信号积分电路和断路器智能控制器的制造方法_3

文档序号:9000216阅读:来源:国知局
大器U1之间。所述低通滤波器(即无源积分电路),对直流分量几 乎没有放大作用,而对于交流信号具有放大作用,公式如下:
[00%]
[0039] 第一电容C1的两端分别与信号积分电路的第一输入端IN1和第二输入端IN2连 接,用W滤除高频信号。
[0040] 如图2所示,所述限幅电路包括第五电阻贴,第六电阻R6,电源VCC经过第五电阻 R5连接到第一运算放大器U1的电源正端V孤,第一运算放大器U1的接地端VSS经过第六 电阻R6接地;第=电容C3和第=电阻R3并联,且并联后的两端分别和第一运算放大器U1 的输出端和反相输入端连接。限幅电路中串入第五电阻R5和第六电阻R6,限制第一运算放 大器U1输出的最大幅度,保护信号电路后端免受过高压的威胁,保证了电路稳定运行。第 =电容C3和第=电阻R3并联,且并联后的两端分别和第一运算放大器U1的输出端和反相 输入端连接,形成有源积分电路,将电流互感器输出的微分信号还原成实际信号;限幅电路 中的第五电阻R5,第六电阻R6也可W改为第走二极管D7和第八二极管D8,电源VCC经过 第走二极管D7连接到第一运算放大器U1的电源正端,第一运算放大器U1的接地端通过第 八二极管D8接地;即第走二极管D7的正极与电源VCC连接,负极与第一运算放大器U1的 电源正端连接,第八二极管D8的正极与第一运算放大器U1的接地端连接,负极接地。由于 接入第五电阻R5和第六电阻R6,或第走二极管D7和第八二极管D8,使得第一运算放大器 U1输出的最大幅度将小于电源电压VCC,消除了后续接通电流控制电路201中比较器电路 的两个比较输入端电平相同的可能性,提高了电路运行的可靠性,避免了智能控制器的误 动。
[004U如图3-4所示,所述的限幅范围最大值应符合ADC满量程时电压值,即Max(V孤-VS巧为ADC满量程时的电压值)。(a)信号幅值范围落在W化ef为基线, WVDD和VSS为上下限的范围内,ADC满量程电压为Vf= (VCC-GND),信号电压能被ADC完 整跟踪转换;化)信号幅值过高,通过信号积分电路将信号的电压幅值限制在VDD和VSS之 间,过大的信号(超过设计极限的信号)将被限制。
[0042] 如图2所示,所述限幅电路和低通滤波器组成二阶电路,使滤波器的过渡带变窄, 衰减斜率值加大,通过设置相应元器件的参数可W使得幅频特性和相频特性较佳的积分电 路,其输入与输出信号之间的关系如下式可表示为:
[0043] U〇ut(t) =-Kj'/Uin(t)
[0044] 其中,U"t(t)为输出信号,Uh(t)为输入信号。所述二阶电路实现信号积分电路低 频性能和相位特性,使积分后的电压信号更加精确地反映被测电流信号,且灵敏度高,结构 简单。
[0045] 如图2所示,所述直流分量电路包括第走电阻R7和第八电阻R8,第走电阻R7和 第八电阻R8串联,串联后第走电阻R7的另一端连接到低通滤波器与第一输入端IN1之间, 第八电阻R8的另一端连接到低通滤波器与第二输入端IN2之间;第走电阻R7和第八电阻 R8的中间节点连接到基准电压化ef,第四电容C4和第四电阻R4并联,并联后的一端连接 基准电压化ef,另一端连接到第一运算放大器U1的正相输入端。第走电阻R7和第八电阻R8与上述二阶电路建立直流通路,引入直流分量化ef,提高信号积分电路的信噪比;第四 电容C4和第四电阻R4并联,并联后的一端连接基准电压化ef,另一端连接到第一运算放大 器U1的正相输入端,形成加法电路,将输出信号的零点抬高至化ef;信号抬升可W保证信 号始终在ADC采样电压范围内,避免出现采样溢出导致采样数字量与实际信号不一致,ADC 模数转换如下式所示:
[0046]
[0047] 此外,信号积分电路的失调电压,电流的温漂影响,其对应的失调温漂AUi。和 AIi。引起的相对误差为5,计算公式如下;
[0048]
[0049] 可见积分电路的相对误差与输入电压Ui成反比,即输入电压Ui愈小,相对误差愈 大,因此要提高信号积分电路的精度,减小失调温漂的误差是必须的。直流分量电路通过 第走电阻R7,第八电阻R8在电路的两输入端引入直流分量,可W提高信号积分电路的信 噪比,同时经第四电阻R4引入偏置电压,该样在信号积分电路的输出端将形成与基准电压 化ef相一致的直流分量,由于运算放大器U1对直流分量较好的跟随特性,该样可W减小失 调温漂对积分器的误差影响,提高信号积分电路的精度。
[0050] 如图5所示,所述接通电流控制电路201包括接通电流阀值电压调节电路,同相放 大电路和减法电路;所述接通电流阀值电压调节电路中接入微动开关SW1输出阀值电压, 阀值电压经过同相放大电路后输出接通电流阀值上限电压MCR_H,接通电流阀值上限电压 MCR_H经过减法电路后输出接通电流阀值下限电压MCR_L。所述接通电流控制电路201直 接接入一组微动开关SW1连接接通电流阀值电压调节电路,连接线路简单可靠。
[0化1] 如图5所示,所述接通电流阀值电压调节电路包括第九电阻R9和第十电阻R10,电 源电压VCC经过串联连接的第九电阻R9和第十电阻R10后连接到微动开关SW1的常开端NO,微动开关SW1的常闭端NC连接到电源地GND,微动开关SW1的公共端COM连接到第五 电容巧的正极,第五电容巧的负极连接到电源地GND。所述接通电流阀值电压调节电路可 在微动开关SW1的常闭端NC,常开端NO和公共端COM之间相互转换,连接线路简单可靠。 [0化2] 如图5所示,所述同相放大电路包括第走运算放大器U3B,第九电阻R9和第十电 阻R10的中间节点连接到第走运算放大器U3B的正相输入端,第走运算放大器U3B的输出 端与反相输入端连接;所述减法电路包括第十一电阻R11,第十一电阻R11的一端连接到第 走运算放大器U3B的反相输入端,另一端连接到第八运算放大器U3C的反相输入端,第十二 电阻R12的一端连接到第八运算放大器U3C的反相输入端,另一端连接到第八运算放大器 U3C的输出端,电源VCC经过第十S电阻R13连接到第八运算放大器U3C的正相输入端,第 十四电阻R14的一端连接到第八运算放大器U3C的正相输入端,另一端接地;第走运算放大 器U3B的输出端输出接通电流阀值上限电压MCR_H,第八运算放大器U3C的输出端输出接通 电流阀值下限电压MCR_L。
[005引如图5所示,接通电流阀值上限电压MCR_H分别连接到第二运算放大器U2A,第五 运算放大器U2D和第六运算放大器U3A的反相输入端;接通电流阀值下限电压MCR_L分别 连接到第=运算放大器U2B,第四运算放大器U2C和第九运算放大器U3D的正相输入端;电 流信号1C分别连接到第二运算放大器U2A和第=运算放大器U2B的正相和反相输入端,电 流信号IB分别连接到第五运算放大器U2D和第四运算放大器U2C的正相和反相输入端,电 流信号IA分别连接到第六运算放大器U3A和第九运算放大器U3D的正相和反相输入端;第 二运算放大器U2A,第=运算放大器U2B,第四运算放大器U2C,第五运算放大器U2D,第九 运算放大器U3D和第六运算放大器U3A的输出端分别通过第一二极管D1,第二二极管D2, 第S二极管D3,第四二极管D4,第五二极管D5和第六二极管D6形成的"或"的关系连接到 脱扣输出控制CTL_DO,即第二运算放大器U2A、第S运算放大器U2B、第四运算放大器U2C、 第五运算放大器U2D、第九运算放大器U3D和第六运算放大器U3A的输出端分别与第一二极 管D1、第二二极管D2、第S二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6的正 极连接,第一二极管D1、第二二极管D2、第S二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第 六二极管D6的负极连接到一起输出脱扣输出控制CTL_DO。
[0054]如图6-7所示,所述接通电流控制电路201工作时,当断路器合闽,微动开关SW1也同步运动,由常闭NC点转换到常开NO点,第五电容巧开始充电,形成一个充电上升过 程T1,用来调节接通电流阀值上限电压MCR_H和接通电流阀值下限电压MCR山如果在此期 间,电流信号(IA、IB、IC)大于接通电流阀值上限电压MCR_H和接通电流阀值下限电压MCR_ L比较器输出端将产生脱扣输出信号CTL_D0,驱动脱扣电路4进行磁通变换器7动作,断路 器断开。
[0化5] W上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能 认定本实用新型的具体实施只局限于该些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可W做出若干简单推演或替换,都应当视 为属于本实
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