一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路的制作方法

本技术涉及电力电子，尤其涉及一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路。

背景技术：

1、随着智能电网、新能源互联网等技术的快速发展与电子器件技术水平的提高，各种复杂的用电环境对断路器提出更高的功能及性能要求。在供电系统中，由于种种原因会产生漏电，即剩余电流。智能断路器(具有自动重合闸功能的剩余电流保护断路器,以下简称cbar)适用于交流额定频率50hz，额定电压不超过440v的低压配电线路。当cbar由于雷电电涌或瞬时接地泄露电流而引起脱扣时，它可以通过自动重合闸功能恢复供电而不需借助操作者的手动操作。cbar可用来对因接地故障可能引起火灾危险和其他危险提供附加保护，也可对人进行间接接触保护。当检测到剩余电流时，会进行跳闸动作。在部分工作情况下，供电线路中的剩余电流强度较弱，以至于剩余电流保护电路无法检测到剩余电流的存在或者检测精度较低，导致功能失效或者误跳闸等问题。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，使断路器具备剩余电流重合闸保护功能，以及具备定期检测剩余电流保护电路是否功能健全的作用。同时，在保证剩余电流检测电路的采样精度高和采样范围广的基础上，适用绝大多数只有8位的adc采样通道的mcu。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，包括试验电路1、检测电路2以及剩余电流互感器ct1。其中检测电路包括：检测二次侧电流回路2-1、小电流信号放大电路2-2、小电流信号抗混叠滤波采样电路2-3、大电流信号抗混叠滤波采样电路2-4、基准源电路2-5。试验电路1产生剩余电流信号，用于定期检测剩余电流保护电路是否功能健全；检测电路2检测线路中由于雷击浪涌或者短路漏电时产生的剩余电流信号，试验电路1用于判断电路功能是否健全。

4、进一步地，所述的剩余电流互感器包括试验线圈和检测线圈；试验线圈包含test_out1, test_out2两个端口，检测线圈包含sydl_p，sydl_n两个端口。

5、进一步地，所述的试验电路1，由tvs管vd1、电阻r3、mos管vt1组成，tvs管vd1的负极连接在剩余电流互感器试验线圈的test_out1，tvs管vd1的正极连接在剩余电流互感器试验线圈的test_out2，test_out1连接系统的3.3v电压，电阻r3一端连接在剩余电流互感器试验线圈的test_out2，另一端连接在mos管vt1的漏极，vt1的源极接地，mos管vt1的栅极连接信号控制端test_ctrl，电阻r1并联在mos管vt1的源极和栅极之间。

6、进一步地，所述的检测二次侧电流回路2-1，由tvs二极管vp1、电阻r6、电阻r9组成，tvs二极管vp1接在剩余电流互感器检测线圈的sydl_p和sydl_n两端，电阻r6和电阻r9先串联后整体并联在tvs二极管vp1两端。

7、进一步地，所述的小电流信号放大电路2-2，由电阻r4、电阻r5、电阻r8和运算放大器d1的一路运放组成，电阻r4的一端接在剩余电流互感器检测线圈的sydl_p端口，另一端接运算放大器d1的第一路运放的反相输入端-ina，电阻r5的一端接运算放大器d1的第一路运放的输出端outa，另一端接运算放大器d1的第一路运放的反相输入端-ina，电阻r8的一端接剩余电流互感器检测线圈的sydl_n端口，另一端接运算放大器d1的第一路运放的同相输入端+ina。

8、进一步地，所述的小电流信号抗混叠滤波采样电路2-3，由电阻r2、电容c1组成，电阻r2的一端接运算放大器d1的第一路运放的输出端outa，另一端为adc采样通道ircd_small range，电容c1的一端接adc采样通道ircd_small range，另一端接地。

9、进一步地，所述的大电流信号抗混叠滤波采样电路2-4，由电阻r11、电容c4、稳压二极管vd2、稳压二极管vd3组成，电阻r11的一端接在电阻r6和电阻r9之间，另一端接在adc采样通道ircd_wide range，电容c4的一端接adc采样通道ircd_wide range，另一端接地；稳压二极管vd2的正极接adc采样通道ircd_wide range，负极接+3.3v，稳压二极管vd3的负极接adc采样通道ircd_wide range，正极接地。

10、进一步地，所述的基准源电路2-5，由电阻r7、电阻r10、电容c3、电容c2和运算放大器d1的另一路运放组成，运算放大器d1的+vs引脚接+3.3v，-vs引脚接地，电容c2一端接运算放大器d1的+vs引脚，另一端接地，电阻r10一端接运算放大器d1的正相输入端+inb，另一端接+3.3v，电阻r7一端接运算放大器d1的正相输入端+inb，另一端接地，电容c3并连在电阻r7两端，运算放大器d1的反相输入端-inb和输出端outb短接，得到基准源+1.65v，+1.65v接到互感器检测线圈的sydl_n引脚。

11、本实用新型的有益技术效果：对比现有技术，本发明通过两路电压信号的采集实现对剩余电流信号的高精度和大范围的采样，通过调整采样电阻的阻值和调整放大电路的放大倍数，可以实现不同量程范围的切换。本实用新型解决了断路器无法检测到剩余电流的存在或者检测精度较低，导致功能失效或者误跳闸等问题。本实用新型的剩余电流检测电路检测精度高，检测范围广，同时，为了适用绝大多数mcu只有8位adc采样通道，本实用新型采用双通道两路采样的方式来实现高精度和大范围的检测目的。

技术特征：

1.一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，包括试验电路(1)、检测电路(2)以及剩余电流互感器ct1；

2.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的剩余电流互感器包括试验线圈和检测线圈；试验线圈包含test_out1,test_out2两个端口，检测线圈包含sydl_p，sydl_n两个端口。

3.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的试验电路(1)，由稳压二极管vd1、电阻r3、mos管vt1组成，稳压二极管vd1的负极连接在剩余电流互感器试验线圈的test_out1，稳压二极管vd1的正极连接在剩余电流互感器试验线圈的test_out2，test_out1连接系统的3.3v电压，电阻r3一端连接在剩余电流互感器试验线圈的test_out2，另一端连接在mos管vt1的漏极，vt1的源极接地，mos管vt1的栅极连接信号控制端test_ctrl，电阻r1并联在mos管vt1的源极和栅极之间。

4.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的检测二次侧电流回路(2-1)，由tvs二极管vp1、电阻r6、电阻r9组成，tvs二极管vp1接在剩余电流互感器检测线圈的sydl_p和sydl_n两端，电阻r6和电阻r9先串联后整体并联在tvs二极管vp1两端。

5.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的小电流信号放大电路(2-2)，由电阻r4、电阻r5、电阻r8和运算放大器d1的一路运放组成，电阻r4的一端接在剩余电流互感器检测线圈的sydl_p端口，另一端接运算放大器d1的第一路运放的反相输入端-ina，电阻r5的一端接运算放大器d1的第一路运放的输出端outa，另一端接运算放大器d1的第一路运放的反相输入端-ina，电阻r8的一端接剩余电流互感器检测线圈的sydl_n端口，另一端接运算放大器d1的第一路运放的同相输入端+ina。

6.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的小电流信号抗混叠滤波采样电路(2-3)，由电阻r2、电容c1组成，电阻r2的一端接运算放大器d1的第一路运放的输出端outa，另一端为adc采样通道ircd_small range，电容c1的一端接adc采样通道ircd_small range，另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的大电流信号抗混叠滤波采样电路(2-4)，由电阻r11、电容c4、稳压二极管vd2、稳压二极管vd3组成，电阻r11的一端接在电阻r6和电阻r9之间，另一端接在adc采样通道ircd_wide range，电容c4的一端接adc采样通道ircd_wide range，另一端接地；稳压二极管vd2的正极接adc采样通道ircd_wide range，负极接+3.3v，稳压二极管vd3的负极接adc采样通道ircd_wide range，正极接地。

8.根据权利要求1所述的一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其特征在于，所述的基准源电路(2-5)，由电阻r7、电阻r10、电容c3、电容c2和运算放大器d1的另一路运放组成，运算放大器d1的+vs引脚接+3.3v，-vs引脚接地，电容c2一端接运算放大器d1的+vs引脚，另一端接地，电阻r10一端接运算放大器d1的正相输入端+inb，另一端接+3.3v，电阻r7一端接运算放大器d1的正相输入端+inb，另一端接地，电容c3并连在电阻r7两端，运算放大器d1的反相输入端-inb和输出端outb短接，得到基准源+1.65v，+1.65v接到互感器检测线圈的sydl_n引脚。

技术总结本技术涉及电力电子技术领域，公开了一种应用于智能断路器的剩余电流检测及试验电路，其中检测电路包括：检测二次侧电流回路2‑1、小电流信号放大电路2‑2、小电流信号抗混叠滤波采样电路2‑3、大电流信号抗混叠滤波采样电路2‑4、基准源电路2‑5。试验电路1产生剩余电流信号，用于定期检测剩余电流保护电路是否功能健全；检测电路2检测线路中由于雷击浪涌或者短路漏电时产生的剩余电流信号，试验电路1用于判断电路功能是否健全。本技术解决了断路器无法检测到剩余电流的存在或者检测精度较低，导致功能失效或者误跳闸等问题。技术研发人员：刘凤祥,丁明亮,赵传强,孙忠强,武岳,孙长玉,姚兴东受保护的技术使用者：青岛鼎信通讯科技有限公司技术研发日：20231118技术公布日：2024/7/25