通用型智能功率保護(hù)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種通用型高可靠智能功率保護(hù)控制器，包括：電源適配器、電流/電壓互感器和A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器；與電源適配器和A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器連接的單片微型計(jì)算機(jī)；單片微型計(jì)算機(jī)與參數(shù)設(shè)置按鍵、參數(shù)存貯器連接，單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端分別與顯示譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)器及LED數(shù)碼管連接，驅(qū)動(dòng)控制器和控制繼電器電連接，控制繼電器與功率型設(shè)備電連接，功率型設(shè)備的供電端在繼電器的控制下與供電端串聯(lián)連接。本實(shí)用新型能夠?qū)β市驮O(shè)備從電源端實(shí)時(shí)獲取實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷電源功率消耗的狀態(tài)并與存貯在控制器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析監(jiān)控，使功率型設(shè)備在全壽命期內(nèi)實(shí)現(xiàn)可靠保護(hù)，免維護(hù)狀態(tài)下做到有效連續(xù)無故障運(yùn)行。
【專利說明】通用型智能功率保護(hù)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣控制領(lǐng)域，特別是指一種通用型智能功率保護(hù)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的功率型設(shè)備保護(hù)原理一般設(shè)計(jì)在實(shí)際負(fù)荷超出現(xiàn)有額定功率3—5倍左右才起作用。但大量實(shí)踐表明:由于種種原因?qū)е仑?fù)荷長時(shí)間工作在大于額定功率而又小于保護(hù)功率時(shí)，是引起設(shè)備損壞的最主要原因。如某設(shè)備的額定功率為500W，保護(hù)值按5倍額定功率設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷達(dá)到2.5倍額定功率時(shí)，保護(hù)電路是不起任何作用的，而這種狀態(tài)必然會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在長時(shí)間連續(xù)工作狀態(tài)下?lián)p壞。這就是目前任何功率型設(shè)備都已設(shè)計(jì)有保護(hù)電路，而又常損壞的根本原因。再之，功率型設(shè)備的每次維修成本幾乎占到了整個(gè)新設(shè)備的1/3-1/4。顯然，研制一種新型的智能保護(hù)設(shè)備的必要性是目前非常有現(xiàn)實(shí)意義和非常重要的一項(xiàng)工作。
[0003]從目前通用保護(hù)技術(shù)的資料上查看，現(xiàn)行的各種保護(hù)措施都存在局限即不能根據(jù)功率型電器設(shè)備的外部運(yùn)行條件遇到不同變化的程度而隨時(shí)靈活采取有效的可靠性預(yù)防性和保護(hù)性措施，因此頻頻導(dǎo)致在保護(hù)電路沒有發(fā)揮作用時(shí)就將設(shè)備損壞的現(xiàn)象頻頻發(fā)生。主要原因在于:當(dāng)電器設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷大于額定功率而又小于過載保護(hù)功率時(shí)，并在相對長時(shí)間內(nèi)保護(hù)電路沒有起到任何作用而使設(shè)備損壞。另一方面，絕大多數(shù)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)都沒有采用智能化措施，所設(shè)計(jì)的保護(hù)值也都是固定值，因此也不可能對電器設(shè)備在工作時(shí)當(dāng)外部運(yùn)行條件出現(xiàn)嚴(yán)重惡化但又尚未達(dá)到保護(hù)值時(shí)，將設(shè)備損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提出一種通用型智能功率保護(hù)控制器，能夠使任意功率型電器設(shè)備在全壽命期內(nèi)連續(xù)、穩(wěn)定、安全、可靠地有效工作，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備不能根據(jù)實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行條件的變化而隨時(shí)靈活采取可靠地預(yù)防性和保護(hù)性措施，最終導(dǎo)致設(shè)備損毀的問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]通用型智能功率保護(hù)控制器，包括:與市電連接的電源適配器；與功率型設(shè)備電連接的互感器；與互感器和電源適配器電連接的A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器；與電源適配器和A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器連接的單片微型計(jì)算機(jī)，單片微型計(jì)算機(jī)與參數(shù)設(shè)置按鍵連接和參數(shù)存貯器連接；A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器與單片微型計(jì)算機(jī)的輸入端連接，單片微型計(jì)算機(jī)的輸出端分別與顯示驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)控制器連接，顯示驅(qū)動(dòng)器與顯示器連接，驅(qū)動(dòng)控制器與控制繼電器電連接，控制繼電器與功率型設(shè)備電連接，功率型設(shè)備與市電連接。
[0007]優(yōu)選的，單片微型計(jì)算機(jī)為STC90C52RC單片機(jī)。
[0008]優(yōu)選的，還包括語音報(bào)警器，語音報(bào)警器分別與揚(yáng)聲器和驅(qū)動(dòng)控制器連接。
[0009]優(yōu)選的，顯示器為八段LED數(shù)碼管，顯示驅(qū)動(dòng)器為74LC164或ICM7218驅(qū)動(dòng)器。
[0010]優(yōu)選的，互感器為高精度線性電流/電壓(A/V)互感器。[0011]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0012]1、依據(jù)能量守衡定律的基本原則對被保護(hù)設(shè)備從電源端獲取能量并與設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷電源能量消耗的狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)分析監(jiān)控
[0013]2、采用動(dòng)態(tài)交替式取樣與比較判別保護(hù)控制，防止在每級動(dòng)態(tài)保護(hù)值的過渡取樣期間出現(xiàn)時(shí)間錯(cuò)漏，導(dǎo)致保護(hù)失控或漏控現(xiàn)象發(fā)生，確保系統(tǒng)運(yùn)行在高精度、連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)管范圍之內(nèi)；
[0014]3、采用高精度線性電流/電壓互感器直接從設(shè)備供電端的電源處獲取實(shí)時(shí)能量；
[0015]4、采用多級(本項(xiàng)目中選用四級)保護(hù)控制參數(shù)對功率型設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；
[0016]5、采取通用型保護(hù)參數(shù)任意設(shè)置的方法，只需將被保護(hù)設(shè)備的額定功率、輸入電源或控制電壓、保護(hù)控制值等參數(shù)輸入控制器內(nèi)即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多級保護(hù)參數(shù)在程序內(nèi)部自動(dòng)轉(zhuǎn)換生成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0019]圖中:
[0020]1、電源適配器；2、互感器；3、單片微型計(jì)算機(jī)；4、A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器；5、顯示驅(qū)動(dòng)器；6、顯示器；7、驅(qū)動(dòng)控制器；8、控制繼電器；9、參數(shù)存貯器；10、語音報(bào)警器；11、參數(shù)設(shè)置按鍵；12、蜂鳴器；13、通用型功率型設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]如I為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)原理框圖，如圖1所示，本實(shí)用新型的通用型智能功率保護(hù)控制器包括分別與電源適配器I連接的A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器4、單片微型計(jì)算機(jī)3和顯示驅(qū)動(dòng)器5，顯示驅(qū)動(dòng)器5與顯示器6連接，用于使顯示器6正常工作，優(yōu)選的，顯示器6為數(shù)碼管，互感器2通過A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器4與單片微型計(jì)算機(jī)3的輸入端連接，單片微型計(jì)算機(jī)3的輸出端分別與顯示驅(qū)動(dòng)器5、參數(shù)貯存器9和驅(qū)動(dòng)控制器7連接，驅(qū)動(dòng)控制器7與控制繼電器8和語音報(bào)警器10連接，電源適配器1、互感器2和控制繼電器8均與通用型功率型設(shè)備13連接，其中互感器2為電流/電壓(A/V)互感器，電流/電壓(A/V)互感器即能將電流轉(zhuǎn)換成電壓的互感器，本實(shí)用新型中的電流/電壓(A/V)互感器為市場上銷售的超小型專用高精度線性且輸出電壓值為5V的互感器。
[0023]電源適配器1，與市電連接，用于為本實(shí)用新型的通用型智能功率保護(hù)控制器中的各部分電路提供獨(dú)立的電源，它不受通用型智能功率保護(hù)控制器在斷開負(fù)荷時(shí)停電的影響，只直接受控于市電；互感器2，與功率型設(shè)備的電源串聯(lián)獲取直接的電源能量，用于為后端的智能分析模塊提供直接數(shù)據(jù)；A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器4在單片微型計(jì)算機(jī)3的控制下，將互感器2實(shí)時(shí)測量的模擬量快速轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以供后端進(jìn)行智能分析控制。
[0024]參數(shù)設(shè)置模塊，包括與單片微型計(jì)算機(jī)3連接的參數(shù)存貯器9和參數(shù)設(shè)置按鍵11，參數(shù)設(shè)置按鍵11包括功能設(shè)置鍵、向上鍵和向下鍵，參數(shù)設(shè)置按鍵11根據(jù)不同的功率型設(shè)備的額定功率，通過三個(gè)按鍵(一個(gè)功能設(shè)置鍵、二個(gè)控制方向鍵)輸入，以供單片微型計(jì)算機(jī)3在開始運(yùn)行時(shí)對設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以確定對功率型設(shè)備四級保護(hù)狀態(tài)實(shí)際參數(shù)的設(shè)定；參數(shù)存貯器9，用于記憶參數(shù)設(shè)置按鍵11輸入的數(shù)據(jù)，保證在各種條件下如斷電、停電、程序受干擾“死機(jī)”或“跑飛”等可迅速恢復(fù)各種有效數(shù)據(jù)。顯示驅(qū)動(dòng)模塊，包括顯示驅(qū)動(dòng)器5和顯示器6，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示保護(hù)狀態(tài)所設(shè)置的所有參數(shù)值；單片微型計(jì)算機(jī)3是本實(shí)用新型通用型智能功率保護(hù)控制器的核心部件，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)采集、多重保護(hù)數(shù)據(jù)的綜合智能分析判斷并向驅(qū)動(dòng)控制器7發(fā)出控制命令；驅(qū)動(dòng)控制器7，執(zhí)行單片微型計(jì)算機(jī)3發(fā)來的控制命令，向控制繼電器8和語音報(bào)警器10送出控制命令；控制繼電器8，串接在通用型功率型設(shè)備的供電回路中，當(dāng)收到保護(hù)控制動(dòng)作命令后，迅速斷開電源，使通用型功率型設(shè)備斷電從而與負(fù)荷斷開，起到保護(hù)設(shè)備的作用；語音報(bào)警器11與揚(yáng)聲器12連接，當(dāng)發(fā)生保護(hù)動(dòng)作斷開負(fù)荷時(shí)，向用戶發(fā)出數(shù)字合成語音提示，以警示用戶故障原因和類型，為迅速排除故障提供信息并建立良好的人機(jī)界面，本實(shí)用新型中的各個(gè)電氣元件如控制繼電器、驅(qū)動(dòng)控制器、互感器等均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0025]根據(jù)“能量守衡”定律可知:被保護(hù)的通用型功率型設(shè)備13所輸出的功率應(yīng)與它實(shí)際從市電電源端獲取的能量成正比(對于不同的功率型設(shè)備，輸出的額定功率與從市電電源端獲取的實(shí)際功率有不同的比例關(guān)系)，因此實(shí)時(shí)地對通用型功率型設(shè)備13從市電電源端提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行能量分析，便可精確計(jì)算出設(shè)備的動(dòng)態(tài)瞬時(shí)輸出功率值，從而為精準(zhǔn)可靠保護(hù)控制起到了至關(guān)重要的作用。
[0026]本實(shí)用新型與被保護(hù)的通用型功率型設(shè)備13串聯(lián)在一起，共同由市電供電，當(dāng)被保護(hù)的通用型功率型設(shè)備13在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷出現(xiàn)過載并達(dá)到本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的四級動(dòng)態(tài)保護(hù)值(如圖5所示)的任何一級時(shí)，控制繼電器8作用，斷開通用型功率型設(shè)備13的供電電源，使之自動(dòng)停機(jī)并可通過語音報(bào)警器10發(fā)出語音報(bào)警信息，此時(shí)通用型功率型設(shè)備13處于被保護(hù)狀態(tài)，由于電源適配器I直接設(shè)置在市電兩端，因此它不會(huì)受到通用型功率型設(shè)備13在斷電時(shí)的影響，從而能夠正常工作。
[0027]本實(shí)用新型的通用型智能控制保護(hù)電路依據(jù)能量守衡定律，通過通用型功率型設(shè)備13實(shí)時(shí)從市電中獲取電源的能量，運(yùn)用高精度“數(shù)字抽樣”技術(shù)、“模糊數(shù)學(xué)”技術(shù)、“概率統(tǒng)計(jì)”分析技術(shù)、“大數(shù)表決”技術(shù)、“數(shù)字語音”技術(shù)以及“計(jì)算機(jī)智能控制”等綜合先進(jìn)技術(shù)措施來綜合分析判比，最終通過電器設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)與額定功率狀態(tài)的值進(jìn)行相比較后，實(shí)時(shí)確定“主動(dòng)式”的控制保護(hù)措施作，從而有效保護(hù)功率型設(shè)備免遭毀壞。本實(shí)用新型通過專用的高精度線性電流/電壓互感器來進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析功率型設(shè)備從電源端獲取的瞬時(shí)電源的總能量來確定在何時(shí)達(dá)到何種狀態(tài)時(shí)，采取何種積極有效的保護(hù)措施。
[0028]本實(shí)用新型依據(jù)能量守衡定律的基本原則對被保護(hù)的通用型功率型設(shè)備從電源端獲取功率并與設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷電源功率消耗的狀態(tài)的進(jìn)行科學(xué)分析監(jiān)控，采用動(dòng)態(tài)交替式取樣與比較判別保護(hù)控制，從而防止在每級動(dòng)態(tài)保護(hù)值的過渡取樣期間出現(xiàn)時(shí)間錯(cuò)漏，導(dǎo)致保護(hù)失控或漏控現(xiàn)象發(fā)生，確保系統(tǒng)運(yùn)行在高精度、連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)管范圍之內(nèi)。此夕卜，本實(shí)用新型采用高精度線性電流/電壓互感器，直接從設(shè)備供電端的電源處獲取實(shí)時(shí)能量，采用多級保護(hù)控制參數(shù)的監(jiān)控方法和通用型保護(hù)參數(shù)任意設(shè)置的方法，只需將被保護(hù)設(shè)備的額定功率、輸入電源或控制電壓、保護(hù)控制值等參數(shù)輸入控制器內(nèi)即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多級保護(hù)參數(shù)在程序內(nèi)部自動(dòng)轉(zhuǎn)換生成。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.通用型智能功率保護(hù)控制器，其特征在于，包括: 與市電連接的電源適配器； 與功率型設(shè)備電連接的互感器； 與所述互感器和電源適配器電連接的A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器； 與所述電源適配器和A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器連接的單片微型計(jì)算機(jī)，所述單片微型計(jì)算機(jī)與參數(shù)設(shè)置按鍵連接和參數(shù)存貯器連接； 所述A/D數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換器與所述單片微型計(jì)算機(jī)的輸入端連接，所述單片微型計(jì)算機(jī)的輸出端分別與顯示驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)控制器連接，所述顯示驅(qū)動(dòng)器與顯示器連接，所述驅(qū)動(dòng)控制器與控制繼電器電連接，所述控制繼電器與功率型設(shè)備電連接，所述功率型設(shè)備與市電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型智能功率保護(hù)控制器，其特征在于，所述單片微型計(jì)算機(jī)為STC90C52RC單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用型智能功率保護(hù)控制器，其特征在于，還包括語音報(bào)警器，所述語音報(bào)警器分別與揚(yáng)聲器和所述驅(qū)動(dòng)控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型智能功率保護(hù)控制器，其特征在于，所述顯示器為八段LED數(shù)碼管，所述顯示驅(qū)動(dòng)器為74LC164或ICM7218驅(qū)動(dòng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型智能功率保護(hù)控制器，其特征在于，所述互感器為高精度線性電流/電壓(A/V)互感器。
【文檔編號(hào)】H02H3/42GK203826927SQ201420108633
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】于京光, 鄭淵源 申請人:北京北方圣光網(wǎng)絡(luò)科技有限公司