專利名稱：確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是直流電源，特別涉及的是確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源。
背景技術(shù)：
斷路器和負(fù)荷開關(guān)是輸配電的關(guān)鍵設(shè)備之一。斷路器或負(fù)荷開關(guān)合閘，電能通過斷路器或負(fù)荷開關(guān)向外輸送；斷路器或負(fù)荷開關(guān)分閘，電能停止輸送，可以檢修斷路器或負(fù)荷開關(guān)及線路。10_35kV的斷路器或負(fù)荷開關(guān)一般采用電磁操作機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)構(gòu)。近年來，10-35kV具有彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器或負(fù)荷開關(guān)越來越普及。彈簧機(jī)構(gòu)的工作原理是依靠儲能電機(jī)將合閘彈簧拉開或壓縮——給合閘彈簧儲能，利用合閘彈簧的能量釋放帶動(dòng)斷路器或負(fù)荷開關(guān)合閘，同時(shí)給分閘彈簧儲能，分閘彈簧能量釋放時(shí)帶動(dòng)斷路器分閘。即彈簧操作機(jī)構(gòu)是需要電源給儲能電機(jī)提供足夠的能量才能夠動(dòng)作的?，F(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)常出現(xiàn)供電電源能量不足，電源的能量不足以維持儲能電機(jī)對彈簧的完整儲能而造成儲能不到位的現(xiàn)象，即儲能彈簧沒有被完全拉開或壓縮。這樣不但當(dāng)時(shí)的操作不能完成，當(dāng)電源恢復(fù)再次儲能時(shí)，合閘彈簧是從已拉開或壓縮一部分這時(shí)的位置開始繼續(xù)拉開或壓縮，因沖擊電流過大會(huì)導(dǎo)致電機(jī)回路的過載保護(hù)元件——熔斷器動(dòng)作而斷開電機(jī)回路電源，停止電能供應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在供電電源電量不足的情況下確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案一種確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源，所述直流電源包括連接220V交流電源的交流輸入濾波電路依次串聯(lián)恒流充電電路和儲能電路；儲能電路輸出端分兩條如下線路連接一條線路依次串聯(lián)有DC/DC 變換器、采樣電阻R1、開關(guān)按鈕K1、彈簧操作機(jī)構(gòu)；另一條線路連接檢測及控制電路的第一輸入端Al，檢測及控制電路的第二輸入端A2連接輸出電流采樣電路的輸出端，輸出電流采樣電路并聯(lián)在采樣電阻Rl兩端，檢測及控制電路的第一輸出端Bl連接DC/DC變換器，檢測及控制電路的第二輸出端B2連接監(jiān)控裝置。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型通過檢測及控制電路以及輸出電流采樣電路來控制DC/DC變換器工作，從而抑制當(dāng)出現(xiàn)電源能量不足時(shí)導(dǎo)致斷路器或負(fù)荷開關(guān)中彈簧操作機(jī)構(gòu)儲能不到位的現(xiàn)象，降低了事故發(fā)生率，滿足彈簧操作機(jī)構(gòu)的工作需要。

圖1是本實(shí)用新型電路方框圖；圖2是圖1中檢測及控制電路和輸出電流采樣電路的連接示意圖。[0010]附圖中序號說明1 交流輸入濾波電路；2 恒流充電電路；3 儲能電路；4 :DC/DC變換器；7 檢測及控制電路；9 輸出電流采樣電路；10 監(jiān)控裝置；12 彈簧操作機(jī)構(gòu)；13 第一比較器；14 第二比較器；A、B 節(jié)點(diǎn)；Al 第一輸入端、A2 第二輸入端；Bl 第一輸出端、B2 第二輸出端；Kl 開關(guān)按鈕；VREF 基準(zhǔn)電壓；D3 二極管；D4 兩個(gè)共陰極二極管；IN+、IN-差分放大器IC4的輸入端；Rl 采樣電阻；VCC 供電電壓；VDD 電源端；GND 接地端；C13、ClU C23、C24、C26、C29 電容；R6、R7、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R24 電阻。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)一步詳述。圖1是本實(shí)用新型電路方框圖；圖2是圖1中檢測及控制電路和輸出電流采樣電路的連接示意圖。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供一種確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源，所述直流電源包括連接220V交流電源的交流輸入濾波電路1依次串聯(lián)恒流充電電路2和儲能電路3 ；儲能電路3輸出端分兩條如下線路連接一條線路依次串聯(lián)有DC/DC變換器4、采樣電阻R1、開關(guān)按鈕K1、彈簧操作機(jī)構(gòu)12 ；另一條線路連接檢測及控制電路7的第一輸入端Al，檢測及控制電路7的第二輸入端A2連接輸出電流采樣電路9的輸出端，輸出電流采樣電路9并聯(lián)在采樣電阻Rl兩端，檢測及控制電路7的第一輸出端Bl 連接DC/DC變換器4，檢測及控制電路7的第二輸出端B2連接監(jiān)控裝置10。所述儲能電路3包括多個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成電容組，再由多個(gè)電容組并聯(lián)構(gòu)成超級電容器組儲能電路。所述檢測及控制電路7包括檢測及控制電路7的第一輸入端Al分兩條線路其中一條線路串聯(lián)電阻RM后通過第二輸出端B2連接監(jiān)控裝置10 ；另一條線路依次串聯(lián)電阻R6和電阻R7后接地，電阻R6和電阻R7的節(jié)點(diǎn)A連接第一比較器13的正向輸入端，在節(jié)點(diǎn)A和接地之間并聯(lián)電容Cll ；第一比較器13的反向輸入端連接電阻R14和基準(zhǔn)電壓VREF ； 第一比較器13的反向輸入端串聯(lián)電容C13后接地；第一比較器13的輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R16后再連接兩個(gè)共陰極二極管D4，兩個(gè)共陰極二極管D4中的一個(gè)二極管經(jīng)第一輸出端Bl連接DC/DC變換器4的遙控端REM ；兩個(gè)共陰極二極管D4中的另一個(gè)二極管連接第二比較器14的反向輸入端后串聯(lián)電容以9后接地。第一比較器13上端管腳分兩條線路，一條線路連接供電電壓VCC(8. Ov)，另一條線路串聯(lián)電容C23后接地；第一比較器13下端管腳接地。第二比較器14正向輸入端連接電阻R19和電阻R15之間節(jié)點(diǎn)B，電阻R15另一端接地，電阻R19另一端連接基準(zhǔn)電壓VREF，基準(zhǔn)電壓VREF串聯(lián)電容CM后接地；第二比較器14輸出端和第一比較器13反向輸入端之間連接二極管D3，第二比較器14輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R21 ；第二比較器14反向輸入端連接電阻R20 —端，電阻R20另連接第二輸入端A2，第二輸入端A2連接輸出電流采樣電路9。所述輸出電流采樣電路9包括差分放大器IC4、電阻R18、電阻R17、電容C26 ；差分放大器IC4的兩個(gè)輸入端IN+和IN-之間連接電容C26，差分放大器IC4的輸入端IN+ 串聯(lián)電阻R17后接在采樣電阻Rl和開關(guān)按鈕Kl之間節(jié)點(diǎn)上；差分放大器IC4的輸入端IN-串聯(lián)電阻R18后接在采樣電阻Rl另一端；差分放大器IC4的輸出端OUT連接檢測及控制電路7的第二輸入端A2，差分放大器IC4的電源端VDD連接檢測及控制電路7的基準(zhǔn)電壓VREF，差分放大器IC4的接地端GND接地。所述監(jiān)控裝置10是可視顯示屏，顯示儲能模塊3工作狀態(tài)、DC/DC變換器4輸出是否正常以及可以提供交流輸入、直流輸出的失電及欠壓報(bào)警信號。更具體地說，如圖1所示，本實(shí)用新型的是交流輸入220V電壓經(jīng)交流輸入濾波電路1連接到恒流充電電路2的輸入端，恒流充電電路2輸出直流電流為儲能電路3充電，儲能電路3的電壓逐漸上升。當(dāng)儲能電路3電壓達(dá)到DC/DC變換器4設(shè)置的(啟動(dòng)/關(guān)斷) 閥值時(shí)，此時(shí)若按動(dòng)開關(guān)按鈕K1，彈簧操作機(jī)構(gòu)12運(yùn)轉(zhuǎn)，采樣電阻Rl有電流通過，并通過輸出電流采樣電路9、檢測及控制電路7發(fā)出控制信號，強(qiáng)制DC/DC4變換器工作，儲能電路3 電壓隨能量的消耗開始下降，其儲存的剩余能量能夠保證彈簧操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次完整的彈簧儲能操作。操作完成后強(qiáng)制DC/DC變換器4工作的控制信號消失，DC/DC變換器4停止輸出，等待儲能電路3電壓回升到DC/DC變換器4設(shè)置的(啟動(dòng)/關(guān)斷)閥值時(shí)才能再次啟動(dòng)。如此時(shí)不按動(dòng)開關(guān)按鈕Kl，DC/DC變換器4處于空載狀態(tài)，消耗能量十分微小，儲能電路3的電壓隨充電時(shí)間逐漸上升，到充滿電時(shí)停止。如圖2所示，檢測及控制電路7是兩個(gè)輸入端第一輸入端Al、第二輸入端A2 ；有兩個(gè)輸出端第一輸出端Bi、第二輸出端B2。儲能電路3電壓采樣信號通過第一輸入端Al有兩條線路，一條由電阻RM接第二輸出端B2至監(jiān)控電路10 ；另一條由電阻R6，電阻R7分壓后連接到第一比較器13的正向輸入端。第一比較器13的反向輸入端由電阻R14連接至基準(zhǔn)電壓VREF。電阻R16是正反饋電阻，連接在第一比較器13的輸出端和正向輸入端之間，能夠形成類似于施密特觸發(fā)器的滯回特性，防止誤動(dòng)作。兩個(gè)共陰極二極管D4其中一個(gè)二極管經(jīng)第一輸出端Bl連接到DC/ DC變換器4的遙控端REM ；兩個(gè)共陰極二極管D4中另一個(gè)二極管連接到第二比較器14的反向輸入端。在第一比較器13輸出低電平時(shí)，將DC/DC變換器4的遙控端REM拉低使其停止輸出，同時(shí)還將接收輸出電流采樣信號的輸入端(第二比較器14的反向輸入端)拉低， 防止干擾信號引起誤動(dòng)作。電阻R20經(jīng)第二輸入端A2連接到輸出電流采樣電路9，將電流采樣信號信號傳遞到第二比較器14的反向輸入端。第二比較器14的正向輸入端的電壓由基準(zhǔn)電壓VREF經(jīng)電阻R19和R15分壓得到。這個(gè)電壓同連接到第二比較器14反向輸入端的輸出電流采樣信號相比較。R21是防止誤動(dòng)作的正反饋電阻。第二比較器14在儲能電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出低電平通過二極管D3將第一比較器13的反向輸入端拉低，第一比較器13因正向輸入端電壓高于反向輸入端而輸出高電平，強(qiáng)制DC/DC變換器4處于工作狀態(tài)，直到完成彈簧操作機(jī)構(gòu)12儲能。輸出電流采樣電路9由差分放大器IC4及電阻R18、電阻R17、電容以6組成。為了不影響輸出電路阻抗，采樣電阻Rl選用一個(gè)阻值很小的電阻器，當(dāng)有電流流過時(shí)它兩端會(huì)產(chǎn)生微小的電壓差，這個(gè)微小的電壓差就是初始的電流采樣信號。但由于這個(gè)初始的信號電壓幅值太低需要先進(jìn)行放大后才能送到檢測及控制電路進(jìn)行處理。差分放大器IC4能夠?qū)⑽⑿〉碾妷盒盘柗糯?0倍。采樣電阻Rl上得到的初始信號經(jīng)電阻R17，R18和電容以6 進(jìn)行RC濾波后輸送到差分放大器IC4的兩個(gè)輸入端IN+和IN-。差分放大器IC4把IN+和 IN-之間的電壓差放大20倍后從輸出端OUT輸出。[0024] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于交流電源停電時(shí)隨著待機(jī)時(shí)間的延長和操作次數(shù)的增加，儲能電路3的電壓逐漸下降，下降到DC/DC變換器4設(shè)置的(啟動(dòng)/關(guān)斷) 閥值時(shí)，檢測及控制電路7使DC/DC變換器4停止工作。如果在DC/DC變換器4即將停止工作前按動(dòng)了開關(guān)按鈕Kl，檢測及控制電路7會(huì)強(qiáng)制DC/DC變換器4完成這次彈簧儲能操作，保證斷路器或負(fù)荷開關(guān)完整的動(dòng)作一次。
權(quán)利要求1.一種確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源，其特征在于，所述直流電源包括連接220V交流電源的交流輸入濾波電路(1)依次串聯(lián)恒流充電電路(2)和儲能電路(3)；儲能電路C3)輸出端分兩條如下線路連接一條線路依次串聯(lián)有DC/DC變換器G)、采樣電阻R1、開關(guān)按鈕K1、彈簧操作機(jī)構(gòu)(12)；另一條線路連接檢測及控制電路 (7)的第一輸入端Al，檢測及控制電路(7)的第二輸入端A2連接輸出電流采樣電路(9)的輸出端，輸出電流采樣電路(9)并聯(lián)在采樣電阻Rl兩端，檢測及控制電路(7)的第一輸出端Bl連接DC/DC變換器G)，檢測及控制電路(7)的第二輸出端B2連接監(jiān)控裝置(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源， 其特征在于，所述儲能電路(3)包括多個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成電容組，再由多個(gè)電容組并聯(lián)構(gòu)成超級電容器組儲能電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源， 其特征在于，所述檢測及控制電路(7)包括檢測及控制電路(7)的第一輸入端Al分兩條線路其中一條線路串聯(lián)電阻RM后通過第二輸出端B2連接監(jiān)控裝置(10)；另一條線路依次串聯(lián)電阻R6和電阻R7后接地，電阻R6和電阻R7的節(jié)點(diǎn)A連接第一比較器(13)的正向輸入端，在節(jié)點(diǎn)A和接地之間并聯(lián)電容Cll ；第一比較器(13)的反向輸入端連接電阻R14和基準(zhǔn)電壓VREF，第一比較器(1 的反向輸入端串聯(lián)電容C13后接地；第一比較器(13)的輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R16后再連接兩個(gè)共陰極二極管D4，兩個(gè)共陰極二極管D4中的一個(gè)二極管經(jīng)第一輸出端Bl連接DC/DC變換器(4)的遙控端REM ；兩個(gè)共陰極二極管D4中的另一個(gè)二極管連接第二比較器(14)的反向輸入端后串聯(lián)電容以9后接地；第一比較器(1 上端管腳分兩條線路，一條線路連接供電電壓VCC，另一條線路串聯(lián)電容C23 后接地；第一比較器(1 下端管腳接地；第二比較器(14)正向輸入端連接電阻R19和電阻R15之間節(jié)點(diǎn)B，電阻R15另一端接地，電阻R19另一端連接基準(zhǔn)電壓VREF，基準(zhǔn)電壓VREF串聯(lián)電容CM后接地；第二比較器 (14)輸出端和第一比較器(1 反向輸入端之間連接二極管D3，第二比較器(14)輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R21 ；第二比較器(14)反向輸入端連接電阻R20—端，電阻R20 另連接第二輸入端A2，第二輸入端A2連接輸出電流采樣電路(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源， 其特征在于，所述輸出電流采樣電路(9)包括差分放大器IC4、電阻R18、電阻R17、電容 C26 ；差分放大器IC4的兩個(gè)輸入端IN+和IN-之間連接電容C26，差分放大器IC4的輸入端IN+串聯(lián)電阻R17后接在采樣電阻Rl和開關(guān)按鈕Kl之間節(jié)點(diǎn)上；差分放大器IC4的輸入端IN-串聯(lián)電阻R18后接在采樣電阻Rl另一端；差分放大器IC4的輸出端OUT連接檢測及控制電路(7)的第二輸入端A2，差分放大器IC4的電源端VDD連接檢測及控制電路(7) 的基準(zhǔn)電壓VREF，差分放大器IC4的接地端GND接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源， 其特征在于，所述監(jiān)控裝置(10)是可視顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種確保斷路器和負(fù)荷開關(guān)的儲能電機(jī)儲能到位的直流電源，所述直流電源包括交流輸入濾波電路串聯(lián)恒流充電電路和儲能電路；儲能電路輸出端一條線路依次串聯(lián)有DC/DC變換器、采樣電阻R1、開關(guān)按鈕K1、彈簧操作機(jī)構(gòu)；另一條線路連接檢測及控制電路第一輸入端A1，檢測及控制電路第二輸入端A2連接輸出電流采樣電路輸出端，輸出電流采樣電路并聯(lián)采樣電阻R1兩端，檢測及控制電路第一輸出端B1連接DC/DC變換器，檢測及控制電路的第二輸出端B2連接監(jiān)控裝置。本實(shí)用新型有益效果是檢測及控制電路和輸出電流采樣電路控制DC/DC變換器，抑制電源能量不足時(shí)導(dǎo)致斷路器或負(fù)荷開關(guān)中彈簧操作機(jī)構(gòu)儲能不到位，降低事故發(fā)生，滿足彈簧操作機(jī)構(gòu)工作需要。
文檔編號H02M1/36GK201956900SQ201120088430
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者張婕, 杜洋, 王僑舉, 甄雪靈, 顧德明 申請人:天津市三源電力設(shè)備制造有限公司