一种安全用电主动防护智能控制柜的制作方法

本发明涉及安全用电设备，特别是涉及一种安全用电主动防护智能控制柜。

背景技术：

1、电气线路上，由于种种原因相接或相碰，电流不经过线路中的用电设备而直接构成回路的现象称短路。发生短路时，线路中的电流增加为正常时的几倍甚至几十倍，而产生的热量又与电流的平方成正比，使得温度急剧上升，大大超过允许范围，如果温度达到可燃物的引燃温度，即引起燃烧，从而导致火灾。而电气火灾的产生是由于用电线路老化、漏电、高压击穿、高温等原因造成，及时地监测到这些隐患并采取防范措施是有效的控制电气火灾发生的关键。

2、现有用于电气短路火灾监测的安全用电防护装置通常由电流互感器、信号处理模块和控制模块组成，例如申请号为201610600030.5的中国发明专利公开了一种剩余电流互感器故障检测电路及电气火灾探测器，包括与主控模块连接的剩余电流故障检测电路，在与剩余电流互感器连接的信号处理模块上，发出瞬时的脉冲电压，施加到互感器连接线路上，监测线路电流，并通过信号采样及放大电路进行放大，以及mcu通过对adc电压进行判断处理，从而实现剩余电流互感器连接故障的监测。该技术方案采用电流互感器对电流采样后，仅采用差分运算放大器u3对采样信号进行放大，这种信号处理方式在对短路电流监测过程中容易产生非线性干扰和信号失真，测量误差较大，无法有效保证故障检测的准确性；

3、再如，申请号为201810195425.0的中国发明专利公开了一种短路保护电路，包括稳压模块、短路检测模块及控制模块，其中，短路检测模块包括保护电压采样单元、基准电压生成单元及电压比较单元，电压比较单元利用比较器原理来判断是否发生短路，该技术方案虽然简化了电路结构，但是对于检测电路内部的稳定性具有很高的要求，而短路发生时通常会对电路内部造成较大的冲击，且供电网内的波动以及外部干扰影响都会对检测信号的稳定性产生干扰，无法保证系统控制的稳定性。

4、所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种安全用电主动防护智能控制柜。

2、其解决的技术方案是：一种安全用电主动防护智能控制柜，包括过电流检测模块、控制模块和开关防护模块，所述过电流检测模块包括电流采集电路和信号处理电路，所述电流采集电路用于检测供电主回路中的电流大小，并将检测信号送入所述信号处理电路中进行处理；

3、所述信号处理电路包括差动放大抑噪单元、反馈调节单元和信号输出稳定单元，所述差动放大抑噪单元包括用于对检测信号进行放大增强处理的差动放大器，及对所述差动放大器输出信号进行跟随调节的组合调节管，所述差动放大器与所述组合调节管之间还设置有用于消除供电主回路中有害噪声的带阻滤波器；所述反馈调节单元用于对所述差动放大抑噪单元的输出信号进行反馈，并对所述带阻滤波器工作时产生的波动进行抑制；所述信号输出稳定单元用于将反馈调节单元处理后的检测信号进行稳幅处理后送入所述控制模块中；

4、所述控制模块通过对所述开关防护模块的控制来改变供电主回路的通断状态。

5、优选的，所述电流采集电路包括电流互感器ct1和运放器ar1，电流互感器ct1的一端连接电阻r1的一端，并通过电阻r2连接运放器ar1的同相输入端，电流互感器ct1的另一端连接电阻r2的另一端，并通过电阻r3连接运放器ar1的反相输入端，运放器ar1的输出端连接可调电阻rl1、电容c1的一端和所述信号处理电路的输入端，电容c1的另一端通过电阻r4连接可调电阻rl1的另一端和运放器ar1的反相输入端。

6、优选的，所述差动放大器包括运放器ar2和运放器ar3，运放器ar2的输出端连接所述组合调节管的输入端，运放器ar2的同相输入端连接运放器ar3的同相输入端，运放器ar3的反相输入端与输出端连接所述带阻滤波器的输入端，所述带阻滤波器的输出端连接所述组合调节管的控制端。

7、优选的，所述组合调节管包括三极管vt1和三极管vt2，三极管vt1的集电极连接电阻r7和电阻r8的一端，电阻r7的另一端连接运放器ar2的输出端，电阻r8的另一端连接三极管vt2的发射极，并通过电容c4接地，三极管vt2的集电极连接三极管vt1的基极，三极管vt1的发射极通过并联的电阻r6与电容c3连接运放器ar2的反相输入端，三极管vt2的基极通过电阻r11连接所述带阻滤波器的输出端。

8、优选的，所述带阻滤波器包括电阻r9、r10、电感l2、l3与电容c5、c6，电阻r9的一端连接运放器ar3的输出端，电阻r9的另一端通过并联的电感l2与电容c5连接电感l3的一端和所述组合调节管的控制端，电感l3的另一端通过并联的电容c6与电阻r10接地。

9、优选的，所述差动放大器与运放器ar1之间还设置有lc滤波器，所述lc滤波器包括电感l1，电感l1的一端连接运放器ar1的输出端，电感l1的另一端通过并联的电阻r5与电容c2接地，并通过二极管vd1连接运放器ar2的反相输入端。

10、优选的，所述差动放大器的输入端还设置有偏置电路，所述偏置电路包括电位器rp1，电位器rp1的一端通过电阻r18连接-5v电源，并通过电阻r19接地，电位器rp1的另一端通过电阻r21连接+5v电源，并通过电阻r20接地，电位器rp1的调节端连接运放器ar2的反相输入端。

11、优选的，所述反馈调节单元包括mos管q1和mos管q2，mos管q1的源极连接三极管vt2的基极，mos管q1的栅极通过电阻r12连接三极管vt1的发射极，mos管q1的漏极连接稳压二极管dz1的阴极，稳压二极管dz1的阳极连接mos管q2的栅极，并通过并联的电阻r13与电容c7接地，mos管q2的源极通过二极管vd2连接所述带阻滤波器的输出端，mos管q2的漏极接地。

12、优选的，所述信号输出稳定单元包括三极管vt3和三极管vt4，三极管vt3的集电极连接电容c8的一端和稳压二极管dz2的阴极，并通过电阻r14连接所述差动放大抑噪单元的输出端，电容c8的另一端与稳压二极管dz1的阳极连接三极管vt3的基极和三极管vt4的集电极，三极管vt3的发射极连接电阻r15、电位器rp2的一端和所述控制模块，三极管vt4的发射极连接电阻r16、电容c9的一端和电阻r15的另一端，电阻r16的另一端连接mos管q1的漏极，电容c9的另一端接地，三极管vt4的基极漏极电位器rp2的调节端，电位器rp2的另一端通过电阻r17接地。

13、优选的，所述控制模块包括单片机和外围开关驱动电路，所述开关防护模块为配电断路器，所述单片机通过驱动所述外围开关驱动电路来控制所述配电断路器工作。

14、通过以上技术方案，本发明的有益效果为：

15、1.本发明智能控制柜通过在柜体内设置过电流检测模块、控制模块和开关防护模块来形成用电主动防护系统，过电流检测模块由电流采集电路和信号处理电路组成，电流采集电路通过对检测供电主回路中的电流大小进行采集，并将电流采集信号送入信号处理电路中进行调理，利用差动放大原理消除外部环境因素的干扰，同时采用组合三极管作为跟随放大组件来快速提升衰减掉的信号幅值，并利用带阻滤波网络来对供电网络中存在的波动频率进行抑制衰减，进而使整个系统对短路故障监测更加精准；

16、2.通过设置反馈调节单元对带阻滤波后的信号进行负反馈调节，有效抑制检测信号幅值波动，然后采用信号输出稳定单元对差动放大抑噪单元的输出信号进行稳幅处理，对控制模块起到有效的保护作用，进而提升系统控制的稳定性，控制更加可靠，能够有效防止电气火灾的发生。