過欠電壓保護器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的實施例提出一種過欠電壓保護器。該過欠電壓保護器包括控制器、進線端和出線端，其中所述控制器包括觸頭熔焊檢測裝置以及比較裝置，所述進線端和所述出線端與所述比較裝置相耦合，所述觸頭熔焊檢測裝置與所述比較裝置耦合連接，其中所述比較裝置被配置成將所述進線端與所述出線端的電壓進行比較，并且輸出比較結果信號，所述觸頭熔焊檢測裝置根據所述比較結果信號來判斷是否產生觸頭熔焊，以指示所述過欠電壓保護器的狀態(tài)。
【專利說明】過欠電壓保護器

【技術領域】
[0001]本實用新型的實施例涉及保護裝置，更具體地涉及一種提供觸頭熔焊指示的過欠電壓保護器。

【背景技術】
[0002]過欠壓保護器是一種當供電線路中的電壓超過負載允許的界限時，自動斷開供電線路電源，保護用電設備不致于因過電壓、欠電壓而引起損壞的裝置。對于這種瞬時自消性故障造成的保護裝置動作，致使供電線路斷開，自復式過欠壓保護器應能自動接通供電線路，以減少不必要的停電。現(xiàn)有的自復式過欠壓保護器的功能是:當電源電壓恢復正常，經設定的延時后，自動接通電源。
[0003]過欠電壓保護器通常采用高速微低功耗處理器為核心、磁保持繼電器為主電路、模數(shù)化標準設計，當供電線路出現(xiàn)過電壓、欠電壓時，過欠保護器能在持續(xù)高壓沖擊下迅速、安全地切斷電路，避免異常電壓送入終端電器造成事故的發(fā)生，當電壓恢復正常值，保護器將在規(guī)定時間內自動接通電路，確保終端電器在無人值守情況下正常運行。
[0004]過欠壓保護器通常適用于單相交流電壓220V，頻率50Hz，額定工作電流60A及以下的用戶或負載。作為由中性線故障引起的單相線路過欠電壓對單相用電設備的保護，主要用于住宅分戶箱進線或需要保護單相用電設備的配電線路的保護。
[0005]目前國內的電網供電質量不能保持穩(wěn)定，經常有過欠電壓的現(xiàn)象發(fā)生，并且新的國內標準JGJ-242要求用戶安裝一種新型的自復位式過欠壓保護裝置。截至目前，沒有一款產品使用微控制單元、開關電源以及繼電器的方案來配合JGJ-242。
[0006]目前，市場上存在各種各樣的過欠壓保護類產品，但它們都存在一個缺陷，不能提供觸頭熔焊失效的指示。眾所周知，所有的過欠壓保護類產品都是利用繼電器觸頭開合和承載回路電流，然而繼電器類產品在擁有電壽命性能的同時，由于的觸頭材料(例如AgSnO2)所限，表現(xiàn)出先天性的易產生熔焊，燒結。實踐證明，3kA-4.5kA的短路電流很容易導致觸頭的熔焊燒結。一旦熔焊發(fā)生，過欠壓保護裝置將不能提供正常的保護功能，但是現(xiàn)有產品沒有觸頭熔焊裝置，用戶會在過欠電壓保護器故障的情況下繼續(xù)使用，從而導致危險。因此，盡管用戶已經配備了過欠壓保護設備，并且設備顯示正常，但是與之相連的電器卻仍然會因過欠電壓受到損壞。
[0007]在一些小型保護系統(tǒng)設計中，觸頭熔焊檢測全部靠機構部分來實現(xiàn)。但在很多場合很難適用，例如為了縮短開發(fā)周期，利用市場購買的繼電器，很難隨意更改其結構而增加觸頭熔焊檢測。
實用新型內容
[0008]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型的實施例提供了一種過欠電壓保護器，其包括控制器、進線端和出線端，其中所述控制器包括觸頭熔焊檢測裝置以及比較裝置，所述進線端和所述出線端與所述比較裝置相耦合，所述觸頭熔焊檢測裝置與所述比較裝置耦合連接，其中所述比較裝置被配置成將所述進線端與所述出線端的電壓進行比較，并且輸出比較結果信號，所述觸頭熔焊檢測裝置根據所述比較結果信號來判斷是否產生觸頭熔焊，以指示所述過欠電壓保護器的狀態(tài)。
[0009]在一個實施例中，該過欠電壓保護器進一步包括電源部分，所述電源部分將線性電源與開關電源相結合。
[0010]在一個實施例中，該過欠電壓保護器，進一步包括出線端的采樣電路，被配置成對于所述出線端輸出的電壓進行采樣，其中所述采樣電路采用電阻分壓的方式。
[0011 ] 在一個實施例中，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值大于預定閾值時，判斷未產生所述觸頭熔焊。
[0012]在一個實施例中，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于預定閾值時，判斷產生所述觸頭熔焊。
[0013]在一個實施例中，所述比較裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于所述預定閾值時，對所述進線端與所述出線端的電壓再進行兩次比較，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在在兩次比較結果信號均顯示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于預定閾值時，判斷產生所述觸頭熔焊。
[0014]在一個實施例中，所述控制器被配置成在每次上電時發(fā)出脫扣指令，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在接收到脫扣指令之后判斷是否產生觸頭熔焊。
[0015]在一個實施例中，所述控制器被配置成在過欠電壓狀態(tài)時發(fā)出脫扣指令，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在接收到脫扣指令之后判斷是否產生觸頭熔焊。
[0016]在一個實施例中，該過欠電壓保護器進一步包括指示器，所述指示器與所述觸頭熔焊檢測裝置相耦合，并且被配置成指示發(fā)生所述觸頭熔焊。
[0017]在一個實施例中，該過欠電壓保護器進一步包括存儲設備，所述存儲設備與所述控制器相耦合，并且被配置成存儲關于觸頭熔焊的信息。
[0018]在一個實施例中，所述控制器被配置成在開機時從所述存儲設備中讀取所述關于觸頭熔焊的信息。
[0019]本實用新型的實施例所提出的技術方案具有設計簡單，低成本，開發(fā)周期短、容易實現(xiàn)、造價低廉、可靠性高、耐用性久等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]當結合附圖閱讀下文對示范性實施方式的詳細描述時，這些以及其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中:
[0021]圖1示出了現(xiàn)有技術的過欠電壓保護器裝置的結構示意圖；
[0022]圖2示出了根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置的結構示意圖；
[0023]圖3示出了根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置的電源部分；
[0024]圖4示出了根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置的輸出采樣部分；
[0025]圖5示出根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器執(zhí)行觸頭熔焊檢測的流程圖。

【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖來詳細描述本實用新型的一些實施例。
[0027]圖1示出了現(xiàn)有技術的過欠電壓保護器裝置的結構示意圖。
[0028]如圖1所示，現(xiàn)有的過欠電壓保護器包括電源部分、輸入采樣部分、微控制單元MCU以及執(zhí)行部分，其中MCU包括控制器以及模擬數(shù)字轉換器ADC，該執(zhí)行部分可以是繼電器。
[0029]在過欠電壓保護器中，電源部分對過欠電壓保護器中的繼電器以及MCU供電。輸入采樣部分將輸入電壓衰減成適合系統(tǒng)采集的電壓信號，該輸入采樣部分通常采用電阻分壓的方式。過欠電壓保護器的輸入電壓通常在O至440V的范圍內。輸入采樣部分將O?440V的電壓衰減成適合系統(tǒng)米集的電壓信號,例如在一個實施例中輸入米樣部分將輸入電壓信號衰減至3V系統(tǒng)適合的電壓信號。
[0030]然后ADC對采樣的輸入電壓進行處理，進入ADC的信號通常為正弦信號，因此采樣后的數(shù)據經過算法處理得到有效值，該處理算法可以是均值濾波算法。MCU將得到的有效值與預設的電壓值進行比較，根據比較結果發(fā)出對應的斷開或閉合觸頭的指令。最后執(zhí)行部分根據MCU發(fā)出的斷開或閉合指令驅動繼電器執(zhí)行響應的動作，在過電壓或欠電壓發(fā)生時斷開觸頭，提供對用戶電器的保護，在電壓恢復正常時，閉合觸頭保證用電的連續(xù)性。
[0031]圖2示出了根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置的結構示意圖。
[0032]該過欠電壓保護器裝置包括電源部分、輸入采樣部分、微控制單元MCU、執(zhí)行部分、輸出采樣部分以及觸頭熔焊指示器。該過欠電壓保護器中的輸入采樣部分與上述現(xiàn)有技術中的輸入米樣部分相同，在此省略對其的描述。
[0033]根據本實用新型的實施例的過欠電壓保護器與現(xiàn)有技術的過欠電壓保護器的相t匕，其增加了觸頭熔焊指示功能，從而需要增加輸出采樣部分以及觸頭熔焊指示器，并且對MCU以及執(zhí)行部分進行了適應性改進。
[0034]根據本實用新型的實施例的過欠電壓保護器的MCU中的控制器進一步包括比較裝置和觸頭熔焊檢測裝置，所述進線端和所述出線端與所述比較裝置相耦合，所述觸頭熔焊檢測裝置與所述比較裝置耦合連接。該觸頭熔焊檢測裝置被配置成通過將進線端與出線端的電壓進行比較來判斷是否產生觸頭熔焊，以發(fā)送指令至觸頭熔焊指示器，通過觸頭熔焊指示器指示所述過欠電壓保護器的狀態(tài)，其中進線端與出線端的電壓分別通過輸入采樣部分與輸出采樣部分進行采樣測量。
[0035]其中，在一個實施例中，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值大于預定閾值時，判斷未產生所述觸頭熔焊。
[0036]在另一個實施例中，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于預定閾值時，判斷產生所述觸頭熔焊。
[0037]在一個實施例中，該預定閾值為36V。在另一個實施例中，所述比較裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于所述預定閾值時，對所述進線端與所述出線端的電壓再進行兩次比較，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在在兩次比較結果信號均顯示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于預定閾值時，判斷產生所述觸頭熔焊。
[0038]在一個實施例中，輸出采樣部分采用電阻分壓的方式對出線端的輸出電壓進行采樣。
[0039]此外，在一個實施例中，根據本實用新型的實施例的過欠電壓保護裝置在增加觸頭熔焊指示功能的基礎上，對其電源部分進行了進一步改進。
[0040]圖3示出了根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置的電源部分。如圖3所示，該電源部分包括線性電源部分以及開關電源部分。常規(guī)的過欠電壓保護器的電源部分僅采用線性電源或者僅采用開關電源。
[0041]而通常線性電源功率器件工作在線性狀態(tài)，也就是說線性電源處于持續(xù)工作狀態(tài)，因此線性電源的工作效率低，一般在50 %?60 %。并且線性電源的工作方式，需要降壓裝置從高壓變換至低壓，該降壓裝置通常為變壓器，從而導致線性電源的體積較大、效率低、發(fā)熱量大。但是線性電源同時具有紋波小、調整率好、對外干擾小的優(yōu)點。
[0042]開關電源工作在開關狀態(tài)，頻率較快，通常在數(shù)百kHz，從而開關電源的損耗小、效率也較高?？傮w而言開關電源具有效率高、體積小的優(yōu)點，但是與線性電源相比，開關電源的紋波以及電壓電流調整率較差。
[0043]因此通常僅采用開關電源或者僅才采用線性電源作為電源部分的過欠電壓保護器具有工作電壓范圍較窄、不穩(wěn)定或體積較大等的缺陷。
[0044]如圖3所示的過欠電壓保護器的電源部分將開關電源部分與線性電源部分相結合與一體，可以提供穩(wěn)定的直流電源，并保證了出色的溫升特性，較寬的工作電壓范圍和較小的空間占用。常規(guī)的過欠電壓保護器的最小工作電壓在大約80V?90V，而采用本實施例的過欠電壓保護器可以保證低至36V的最小工作電壓可以正常工作，擴大了現(xiàn)有技術提供的保護的電壓范圍。
[0045]圖4示出了根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置的輸出采樣部分。常規(guī)的過欠電壓保護器中不會對輸出電壓進行采樣，因為常規(guī)的過欠電壓保護器僅通過比較輸入電壓值與預定值來判斷過欠電壓保護器是否應當執(zhí)行斷開或閉合動作，而不會對過欠電壓保護器本身是否能正常工作進行分析以及指示。
[0046]圖4中所示的過欠電壓保護器裝置的輸出采樣部分包括電阻器R1、R2、R3，鉗位二極管D1、D2以及電容器C。該輸出采樣部分通過Rl、R2、R3對出線端的電壓采用電阻分壓的方式，將O?440V的輸出電壓衰減成適合系統(tǒng)米集的電壓信號。在一個實施例中，該輸出電壓被衰減至適合3V系統(tǒng)采集的電壓信號，并將信號傳送至ADC的端子處。
[0047]在一個實施例中，如圖2示出的根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置被配置成在每次上電時，發(fā)出脫扣指令，令觸頭分開，在指令發(fā)出30ms后(用以完成觸頭的分開動作)，檢測觸頭輸入兩端電壓和輸出兩端電壓，并進行比較:如果兩者壓差超過預定閾值(例如在一個實施例中為36V)，則認為觸頭已經分開，此時重新合閘，觸頭熔焊指示器顯示未發(fā)生觸頭熔焊(例如，通過綠色LED表示)，過欠電壓保護器進入工作狀態(tài)。如果兩者之間壓差小于預定閾值，則認為觸頭未完成分開動作，此時系統(tǒng)再執(zhí)行2次上述流程，若結果任然是壓差小于36V，判斷已經發(fā)生觸頭熔焊或者系統(tǒng)故障，此時觸頭指示器指示發(fā)生故障(例如，通過紅色LED表示)，系統(tǒng)進入休眠，等待維修人員檢修。
[0048]在另一個實施例中，如圖2示出的根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器裝置被配置成在過欠電壓狀態(tài)時發(fā)出脫扣指令，然后發(fā)出脫扣指令之后30ms(用以完成觸頭的分開動作)，檢測觸頭輸入兩端電壓和輸出兩端電壓，并進行比較:如果兩者壓差超過預定閾值(例如在一個實施例中為36V)，則認為觸頭已經分開，此時重新合閘，觸頭熔焊指示器顯示未發(fā)生觸頭熔焊(例如，通過綠色LED表示)，過欠電壓保護器進入工作狀態(tài)。如果兩者之間壓差小于預定閾值，則認為觸頭未完成分開動作，此時系統(tǒng)再執(zhí)行2次上述流程，若結果任然是壓差小于36V，判斷已經發(fā)生觸頭熔焊或者系統(tǒng)故障，此時觸頭指示器指示發(fā)生故障(例如，通過紅色LED表示)，系統(tǒng)進入休眠，等待維修人員檢修。
[0049]在一個實施例中，根據本實用新型的過欠電壓保護器進一步包括存儲設備，該存儲設備被配置成存儲關于觸頭熔焊的信息。
[0050]當觸頭發(fā)生熔焊后，根據MCU信號，指示器進行顯示以提示用戶，例如用紅色LED燈表示觸頭發(fā)生熔焊。并且將熔焊信息記錄于存儲設備中，諸如EEPR0M。當過欠電壓保護器每次開機時，先讀取存儲設備中的信息，如果有熔焊發(fā)生，直接亮紅色LED提示用戶，而不用再進行檢測。
[0051]使用存儲設備可以保證用戶只需定期查看過欠壓保護設備的狀態(tài)，如果出現(xiàn)紅色燈常亮，即證明此過欠壓保護設備已熔焊或存在其他形式的損壞，應及時更換，以免造成不必要的損失。
[0052]圖5示出根據本實用新型的一個實施例的過欠電壓保護器執(zhí)行觸頭熔焊檢測的流程圖。
[0053]根據圖5所示，過欠電壓保護器首先在501中上電，然后進入過程502檢查存儲設備EEPROM是否存儲有觸頭已發(fā)生熔焊的信息。如果觸頭已發(fā)生熔焊，則進入過程511，判斷設備故障，通過觸頭熔焊指示器指示，并警告用戶。如果EEPROM中未存儲有觸頭已發(fā)生熔焊的信息，則進入過程503，斷開觸頭，并比較出線端與入線端的電壓，如果差值大于閾值，則判斷設備正常，閉合觸頭并且返回正常的工作狀態(tài)，如果差值小于閾值則進入過程505，再一次斷開觸頭，并且比較輸入電壓和輸出電壓。如果在過程506的比較中，過程505所得到的差值大于閾值，則判斷設備正常，閉合觸頭并且返回正常的工作狀態(tài)，如果差值小于閾值則進入過程507，再一次斷開觸頭，并且比較輸入電壓和輸出電壓。在過程508中，第三次將斷開觸頭所比較的入線端與出線端的差值與閾值進行比較，如果大于閾值，則判斷設備正常，閉合觸頭并且返回正常的工作狀態(tài)，如果差值小于閾值，則判斷設備故障，通過觸頭熔焊指示器指示，并警告用戶。反復斷開觸頭，并比較入線端與出線端的電壓是為了防止誤判斷。
[0054]本實用新型的實施例具有低成本、設計簡單、占用空間小的優(yōu)點，并且該過欠電壓保護器所使用的方案可以方便地推廣于同類終端配電系列產品中。
[0055]應當注意，為了使本實用新型的實施例更容易理解，上面的描述省略了對于本領域的技術人員來說是公知的、并且對于本實用新型的實施例的實現(xiàn)可能是必需的更具體的一些技術細節(jié)。
[0056]盡管已經公開了本實用新型的特定實施方式，但本領域技術人員將理解可針對特定的實施方式做出改變而不會偏離本實用新型的精神和范圍。因此，本實用新型不限于特定的實施方式，并且所附權利要求包含本實用新型范圍內的任何和所有這樣的應用、修改和實施。
【權利要求】
1.一種過欠電壓保護器，其特征在于，包括控制器、進線端和出線端，其中所述控制器包括觸頭熔焊檢測裝置以及比較裝置，所述進線端和所述出線端與所述比較裝置相耦合，所述觸頭熔焊檢測裝置與所述比較裝置耦合連接，其中所述比較裝置被配置成將所述進線端與所述出線端的電壓進行比較，并且輸出比較結果信號，所述觸頭熔焊檢測裝置根據所述比較結果信號來判斷是否產生觸頭熔焊，以指示所述過欠電壓保護器的狀態(tài)。
2.根據權利要求1所述的過欠電壓保護器，其特征在于，進一步包括電源部分，所述電源部分將線性電源與開關電源相結合。
3.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，進一步包括出線端的采樣電路，被配置成對于所述出線端輸出的電壓進行采樣，其中所述采樣電路采用電阻分壓的方式。
4.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值大于預定閾值時，判斷未產生所述觸頭熔焊。
5.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于預定閾值時，判斷產生所述觸頭熔焊。
6.根據權利要求5所述的過欠電壓保護器，其特征在于，所述比較裝置被配置成在所述比較結果信號指示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于所述預定閾值時，對所述進線端與所述出線端的電壓再進行兩次比較， 所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成在在兩次比較結果信號均顯示所述進線端的電壓與所述出線端的電壓之間的差值小于預定閾值時，判斷產生所述觸頭熔焊。
7.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，所述控制器被配置成在每次上電時發(fā)出脫扣指令，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成基于脫扣指令判斷觸頭熔焊的狀態(tài)。
8.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，所述控制器被配置成在過欠電壓狀態(tài)時發(fā)出脫扣指令，所述觸頭熔焊檢測裝置被配置成基于脫扣指令判斷觸頭熔焊的狀態(tài)。
9.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，進一步包括指示器，所述指示器與所述觸頭熔焊檢測裝置相耦合，并且被配置成指示發(fā)生所述觸頭熔焊。
10.根據權利要求1或2所述的過欠電壓保護器，其特征在于，進一步包括存儲設備，所述存儲設備與所述控制器相耦合，并且被配置成存儲關于觸頭熔焊的信息。
11.根據權利要求10所述的過欠電壓保護器，其特征在于，所述控制器被配置成在開機時從所述存儲設備中讀取所述關于觸頭熔焊的信息。
【文檔編號】H02H3/20GK204012643SQ201420198155
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權日:2014年4月22日
【發(fā)明者】李祎博, 陳人杰 申請人:施耐德電氣工業(yè)公司