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    本实用新型公开了一种断路器，包括：采样计量电路采集三相交流电力线路的电压及电流，计算三相交流电力线路的电气参数；隔离电路实现所述采样计量电路与控制电路之间的电气隔离；控制电路判断出所述三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，通过控制驱动电机的转动状态控制脱扣机构脱扣；电源电路将所述外接电源的电压转换为多种供电电压，为采样计量电路、隔离电路及控制电路供电，所述多种供电电压之间相互隔离。本实用新型的采样计量电路与控制电路通过隔离电路连接，从而加强了采样计量电路与控制电路之间的绝缘性，电源电路为采样计量电路及控制电路提供相互隔离的供电电压，从而实现采样计量电路与控制电路之间的供电隔离。
    公开号:CN214337536U
    申请号:CN202120326119.3U
    申请日:2021-02-04
    公开日:2021-10-01
    发明作者:李巍；高平；陶晓东；徐丽玲
    申请人:Zhejiang Tengen Electric Co Ltd；
    IPC主号:H02H3-00
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及断路器技术领域，具体涉及一种断路器。
    [n0002] 断路器是低压配电网络中常见的一种开关电器，随着电网智能化的发展，低压断路器的智能化水平也在不断提高。在现有技术中已存在远程或定时电子式开合闸控制、具有短路保护和漏电保护的智能微型断路器。智能微型断路器为了简化系统，一般整个运行系统将弱地直接与零线火地共地，整个系统的共地点为主回路的零线。这种架构系统没有加强绝缘的功能，断路器的电动操控、智能通讯功能与主回路共零火地有受电击的危险，这种架构的智能微型断路器是不适合应用在如智能家居这种与终端用户有操作的场合。
    [n0003] 因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的智能微型断路器绝缘性较差的缺陷，从而提供一种断路器。
    [n0004] 为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
    [n0005] 本实用新型实施例提供一种断路器，包括：采样计量电路、隔离电路、控制电路、电源电路、驱动电机及脱扣机构，其中，采样计量电路的输入端与三相交流电力线路连接，其输出端与隔离电路的输入端连接，采样计量电路用于采集三相交流电力线路的电压及电流，并根据三相交流电力线路的电压及电流计算三相交流电力线路的电气参数；隔离电路的输出端与控制电路的输入端连接，用于实现采样计量电路与控制电路之间的电气隔离；控制电路的输出端与驱动电机连接，驱动电机与脱扣机构连接，控制电路判断出三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，通过控制驱动电机的转动状态，控制脱扣机构脱扣；电源电路的输入端与外接电源连接，其输出端分别与采样计量电路、隔离电路及控制电路连接，用于将外接电源的电压转换为多种供电电压，为采样计量电路、隔离电路及控制电路供电，多种供电电压之间相互隔离。
    [n0006] 在一实施例中，断路器还包括：通讯电路，其输入端与控制电路的输出端连接，其输出端与第三方设备的输入端连接，通讯电路用于实现控制电路与第三方设备之间的通讯。
    [n0007] 在一实施例中，断路器还包括：报警电路，其输入端与控制电路的输出端连接，控制电路判断出三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，报警电路发出报警信号。
    [n0008] 在一实施例中，采样计量电路包括：采样电路及计量电路，其中，采样电路，其输入端与三相交流电力线路连接，用于采集三相交流电力线路的电压及电流；计量电路，其输入端与采样电路的输出端连接，用于根据三相交流电力线路的电压及电流，计算三相交流电力线路的电气参数。
    [n0009] 在一实施例中，隔离电路包括：SPI数字隔离器和光耦隔离芯片，SPI数字隔离器和光耦隔离芯片的输入端与计量电路的输出端连接，SPI数字隔离器和光耦隔离芯片的输出端与控制电路的输入端连接。
    [n0010] 在一实施例中，控制电路包括：数据处理电路及电机驱动电路，其中，数据处理电路，其输入端与隔离电路的输出端连接，其输出端与电机驱动电路的输入端、通讯电路的输入端及报警电路的输入端连接，电机驱动电路的输出端与驱动电机连接；当数据处理电路判断出三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，控制报警电路发出报警信号，并通过控制驱动电机的转动状态，控制脱扣机构脱扣。
    [n0011] 在一实施例中，采样电路包括：多个电压采样电路及多个电流采样电路，其中，每个电压采样电路均包括降压电路、第一采样电路，降压电路的输入端与一相交流电力线路连接，其输出端通过第一采样电路与计量电路连接；每个电流采样电路串接在一相交流电力线路中，且每个电流采样电路均包括电流互感器、第二采样电路，电流互感器的一次侧串接入一相交流电力线路中，其二次侧通过第二采样电路与计量电路连接。
    [n0012] 在一实施例中，电源电路包括：第一电源转换电路、电源隔离电路及第二电源转换电路，其中，第一电源转换电路的输入端与外接电源连接，其输出端与第一电源转换电路的输入端连接，第一电源转换电路的输出端与第二电源转换电路的输入端通过电源隔离电路连接，第一电源转换电路的输出端同时与数据处理电路及通讯电路连接，第二电源转换电路的输出端与计量电路连接；第一电源转换电路将外接电源电压转换为第一供电电压，为数据处理电路及通讯电路供电；第二电源转换电路将第一供电电压转换为第二供电电压，为计量电路供电。
    [n0013] 本实用新型技术方案，具有如下优点：
    [n0014] 本实用新型提供的断路器，采样计量电路与控制电路通过隔离电路连接，从而加强了采样计量电路与控制电路之间的绝缘性，电源电路为采样计量电路及控制电路提供相互隔离的供电电压，从而实现采样计量电路与控制电路之间的供电隔离。
    [n0015] 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
    [n0016] 图1为本实用新型实施例提供的断路器的一个具体示例的组成图；
    [n0017] 图2为本实用新型实施例提供的断路器的另一个具体示例的组成图；
    [n0018] 图3为本实用新型实施例提供的通讯电路具体电路结构；
    [n0019] 图4为本实用新型实施例提供的断路器的另一个具体示例的组成图；
    [n0020] 图5为本实用新型实施例提供的报警电路具体电路结构；
    [n0021] 图6为本实用新型实施例提供的断路器的另一个具体示例的组成图；
    [n0022] 图7为本实用新型实施例提供的隔离电路具体电路结构；
    [n0023] 图8为本实用新型实施例提供的断路器的另一个具体示例的组成图；
    [n0024] 图9为本实用新型实施例提供的电机驱动电路具体电路结构；
    [n0025] 图10为本实用新型实施例提供的电压采样电路具体电路结构；
    [n0026] 图11为本实用新型实施例提供的电电流采样电路具体电路结构；
    [n0027] 图12为本实用新型实施例提供的电源电路具体电路结构。
    [n0028] 下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0029] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
    [n0030] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
    [n0031] 此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
    [n0032] 实施例
    [n0033] 本实用新型实施例提供一种断路器，应用于需要控制设备与电力线路的连接状态的场合，如图1所示，包括：采样计量电路1、隔离电路2、控制电路3、电源电路4、驱动电机5及脱扣机构6。
    [n0034] 如图1所示，本实用新型实施例的采样计量电路1的输入端与三相交流电力线路连接，其输出端与隔离电路2的输入端连接，采样计量电路1用于采集三相交流电力线路的电压及电流，并根据三相交流电力线路的电压及电流计算三相交流电力线路的电气参数；
    [n0035] 隔离电路2的输出端与控制电路3的输入端连接，用于实现采样计量电路1与控制电路3之间的电气隔离；
    [n0036] 控制电路3的输出端与驱动电机5连接，驱动电机5与脱扣机构6连接，控制电路3判断出三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，通过控制驱动电机5的转动状态，控制脱扣机构6脱扣；
    [n0037] 电源电路4的输入端与外接电源连接，其输出端分别与采样计量电路1、隔离电路2及控制电路3连接，用于将外接电源的电压转换为多种供电电压，为采样计量电路1、隔离电路2及控制电路3供电，多种供电电压之间相互隔离。
    [n0038] 本实用新型实施例中，采样计量电路1与控制电路3之间通过隔离电路2隔离，且电源电路4生成相互隔离的多种供电电压，并为采样计量电路1及控制电路3供电，从而实现了采样计量电路1与控制电路3之间的双重隔离。
    [n0039] 本实用新型实施例中，采样计量电路1采集三相交流电力线路的电压及电流，并计算得到三相交流电力线路的电气参数，控制电路3判断三相交流电力线路的电气参数是否超出预设电气参数阈值，当其超出预设电气参数阈值时，通过控制驱动电机5的转动状态，控制脱扣机构6脱扣。
    [n0040] 需要说明的是，本实用新型实施例的预设电气参数阈值可以为参数范围，当三相交流电力线路的电气参数不在参数范围内时，脱扣机构脱扣。
    [n0041] 本实用新型实施例的采样计量电路1将三相交流电力线路的电气参数通过隔离电路2发送至控制电路3，控制电路3还可以将复位信号及计量脉冲信号通过隔离电路2发送至采样计量电路1，其中复位信号用于控制采样计量电路1复位，计量脉冲信号用于测试采样计量电路1的计量精度。
    [n0042] 在一具体实施例中，如图2所示，断路器还包括：通讯电路7，其输入端与控制电路3的输出端与第三方设备的输入端连接，通讯电路7用于实现控制电路3与第三方设备之间的通讯。第三方设备可以为远程控制端，其可以用于配置控制电路3参数，或发送脱扣信号至控制电路3，控制电路3根据脱扣信号控制脱扣机构6脱扣。
    [n0043] 本实用新型实施例的通讯电路7的具体电路结构如图3所示，图3中，RXD3.3V及TXD3.3V与第三方设备连接，电阻R54及R55与控制电路3连接，通过控制开关管Q1及Q2的开关状态，实现控制电路3与第三方设备通讯。
    [n0044] 在一具体实施例中，如图4所示，断路器还包括：报警电路8，其输入端与控制电路3的输出端连接，控制电路3判断出三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值(或参数范围)时，报警电路8发出报警信号。
    [n0045] 具体地，报警电路8的具体电路机构如图5所示，图中电阻R5与R7与控制端连接，+5V电压由电源电路4提供，当三相交流电路线路的电气参数超出预设电气参数阈值(或参数范围)时，D1闪烁。
    [n0046] 在一具体实施例中，如图6所示，采样计量电路1包括：采样电路11及计量电路12。
    [n0047] 如图6所示，本实用新型实施例的采样电路11，其输入端与三相交流电力线路连接，用于采集三相交流电力线路的电压及电流；
    [n0048] 计量电路12，其输入端与采样电路11的输出端连接，用于根据三相交流电力线路的电压及电流，计算三相交流电力线路的电气参数。
    [n0049] 在一具体实施例中，如图7所示，隔离电路2包括：SPI数字隔离器U6和光耦隔离芯片(U7及U9)，SPI数字隔离器和光耦隔离芯片的输入端与计量电路12的输出端连接，SPI数字隔离器和光耦隔离芯片的输出端与控制电路3的输入端连接。图7中，U6的11、12、13、14引脚与采样计量电路1的输出端连接，3、4、5、6引脚与控制电路3的输入端连接，U6用于传输三相交流电力线路的电气参数。U7的2引脚以及U9的2引脚与采样计量电路1的输出端连接，U7的4引脚以及U9的2引脚与控制电路3的输入端连接，图7中的+3.3V及+5V由电源电路4提供，U7及用于传输复位信号，U9用于传输计量脉冲信号。
    [n0050] 在一具体实施例中，如图8所示，控制电路3包括：数据处理电路31及电机驱动电路32。
    [n0051] 如图8所示，本实用新型实施例的数据处理电路，其输入端与隔离电路2的输出端连接，其输出端与电机驱动电路的输入端、通讯电路7的输入端及报警电路8的输入端连接，电机驱动电路的输出端与驱动电机5连接；
    [n0052] 当数据处理电路判断出三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值(或参数范围)时，控制报警电路8发出报警信号，并通过控制驱动电机5的转动状态，控制脱扣机构6脱扣。
    [n0053] 本实用新型实施例的数据处理电路可以由CPU芯片构成，电机驱动电路的具体电路结构如图9所示，图9中，电阻R19与R20与数据处理电路的输出单连接，M-1及M+1两端连接驱动电机5的两个电极。
    [n0054] 在一具体实施例中，采样电路11包括：多个电压采样电路及多个电流采样电路。
    [n0055] 本实用新型实施例的每个电压采样电路均包括降压电路、第一采样电路，降压电路的输入端与一相交流电力线路连接，其输出端通过第一采样电路与计量电路12连接；图10为任意一个电压采样电路，电阻R48与一相交流电力线路连接，VAP端及VAN端与计量电路12的输入端连接，电阻R48、R49、R50、R51构成降压电路，电阻R37、R31、R32及电容C48、C49构成第一采样电路。
    [n0056] 本实用新型实施例的每个电流采样电路串接在一相交流电力线路中，且每个电流采样电路均包括电流互感器、第二采样电路，电流互感器的一次侧串接入一相交流电力线路中，其二次侧通过第二采样电路与计量电路12连接。图11为任意一个电流采样电路，电阻R3及R4通过A-1端及A-2端与电流传感器的二次侧连接，IAP端及IAN端与计量电路12的输入端连接，电阻R1、R2、R4、R6及电容C13、C16构成第二采样电路。
    [n0057] 在一具体实施例中，电源电路4包括：第一电源转换电路、电源隔离电路及第二电源转换电路。
    [n0058] 本实用新型实施例的第一电源转换电路的输入端与外接电源连接，其输出端与第一电源转换电路的输入端连接，第一电源转换电路的输出端与第二电源转换电路的输入端通过电源隔离电路连接，第一电源转换电路的输出端同时与数据处理电路及通讯电路7连接，第二电源转换电路的输出端与计量电路12连接；第一电源转换电路将外接电源电压转换为第一供电电压，为数据处理电路及通讯电路7供电；第二电源转换电路将第一供电电压转换为第二供电电压，为计量电路12供电。
    [n0059] 具体地，电源电路4的具体电路结构如图12所示，第一电源转换电路由第一电源转换芯片U1构成，电源隔离电路由隔离芯片U3构成，第二电源转换电路由第二电源转换芯片U2构成，其中，U1将外接电源电压(例如12V)转换为第一供电电压(例如5V)，U2将第一供电电压(例如5V)转换为第二供电电压(例如3V)，
    [n0060] 本实用新型实施例提供的断路器，采样计量电路与控制电路通过隔离电路连接，从而加强了采样计量电路与控制电路之间的绝缘性，电源电路为采样计量电路及控制电路提供相互隔离的供电电压，从而实现采样计量电路与控制电路之间的供电隔离。
    [n0061] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
    权利要求:
    Claims (8)
    [0001] 1.一种断路器，其特征在于，包括：采样计量电路、隔离电路、控制电路、电源电路、驱动电机及脱扣机构，其中，
    所述采样计量电路的输入端与三相交流电力线路连接，其输出端与所述隔离电路的输入端连接，所述采样计量电路用于采集三相交流电力线路的电压及电流，并根据三相交流电力线路的电压及电流计算三相交流电力线路的电气参数；
    所述隔离电路的输出端与所述控制电路的输入端连接，用于实现所述采样计量电路与控制电路之间的电气隔离；
    所述控制电路的输出端与驱动电机连接，驱动电机与脱扣机构连接，所述控制电路判断出所述三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，通过控制驱动电机的转动状态，控制脱扣机构脱扣；
    所述电源电路的输入端与外接电源连接，其输出端分别与采样计量电路、隔离电路及控制电路连接，用于将所述外接电源的电压转换为多种供电电压，为采样计量电路、隔离电路及控制电路供电，所述多种供电电压之间相互隔离。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，还包括：
    通讯电路，其输入端与所述控制电路的输出端连接，其输出端与第三方设备的输入端连接，所述通讯电路用于实现控制电路与第三方设备之间的通讯。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，还包括：
    报警电路，其输入端与所述控制电路的输出端连接，所述控制电路判断出所述三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，所述报警电路发出报警信号。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于，所述采样计量电路包括：采样电路及计量电路，其中，
    采样电路，其输入端与三相交流电力线路连接，用于采集三相交流电力线路的电压及电流；
    计量电路，其输入端与所述采样电路的输出端连接，用于根据所述三相交流电力线路的电压及电流，计算三相交流电力线路的电气参数。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于，所述隔离电路包括：SPI数字隔离器和光耦隔离芯片，SPI数字隔离器和光耦隔离芯片的输入端与计量电路的输出端连接，SPI数字隔离器和光耦隔离芯片的输出端与所述控制电路的输入端连接。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述控制电路包括：数据处理电路及电机驱动电路，其中，
    数据处理电路，其输入端与所述隔离电路的输出端连接，其输出端与所述电机驱动电路的输入端、通讯电路的输入端及报警电路的输入端连接，所述电机驱动电路的输出端与驱动电机连接；
    当所述数据处理电路判断出所述三相交流电力线路的电气参数超出预设电气参数阈值时，控制报警电路发出报警信号，并通过控制驱动电机的转动状态，控制脱扣机构脱扣。
    [0007] 7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述采样电路包括：多个电压采样电路及多个电流采样电路，其中，
    每个电压采样电路均包括降压电路、第一采样电路，降压电路的输入端与一相交流电力线路连接，其输出端通过第一采样电路与计量电路连接；
    每个电流采样电路串接在一相交流电力线路中，且每个电流采样电路均包括电流互感器、第二采样电路，电流互感器的一次侧串接入一相交流电力线路中，其二次侧通过第二采样电路与所述计量电路连接。
    [0008] 8.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述电源电路包括：第一电源转换电路、电源隔离电路及第二电源转换电路，其中，
    第一电源转换电路的输入端与外接电源连接，其输出端与第一电源转换电路的输入端连接，第一电源转换电路的输出端与第二电源转换电路的输入端通过电源隔离电路连接，第一电源转换电路的输出端同时与数据处理电路及通讯电路连接，第二电源转换电路的输出端与计量电路连接；
    第一电源转换电路将外接电源电压转换为第一供电电压，为数据处理电路及通讯电路供电；
    第二电源转换电路将所述第一供电电压转换为第二供电电压，为所述计量电路供电。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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