专利名称：过流报警装置、功率套件、变频器及不间断电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气控制领域，特别是指一种过流报警装置、功率套件、变频器及不间断电源。
背景技术：
目前，过电流保护装置能够对幅值异常的故障进行报警。例如，对功率变换器过电流保护装置原理来讲工作电流经电流互感器，将电流互感器采样得到的电流信号变换为电压信号，然将该电压信号与参考电压进行比较后，产生脉冲电压，经单、双稳态触发器产生故障脉冲，当发生随机过流信号时，保护过后即断电后再启动；当发生连续过流信号时，进行截止式保护。但是，上述这种过电流保护装置只对与电流大小有关的故障即幅值异常启动保护功能。
实用新型内容本实用新型提出一种过流报警装置，该过流报警装置能够实现同时对与电流频率、幅值有关的故障进行监控。并且，本实用新型还提供一种使用该过流报警装置的器件，如功率套件、变频器及不间断电源(UPS)。本实用新型的技术方案是这样实现的根据本实用新型的一个方面，本实用新型实施例提供一种过流报警装置，该装置包括信号处理电路、整流电路、脉冲宽度调制控制电路、监控电流信号幅值和频率的幅-频异常监控电路；其中，所述信号处理电路、所述整流电路、所述幅-频异常监控电路和脉冲宽度调制控制电路顺次连接。优选的是，上述装置中，所述幅-频异常监控电路进一步包括与所述整流电路连接的、由所述整流电路处理得到的电压信号对其进行充电的充电电路；与所述充电电路连接的、根据充电电路中充电后的电容电压来确定电流信号频率是否异常的第二比较器，所述第二比较器与PWM控制电路连接。优选的是，上述装置中，所述幅-频异常监控电路进一步包括与所述整流电路连接的、根据所述整流电路处理后的电流信号确定电流信号幅值是否异常的第一比较器，所述第一比较器与PWM控制电路连接。优选的是，上述装置中，所述充电电路包括电容、电压调节电阻、及与所述电容、电压调节电阻连接的放大器；所述电容的一端连接至电压调节电阻和放大器的阴极连接线上，另一端接地；其中，所述整流电路输出的电压信号输入至所述电压调节电阻。优选的是，上述装置中，所述第二比较器包括与所述电容电压进行比较的参考比较电压的输入端；与所述输入端连接的调节所述参考比较电压的调节电阻；与所述调节电阻连接的放大器，以及与所述放大器并联的二极管及电阻；其中，所述调节电阻连接至所述放大器的阳极。[0011 ] 优选的是，上述装置中，所述第一比较器、第二比较器为电压比较器。根据本实用新型的另一方面，本实用新型实施例还提供一种功率套件，该功率套件设置有上述的过流报警装置。根据本实用新型的再一方面，本实用新型实施例还提供一种变频器，该变频器设置有上述的过流报警装置。根据本实用新型的又一方面，本实用新型实施例还提供一种不间断电源，该不间断电源设置有上述的过流报警装置。 与现有技术相比，本实用新型具有以下的优势针对前述技术难题，即目前的过电流保护装置只对与电流大小有关的故障启动保护功能，而对与电流频率有关的故障，尤其是与低频电流有关的故障起不到任何作用，本实用新型提供一种能够对与电流频率有关的故障进行监控的过流报警装置以及使用该过流报警装置的器，如功率套件、变频器及不间断电源(UPS)。本实用新型设计的过流报警装置能够反映电流频率变化，该过流报警装置通过比较电容电压和设定参考电压来确定是否输出相应的故障报警信号，该故障报警信号既是电流幅值的反映，同时也是电流频率的反映。因此，本实用新型实施例不仅对负载电流幅值异常能够起到监控作用，同时对负载电流频率异常也能够起到监控报警作用。此外，本实用新型的过流报警装置使用阻容充电电路来实现对电流信号频率的监控，电路简易方便。而且，本实用新型实施例中，幅-频异常监控电路采用运算放大器、电阻、电容即可搭建，因此，本实用新型的过流报警装置具有经济成本低、功能稳定、普及性高等优点。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型过流报警装置实施例的结构框图；图2为本实用新型过流报警装置实施例的原理示意图；图3为本实用新型实施例的电流信号频率和额定电流的对应关系不意图。附图标记说明I信号处理电路2整流电路30幅-频异常监控电路3第一比较器4充电电路5第二比较器6 PWM控制电路
具体实施方式
[0031]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。本实用新型实施例的基本思想在于针对目前无法对与电流频率相关的故障进行监控的问题，设计一种能够反映电流频率变化的过流报警装置，该过流报警装置根据不同频率、不同幅值的电流信号对阻容充电能力的不同，运用电容电压的变化来反映电流信号的频率、幅值的不同变化，通过比较电容电压和设定参考电压来确定是否输出相应的故障报警信号，该故障报警信号既是电流幅值的反映，同时也是电流频率的反映。本实用新型实施例不仅对负载电流幅值异常能够起到监控作用，同时对负载电流频率异常也能够起到监控报警作用。经研究发现，异常负载电流分为频率异常和幅值异常两种，其中，所述幅值异常是指与电流大小有关的故障，所述频率异常是指与电流频率有关的故障。这里，结合图I对本实用新型实施例作进一步描述。图I为本实用新型实施例的过流报警装置的结构框图，该过流报警装置包括信号处理电路I、与信号处理电路I连接的整流电路2、与整流电路2连接的幅-频异常监控电路30、与幅-频异常监控电路30连接的脉冲宽度调制(PWM)控制电路6。也就是说，信号处理电路I、整流电路2、幅-频异常监控电路30和PWM控制电路6顺次连接。优选的是，幅-频异常监控电路30进一步包括充电电路4、与充电电路4连接的第二比较器5。其中，充电电路4与整流电路2连接，由整流电路2处理得到的电压信号对充电电路4进行充电；第二比较器5根据充电电路4中充电后的电容电压来确定电流信号频率是否异常，并在需要时第二比较器5将第二比较结果输出给PWM控制电路6。这里，所述第二比较结果是指当出现电流信号的频率异常时，第二比较器5向PWM控制电路6输出的故障信号。进一步来讲，充电电路4包括电容、电压调节电阻、及与所述电容、电压调节电阻连接的放大器；所述电容的一端连接至电压调节电阻和放大器的阴极连接线上，另一端接地。其中，所述整流电路2输出的电压信号输入至所述电压调节电阻。进一步来讲，第二比较器5包括与所述电容电压进行比较的参考比较电压的输入端；与所述输入端连接的调节所述参考比较电压的调节电阻；与所述调节电阻连接的放大器，以及与所述放大器并联的二极管及电阻。其中，所述调节电阻连接至所述放大器的阳极。优选的是，幅-频异常监控电路30进一步包括第一比较器3，其中，第一比较器3与整流电路2连接。第一比较器3根据所述整流电路处理后的电流信号确定电流信号幅值是否异常，并在需要时第一比较器3将第一比较结果输出给PWM控制电路6。这里，所述第一比较结果是指当出现电流信号的幅值异常时，第一比较器3向PWM控制电路6输出的
故障信号。 本实施例中，第一比较器3、第二比较器5可为电压比较器。这里，本实施例结合图I对电流信号的幅值异常、频率异常的监控作进一步说明。[0043]所述幅值异常的报警通过如图I所示的过流报警装置实现，本实施例的过流报警装置中通过信号处理电路I、整流电路2、第一比较器3、PWM控制电路6这个支路来实现幅值异常的过流保护。进一步来讲，电流互感器采集到的电流信号可先经过信号处理电路I进行前期的信号处理，然后经过全波精密整流电路2变成正向电流，与设定参考电压进行比较，如果幅值超过设定电压，第一比较器3输出反转，输出故障报警信号传输给PWM控制电路6，PWM输出禁止，如果幅值在正常范围内，PWM正常输出。信号处理电路I接收电流信号并对其进行信号处理，信号处理电路I与整流电路2连接，将处理后的电流信号传送给整流电路2进行整流。整流电路2将接收到的电流信号的频率增大K倍，并避免负向电流对后续电路的影响。这里，K为正数，K优选的取值范围为0 10，K进一步优选为2 3。 将整流后的电流信号给匹配好的充电电路4充电，充电电路4根据电容电压的变化来反映频率、幅值的不同。本实施例利用不同频率、不同幅值的电流信号对阻容的充电能力不同，根据电容电压的变化来反映频率和幅值的不同，将异常电流信号(如低频小电流)和电容电压联系起来。进一步来讲，如图2所示，本实施例设定了参考比较电压V_refl，将充电电路4中充电后的电容电压和所述参考比较电压进行比较，如果所述电容电压超过参考比较电压，则导致电压第二比较器5输出反转，并将输出故障报警信号传送给PWM控制电路6，PWM控制电路6输出禁止。因此，本实施例中的故障报警信号既是电流幅值的反映，同时也是电流频率的反映。需要说明的是，本实施例通过设定参考比较电压，当在频率较低的情况下，例如小于50HZ时，即使电流信号的幅值没有达到过流电压点，电容电压也会超过所设置的参考比较电压，造成电压第二比较器5输出故障报警信号给PWM控制电路6，从而电路不仅可以对负载幅值异常起到监控作用，同时对负载电流频率异常也可以起到监控报警作用。整流电路2可以为全波精密整流电路，但优选为半波整流电路。这是因为，整流电路2为半波整流电路时，比较器可设计成单向比较器，与全波整流电路需对应使用的双向比较器相比而言，这种单向比较器在结构上更为简单，设计成本更低。因此，基于这种原因，本实施例优先选用半波整流电路。需要指出的是，本实用新型的上述各实施例提供的过流报警装置中还可嵌入复位功能，以满足实际使用中的需要，从而方便使用者。此处，结合图2至图3对本实用新型过流报警装置的优选实施例作进一步的说明。如图2所示，图2为本实用新型过流报警装置实施例的原理示意图，图2中U1、U2、U3、U4为放大器，例如可为高性能低功耗高速放大器TL0741。电流互感器采集的电流信号为IS，放大器Ul的阳极(+ )接收电流互感器的电流信号IS、放大器Ul的阴极(-)接收接地信号LEM，放大器Ul对所接收的电流信号IS进行运算，运算后结果分别进入放大器U2、U3。放大器U1、U2、U3的输出的电压信号分别为V1、V2、V3。其中，放大器U2、U3的放大倍数都为K，U2、U3构成一个全波精密整流电路，放大器U2构成一半波精密整流电路，其输出的电压信号V2=-KV1，进入放大器U3，放大器Ul输出的电压信号Vl经过电阻R8也进入放大器U3，因此放大器U3输出的电压信号V3= I KVl I。更进一步来讲，整流过程中，当电压信号V1>0时，电压信号
权利要求1.一种过流报警装置，其特征在于，包括信号处理电路、整流电路、以及脉冲宽度调制控制电路，该装置还包括监控电流信号幅值和频率的幅-频异常监控电路； 其中，所述信号处理电路、所述整流电路、所述幅-频异常监控电路和脉冲宽度调制控制电路顺次连接。
2.根据权利要求I所述的过流报警装置，其特征在于，所述幅-频异常监控电路进一步包括 与所述整流电路连接的、由所述整流电路处理得到的电压信号对其进行充电的充电电路； 与所述充电电路连接的、根据充电电路中充电后的电容电压来确定电流信号频率是否异常的第二比较器，所述第二比较器与PWM控制电路连接。
3.根据权利要求2所述的过流报警装置，其特征在于，所述幅-频异常监控电路进一步包括 与所述整流电路连接的、根据所述整流电路处理后的电流信号确定电流信号幅值是否异常的第一比较器，所述第一比较器与PWM控制电路连接。
4.根据权利要求3所述的过流报警装置，其特征在于，所述充电电路包括电容、电压调节电阻、及与所述电容、电压调节电阻连接的放大器； 所述电容的一端连接至电压调节电阻和放大器的阴极连接线上，另一端接地；其中，所述整流电路输出的电压信号输入至所述电压调节电阻。
5.根据权利要求4所述的过流报警装置，其特征在于，所述第二比较器包括 与所述电容电压进行比较的参考比较电压的输入端； 与所述输入端连接的调节所述参考比较电压的调节电阻； 与所述调节电阻连接的放大器，以及与所述放大器并联的二极管及电阻；其中，所述调节电阻连接至所述放大器的阳极。
6.根据权利要求3所述的过流报警装置，其特征在于，所述第一比较器、第二比较器为电压比较器。
7.—种功率套件，其特征在于，该功率套件设置有权利要求I至6任一项所述的过流报I=I目.O
8.一种变频器，其特征在于，该变频器设置有权利要求I至6任一项所述的过流报警装置。
9.一种不间断电源，其特征在于，该不间断电源设置有权利要求I至6任一项所述的过流报警装置。
专利摘要本实用新型提出了一种过流报警装置、功率套件、变频器及不间断电源，其中，该过流报警装置包括信号处理电路、整流电路、脉冲宽度调制控制电路、以及监控电流信号幅值和频率的幅-频异常监控电路；其中，所述信号处理电路、所述整流电路、所述幅-频异常监控电路和脉冲宽度调制控制电路顺次连接。此外，本实用新型还提供一种使用该过流报警装置的功率套件、变频器及不间断电源(UPS)。因此，本实用新型实施例不仅对负载电流幅值异常能够起到监控作用，同时对负载电流频率异常也能够起到监控报警作用。
文档编号G01R23/02GK202770903SQ20122025742
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者曾赣生, 陈小佳, 张都 申请人:北京三一自动化技术有限责任公司