断路器触发单元和第一信号隔离、取或单元。其中，所述第一信号隔离、取或单元用于对所述采样单元得到的对应每一相电压输出的采样电压信号分别进行隔离，并输出其中电压值最高的采样电压信号；所述过压判断单元用于将所述第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号与得到的过压参考信号进行比较，在所述第一信号隔离、取或单元输出的采样电压信号高于所述过压参考信号时，输出过压信号。本实用新型中，由于只需对一路采样电压信号进行过压判断，因此降低了过欠压保护系统的成本。
文档编号H02H3/253GK202353175SQ20112040878
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者包章尧, 张红申, 杨林, 熊焘 申请人:西门子公司