CN204046134U - 一种断相保护器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种断相保护器电路，结构合理，能够可靠地实现缺相监测等功能。该断相保护器电路具有独立的直流输出电源，直流输出电源包括工频变压器、桥式整流部分、阻容滤波部分、第一DC-DC模块和第二DC-DC模块，其中工频变压器的初级接至三相电源线路中任意两相接线端子，工频变压器的次级经过所述桥式整流部分、阻容滤波部分，向第一DC-DC模块和第二DC-DC模块提供相同的直流电压输入；第一DC-DC模块和第二DC-DC模块输出不同幅值的直流电源电压，相应提供给控制单元、断相保护继电器以及报警电路。本实用新型探测电流范围大，工作电压范围宽、结构简明合理、低功耗、高可靠、可以直观地指示三相电源工作状态。

Description

一种断相保护器电路

技术领域

本实用新型涉及一种断相保护器电路，可适用于监测并响应三相交流转辙机(三相道岔转辙机)的缺相保护。

背景技术

三相交流转辙机是铁路重要电器设备，在运行时发生缺相会导致事故和危险，故需要监测是否缺相，当缺相发生时，要求及时发出报警和控制信号，防止损失发生。断相保护器电路结构确定后，可以有多种策略实现缺相的探测。

中国专利文献CN202856311U公开了一种自诊断断相保护器，该产品的24V输出电压来自3个变压器次级的串联，变压器需要较大体积。负载(即“三相道岔转辙机”)电流大小的变化对24V输出的稳定性与电压值有很大影响，变压器初级串联在电机供电电路中，安装麻烦，增加故障机率和危险性，电源转换部分为简单的线性稳压电路，功耗大，稳压能力差，适应电压变化范围小。

实用新型内容

本实用新型提出一种断相保护器电路，结构合理，能够可靠地实现缺相监测等功能。

本实用新型的解决方案如下：

一种断相保护器电路，包括控制单元、对应于三相电源线路的三路电流互感器及其电流-电压转换模块，三路电流-电压转换模块的输出端分别接至控制单元相应的A/D输入端；控制单元输出控制信号至断相保护继电器以及报警电路；其特殊之处在于：

该断相保护器电路还包括独立的直流输出电源，所述直流输出电源包括工频变压器、桥式整流部分、阻容滤波部分、第一DC-DC模块和第二DC-DC模块，其中工频变压器的初级接至三相电源线路中任意两相接线端子，工频变压器的次级经过所述桥式整流部分、阻容滤波部分，向第一DC-DC模块和第二DC-DC模块提供相同的直流电压输入；第一DC-DC模块和第二DC-DC模块输出不同幅值的直流电源电压，相应提供给控制单元、断相保护继电器以及报警电路。

基于上述基本方案，本实用新型还进一步作如下优化限定和改进：

每一路电流-电压转换模块均包括一对反接并联的二极管，再并联有电阻、电容；三路电流-电压转换模块的同一端还共同经电阻接至一个高于二极管导通电压的基准电压，该电阻负端经二极管REF接地，并对所述二极管REF并联有电容；所述基准电压取自所述直流输出电源。

上述反接并联的二极管采用发光二极管。

本实用新型具有以下优点：

探测电流范围大，工作电压范围宽。

结构简明合理、低功耗、高可靠、可以直观地指示三相电源工作状态。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构图。

图2为本实用新型中宽范围交流输入直流输出电源的结构示意图。

图3为本实用新型中电流采样与基准叠加部分的结构示意图。

具体实施方式

本实施例的指标：

(1)电源电压范围220V-440V/AC

(2)敏感电流范围0.5A-10A

(3)电路工作电流＜25mA

(4)反应时间：＜0.3S

本实用新型主要的改进在于断相保护器电路自身的供电部分和电流采样部分。

电源部分如图2所示，主要包括工频变压器、桥式整流、阻容滤波和双DC-DC模块，输入电压取自三相交流转辙机的执行电机(也相当于取自三相电源线路)接线端子中的两路，故正常电压为380V，若某一路缺相，电压变为220V。电路中DC5和DC24是宽输入DC-DC变换器，输入为18-36V，输出分别为5V和24V。

由于24V输出来自独立的开关电源，稳定性和安全性得到了保证。通过合理设计变压器，使其在输入220V-440V范围时，次级经整流滤波输出为18-36V，再经DC-DC变换，可以得到稳定5V和24V直流电压。

电流采样部分设计如图3，每一路都包括电流互感器、一对反接并联的发光二极管，电阻、电容并联，并将其一端(图中的D点)接到一个高于LED导通电压的电压基准上，例如图中D1-D6工作电压为1.6V，而发光二极管LEDREF起电压基准作用，导通电压大于1.6V。

互感电流流过一对反接并联的发光二极管，同时叠加一个基准直流点位，使得在A、B、C点得到脉动直流电压，在D点得到基准直流电压，他们可以直接接到MCU的A/D端，进行A/D变换，同时，互感电流使LED发光，负载电流大小与发光亮度成正比，可以直观了解负载的大小及有无缺相。

具体应用时，缺相的判断可以参考下面的公式：

$\underset{i=0-T}{\mathrm{\Σ}}|\mathrm{Va}\left(i\right)-\mathrm{Vd}|-\mathrm{TH}\≥0$

$\underset{i=0-T}{\mathrm{\Σ}}|\mathrm{Vb}\left(i\right)-\mathrm{Vd}|-\mathrm{TH}\≥0$

$\underset{i=0-T}{\mathrm{\Σ}}|\mathrm{Vc}\left(i\right)-\mathrm{Vd}|-\mathrm{TH}\≥0$

该公式中Vd是图3中D点的基准电压，Va(i)、Vb(i)、Vc(i)分别是图3中A、B、C点的脉动直流电压，T是信号交流电周期，TH是通过实验确定的常数。公式的含义是计算一个周期内信号电压波形与水平直线Vd围成的面积，然后与阈值TH比较，若缺相则结果小于0，不缺相则结果大于0。

在控制单元中可以用绝对值电路加积分电路实现该公式，或用软件算法实现。在本设计中是用软件算法实现的。

Claims (3)

1.一种断相保护器电路，包括控制单元、对应于三相电源线路的三路电流互感器及其电流-电压转换模块，三路电流-电压转换模块的输出端分别接至控制单元相应的A/D输入端；控制单元输出控制信号至断相保护继电器以及报警电路；其特征在于：

该断相保护器电路还包括独立的直流输出电源，所述直流输出电源包括工频变压器、桥式整流部分、阻容滤波部分、第一DC-DC模块和第二DC-DC模块，其中工频变压器的初级接至三相电源线路中任意两相接线端子，工频变压器的次级经过所述桥式整流部分、阻容滤波部分，向第一DC-DC模块和第二DC-DC模块提供相同的直流电压输入；第一DC-DC模块和第二DC-DC模块输出不同幅值的直流电源电压，相应提供给控制单元、断相保护继电器以及报警电路。

2.根据权利要求1所述的断相保护器电路，其特征在于：每一路电流-电压转换模块均包括一对反接并联的二极管，再并联有电阻、电容；三路电流-电压转换模块的同一端还共同经电阻接至一个高于二极管导通电压的基准电压，该电阻负端经二极管REF接地，并对所述二极管REF并联有电容；所述基准电压取自所述直流输出电源。

3.根据权利要求2所述的断相保护器电路，其特征在于：所述反接并联的二极管采用发光二极管。