一种直流断路器的制作方法

1.本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种直流断路器。


背景技术：

2.现有的低压断路器一般采用壳体、机构系统、触头系统、灭弧系统、热双金元件、进出接线端组成，坚固可靠。但是现有的低压断路器应用在直流电流系统中时，因无过零点电流，断路器分断时间较长，断路器产生的电弧会持续相对较长的时间，如此则可能会产生较严重的触点烧蚀磨损问题，致使断路器的可操作次数减少，即降低了断路器的电气寿命。
3.因此，亟需一种直流断路器以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种直流断路器，分断时间更短，能够实现微秒级关断，且在关断时不会出现电弧，从而避免了零件被电弧烧损的问题，进而使得断路器具有能够实现百万次关断的电气寿命。而且具有双重保护效果，使电网能够连续供电，更为安全可靠。
5.上述的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种直流断路器，包括：
7.检测单元，用于检测断路器的电压信号、电流信号、温度信号、短路信号和通讯信号；
8.控制单元，与所述检测单元电连接；
9.第一mos模组，其第一端与所述断路器的输入端电连接，第二端与负载电连接；
10.第二mos模组，其第一端与所述断路器的输入端电连接，第二端与所述负载电连接；
11.所述第一mos模组以及所述第二mos模组均与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述电压信号、所述电流信号、所述温度信号、所述短路信号以及所述通讯信号中的至少一者指令所述第一mos模组关断，当所述第一mos模组的关断出现故障时，所述控制单元能够接收故障信号，并根据所述电压信号、所述电流信号、所述温度信号、所述短路信号以及所述通讯信号中的至少一者指令所述第二mos模组关断。
12.可选地，还包括：
13.第一驱动保护电路，其第一端与所述控制单元电连接，第二端与所述第一mos模组电连接，所述控制单元通过所述第一驱动保护电路驱动所述第一mos模组关断；
14.第二驱动保护电路，其第一端与所述控制单元电连接，第二端与所述第二mos模组电连接，所述控制单元通过所述第二驱动保护电路驱动所述第二mos模组关断。
15.可选地，所述第一mos模组包括第一mos模块和第二mos模块，所述第一mos模块的源极s与所述第二mos模块的源极s电连接，形成所述第一mos模组的第一端，所述第一mos模块的漏极d与所述第二mos模块的漏极d电连接形成所述第一mos模组的第二端，所述第一
mos模块的栅极g和所述第二mos模块的栅极g均与所述第一驱动保护电路电连接。
16.可选地，所述第二mos模组包括第三mos模块和第四mos模块，所述第三mos模块的源极s与所述第四mos模块的源极s电连接，形成所述第二mos模组的第一端，所述第三mos模块的漏极d与所述第四mos模块的漏极d电连接，形成所述第二mos模组的第二端，所述第三mos模块的栅极g和所述第四mos模块的栅极g均与所述第二驱动保护电路电连接。
17.可选地，当所述控制单元根据所述电压信号判断为过压欠压、根据所述电流信号判断为过流、根据所述温度信号判断为过温以及接收到隔离通讯信号中的至少一者发生时，所述控制单元输出驱动信号至所述第一驱动保护电路，以使得所述第一驱动保护电路驱动所述第一mos模组关断，当所述第一mos模组的关断出现故障，并且，当所述控制单元根据所述电压信号判断为过压欠压、根据所述电流信号判断为过流、根据所述温度信号判断为过温以及接收到隔离通讯信号中的至少一者发生时，所述控制单元输出驱动信号至所述第二驱动保护电路，以使得所述第二驱动保护电路驱动所述第二mos模组关断。
18.可选地，还包括电源单元，所述电源单元设置在所述断路器的rtn输入端，所述电源单元与所述控制单元、所述第一mos模组以及所述第二mos模组电连接。
19.可选地，还包括通讯单元，所述电源单元与所述通讯单元电连接，所述通讯单元的第一端与所述控制单元电连接，第二端为通讯接口。
20.可选地，所述电源单元包括：
21.保险，其第一端与所述rtn输入端电连接；
22.电阻，其第一端与所述保险的第二端电连接；
23.电源芯片，其第一端与所述电阻的第二端电连接；
24.变压器，所述变压器的初级绕组的第一端与所述电源芯片的第二端电连接,第二端与所述第一mos模组以及所述第二mos模组电连接，所述变压器的次级绕组的第一端与所述通讯单元电连接，第二端接地。
25.可选地，所述电源单元还包括：
26.tvs管，其第一端与所述保险电连接；
27.稳压管，其第一端与所述保险电连接，第二端通过三极管接地；
28.第一降压稳压电路，所述变压器的次级绕组经由所述第一降压稳压电路与所述通讯单元以及所述控制单元电连接；
29.第二降压稳压电路，所述第一降压稳压电路经由所述第二降压稳压电路与所述通讯单元以及所述控制单元电连接。
30.可选地，所述检测单元包括：
31.电压信号采集单元，设置在所述变压器的输入分压端与所述控制单元之间，用于检测所述变压器的输入分压端的电压信号，并将所述电压信号传输至所述控制单元；
32.电流信号采集单元，设置在所述断路器的输入端与所述控制单元之间，用于检测流经所述断路器的电流信号，并将所述电流信号传输至所述控制单元；
33.温度信号采集单元，设置在所述断路器的端子与所述控制单元之间，用于检测所述端子的温度信号，并将所述温度信号传输至所述控制单元；
34.短路保护单元，设置在所述电流信号采集单元的前端与所述第一mos模组以及所述第二mos模组之间，用于检测所述断路器的短路信号，并将所述断路器信号进行比较并传
输至所述第一mos模组以及所述第二mos模组，以使得所述第一mos模组以及所述第二mos模组关断；
35.通讯信号采集单元，设置在所述控制单元、与所述通讯单元之间，用于检测所述通讯单元的通讯信号，并将所述通讯信号传输至所述控制单元。
36.可选地，所述检测单元还包括计量电路，所述计量电路设置在所述断路器的输出端，用于计算输出至所述负载的电压、电流、功率、电量以及频率。
37.可选地，还包括按钮和状态指示灯，所述按钮用于配置地址以及手动控制所述断路器关断和闭合，所述状态指示灯用于指示所述断路器的工作状态，所述断路器能够与远程平台通讯连接，用户能够通过所述远程平台指令所述断路器关断和闭合。
38.可选地，还包括插拔式安装结构，所述直流断路器通过所述插拔式安装结构与配电器以及负载可拆卸连接。
39.与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
40.本发明提供的直流断路器，通过设置第一mos模组和第二mos模组实现关断，关断速度快，能够实现微秒级关断，且在关断时不会产生电弧，从而避免了零件被电弧烧损的问题，进而使得断路器具有能够实现百万次关断的寿命。而且，本发明提供的直流断路器，通过将第一mos模组作为常用模组，将第二mos模组作为备用模组，当第一mos模组发生故障时，第二mos模组能够接替第一mos模组工作，使得断路器具有双重保护效果，使得电网连续供电、用电更为安全可靠。
附图说明
41.图1是本发明具体实施例提供的直流断路器的电路结构示意图。
42.图中：
43.11、第一mos模组；111、第一mos模块；112、第二mos模块；12、第二mos模组；121、第三mos模块；122、第四mos模块；13、第一驱动保护电路；14、第二驱动保护电路；
44.2、温度信号采集单元；
45.3、负载；
46.4、电源单元；
47.5、控制单元；
48.6、通讯单元；
49.7、电压信号采集单元；
50.8、电流信号采集单元；
51.9、短路保护单元。
具体实施方式
52.以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
53.请参考图1，本发明提供一种直流断路器，包括检测单元、控制单元5、第一mos模组11和第二mos模组12。检测单元用于检测断路器的电压信号、电流信号、温度信号、短路信号
和通讯信号。控制单元5与检测单元电连接。第一mos模组11的第一端与断路器的输入端电连接，第二端与负载3电连接。第二mos模组12的第一端与断路器的输入端电连接，第二端与负载3电连接。第一mos模组11以及第二mos模组12均与控制单元5通讯连接，控制单元5根据电压信号、电流信号、温度信号、短路信号以及通讯信号中的至少一者指令第一mos模组11关断，当第一mos模组11的关断出现故障时，控制单元5能够接收故障信号，并根据电压信号、电流信号、温度信号、短路信号以及通讯信号中的至少一者指令第二mos模组12关断。
54.本发明提供的直流断路器，通过设置第一mos模组11和第二mos模组12实现关断，关断速度快，能够实现微秒级关断，且在关断时不会产生电弧，从而避免了零件被电弧烧损的问题，进而使得断路器具有能够实现百万次关断的寿命。而且，本发明提供的直流断路器，通过将第一mos模组11作为常用模组，将第二mos模组12作为备用模组，当第一mos模组11发生故障时，第二mos模组12能够接替第一mos模组11工作，使得断路器具有双重保护效果，使得电网连续供电、用电更为安全可靠。
55.具体地，当控制单元5指令第一mos模组11关断，但第一mos模组11在预设时间(例如0.01秒)内无关断动作时，控制单元5判断为第一mos模组11发生故障。
56.具体地，本实施例中的断路器设计为用于电压在dc60v
±
10v，电流在63a以下的电路中。
57.可选地，还包括第一驱动保护电路13和第二驱动保护电路14。第一驱动保护电路13的第一端与控制单元5电连接，第二端与第一mos模组11电连接，控制单元5通过第一驱动保护电路13驱动第一mos模组11关断。第二驱动保护电路14的第一端与控制单元5电连接，第二端与第二mos模组12电连接，控制单元5通过第二驱动保护电路14驱动第二mos模组12关断。
58.可选地，第一mos模组11包括第一mos模块111和第二mos模块112，第一mos模块111的源极s与第二mos模块112的源极s电连接，形成第一mos模组11的第一端，第一mos模块111的漏极d与第二mos模块112的漏极d电连接形成第一mos模组11的第二端，第一mos模块111的栅极g和第二mos模块112的栅极g均与第一驱动保护电路13电连接。通过设置第一mos模块111和第二mos模块112，以保证第一mos模组11的可靠性。
59.可选地，第二mos模组12包括第三mos模块121和第四mos模块122，第三mos模块121的源极s与第四mos模块122的源极s电连接，形成第二mos模组12的第一端，第三mos模块121的漏极d与第四mos模块122的漏极d电连接，形成第二mos模组12的第二端，第三mos模块121的栅极g和第四mos模块122的栅极g均与第二驱动保护电路14电连接。通过设置第三mos模块121和第四mos模块122，以保证第二mos模组12的可靠性。
60.可选地，当控制单元5根据电压信号判断为过压欠压、根据电流信号判断为过流、根据温度信号判断为过温以及接收到隔离通讯信号中的至少一者发生时，控制单元5输出驱动信号至第一驱动保护电路13，以使得第一驱动保护电路13驱动第一mos模组11关断，当第一mos模组11的关断出现故障，并且，当控制单元5根据电压信号判断为过压欠压、根据电流信号判断为过流、根据温度信号判断为过温以及接收到隔离通讯信号中的至少一者发生时，控制单元5输出驱动信号至第二驱动保护电路14，以使得第二驱动保护电路14驱动第二mos模组12关断。
61.可选地，还包括电源单元4，电源单元4设置在断路器的rtn输入端，电源单元4与控
制单元5、第一mos模组11以及第二mos模组12电连接，以与控制单元5、第一mos模组11、第二mos模组12通电。
62.可选地，还包括通讯单元6，电源单元4与通讯单元6电连接，通讯单元6的第一端与控制单元5电连接，第二端为通讯接口。通过设置通讯单元6，以实现对断路器的远程控制效果。具体地，可以通过app或pc远程发送隔离通讯信号至通讯单元6，控制单元5根据隔离通讯信号输出驱动信号至第一驱动保护电路13，以使得第一驱动保护电路13驱动第一mos模组11关断，或者当第一mos模组11出现故障时，控制单元5根据隔离通讯信号输出驱动信号至第二驱动保护电路14，以使得第二驱动保护电路14驱动第二mos模组12关断。
63.可选地，通讯单元6的第二端设置有两组通讯端口，两组通讯端口均可以进行485、4g、nb、lora或zigbee通讯。
64.可选地，电源单元4包括保险、电阻、电源芯片和变压器。保险的第一端与rtn输入端电连接。电阻的第一端与保险的第二端电连接。电源芯片的第一端与电阻的第二端电连接。变压器的初级绕组的第一端与电源芯片的第二端电连接,第二端与第一mos模组11以及第二mos模组12电连接，变压器的次级绕组与通讯单元6以及控制单元5电连接，以实现电源单元4与通讯单元6以及控制单元5的通电。
65.可选地，电源单元4还包括tvs管、稳压管、第一降压稳压电路以及第二降压稳压电路。tvs管的第一端与保险电连接。稳压管的第一端与保险电连接，第二端通过三极管接地。变压器的次级绕组经由第一降压稳压电路与通讯单元6电连接。经由第二降压稳压电路与控制单元5电连接。通过设置第一降压稳压电路和第二降压稳压电路，以使得从变压器的次级绕组输出的电压能够降低至预设电压，以适用于控制单元5和通讯单元6。
66.示例性地，在本实施例中，变压器的次级绕组的电压经第一降压稳压电路后输出5v电压，经过第二降压稳压电路后输出3.3v电压。
67.可选地，检测单元包括电压信号采集单元7、电流信号采集单元8、温度信号采集单元2、通讯信号采集单元以及短路保护单元9。电压信号采集单元7设置在断路器的输入分压端与控制单元5之间，用于检测断路器的输入分压端的电压信号，并将电压信号传输至控制单元5。电流信号采集单元8设置在断路器的输入端与控制单元5之间，分流器设置在断路器输入端，用于检测流经断路器的电流信号，并将电流信号传输至控制单元5。温度信号采集单元2设置在断路器的端子与控制单元5之间，温度传感器设置在端子处，用于检测端子的温度信号，并将温度信号传输至控制单元5。短路保护单元9设置在电流信号采集单元8的前端与第一mos模组11以及第二mos模组12之间，用于检测断路器的短路信号，并将断路器信号进行比较并传输至第一mos模组11以及第二mos模组12，以使得第一mos模组11以及第二mos模组12关断。通讯信号采集单元设置在控制单元5与通讯单元6之间，用于检测通讯单元6的通讯信号，并将通讯信号传输至控制单元5。
68.可选地，检测单元还包括计量电路，计量电路设置在断路器的输出端，用于计算输出至负载3的电压、电流、功率、电量以及频率。
69.可选地，包括按钮，按钮与控制单元5电连接。按压按钮大于两秒，则可对断路器进行地址配置；按压按钮小于两秒，则能够控制断路器进行关断和闭合。
70.可选地，包括状态指示灯，状态指示灯与控制单元5电连接。当状态指示灯处于红灯和绿灯交替闪烁状态时，指示的状态为断路器正在启动；当状态指示灯处于常灭状态时，
指示的状态为断路器关断；当状态指示灯处于绿灯常亮状态时，指示的状态为断路器闭合；当状态指示灯处于红灯常亮状态时，指示的状态为断路器发生故障；当状态指示灯处于黄灯和红灯交替闪烁状态时，指示断路器处于配置地址状态。
71.可选地，断路器能够通过通讯接口与远程平台通讯连接，用户能够通过远程平台指令断路器关断和闭合。
72.可选地，远程平台包括上位机、pc、app、小程序等平台。
73.可选地，断路器还具有插拔式安装结构，直流断路器通过所述插拔式安装结构与配电器以及负载可拆卸连接，以使得断路器的安装以及拆卸方便快捷。需要说明的是，插拔式安装结构是现有技术，此处不再赘述。
74.可选地，断路器还具有防止安装不到位的信号控制功能。具体地，当断路器安装或拆卸不到位时，断路器不能上电，从而保证了断路器的安全性。
75.以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。