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专利名称：一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111109262.8

专利申请（专利权）人：贵州天义电器有限责任公司
权利人地址：贵州省遵义市汇川区隋阳路33号

专利发明（设计）人：发明人:李诗源,郑瀑,张钉

专利摘要：本发明提供的一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路；包括检测电路和保护电路，所述检测电路通过互感器对三相电流矢量和进行采样，经过滤波、整流后与基准电压进行比较，当不平衡保护信号为高时，启动保护电路；本发明GFI继电器动作控制、GFI保护和复位(RESET)功能均使用纯硬件电路实现，解决了使用微处理器进行控制和保护时，因外部接口无预留软件烧写口，从而影响产品可调试性、维修性和工业化的问题；28V电路与内部控制电路隔离，可靠性更高。

主权利要求：
1.一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路，其特征在于：包括检测电路和保护电路，所述检测电路通过互感器对三相电流矢量和进行采样，经过滤波、整流后与基准电压进行比较，当不平衡保护信号为高时，启动保护电路；
所述保护电路包括连接在负载电路中的断路器和RESET电路；
所述互感器采样到的电压信号经过整流器后和基座电压生成器生成的基准电压信号分别输入到比较器的负相输入端和正相输入端，比较器的输出端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极与断路器负载R5连接，断路器负载R5分别与断路器和GFI信号隔离器连接，断路器接地，GFI信号隔离器与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的漏极与继电器线圈连接，继电器线圈的另一端与28V直流电源连接，继电器的主触点接入三相负载电路中，MOS管Q3的源极接地；
所述保护电路包括GFI信号隔离器，GFI信号隔离器的输入端分别与断路器负载R5和电阻R6连接，MOS管Q2的漏极与电阻R6连接5V电源，GFI信号隔离器的电源端通过电阻R7与5V电源连接，其输出端一端通过电阻R8与非隔离5V电源连接，另一端与MOS管Q3的栅极连接，并通过电阻R9和电容C1并联接地，MOS管Q3的源极接地，MOS管的漏极输出Relay信号；
所述GFI信号隔离器为光电隔离器。
2.如权利要求1所述的三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路，其特征在于：所述检测电路包括28V直流电源，28V直流电源电流经逻辑电路、涌浪抑制电路后通过变压器转换为5V非隔离电流，5V非隔离电流经隔离变压器转换为5V隔离电流，5V隔离电流分别输入到整流器、基准电压生成器、MOS管Q2的漏极、GFI信号隔离器。
3.如权利要求1所述的三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路，其特征在于：所述三相电路中的一相电路还通过按压开关接地。 说明书 : 一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路技术领域[0001] 本发明涉及一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路。背景技术[0002] 目前针对多三相负载不平衡交流电流的GFI继电器应用并不多见，且在成本、空间、重量上均具有一定的局限性。现有类似的技术的GFI继电器控制电路使用MCU实现，但产品仅有继电器触点，线圈接口，外部无预留软件烧写口，只能在装配过程中进行程序烧写。该技术主要应用于三相负载不平衡交流电流保护，并不适用于直流负载。发明内容[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路。[0004] 本发明通过以下技术方案得以实现。[0005] 本发明提供的一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路；包括检测电路和保护电路，所述检测电路通过互感器对三相电流矢量和进行采样，经过滤波、整流后与基准电压进行比较，当不平衡保护信号为高时，启动保护电路；[0006] 所述保护电路包括连接在负载电路中的断路器和RESET电路。[0007] 所述检测电路包括28V直流电源，28V直流电源电流经逻辑电路、涌浪抑制电路后通过变压器转换为5V非隔离电流，5V非隔离电流经隔离变压器转换为5V隔离电流，5V隔离电流分别输入到整流器、基准电压生成器、MOS管Q2的漏极、GFI信号隔离器。[0008] 所述互感器采样到的电压信号经过整流器后和基座电压生成器生成的基准电压信号分别输入到比较器的负相输入端和正相输入端，比较器的输出端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极与断路器负载R5连接，断路器负载R5分别与断路器和GFI信号隔离器连接，断路器接地，GFI信号隔离器与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的漏极与继电器线圈连接，继电器线圈的另一端与28V直流电源连接，继电器的主触点接入三相负载电路中，MOS管Q3的源极接地。[0009] 所述保护电路包括GFI信号隔离器，GFI信号隔离器的输入端分别与断路器负载R5和电阻R6连接，断路器负载R5与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q2的栅极与比较器的输出端连接，MOS管Q2的漏极与电阻R6连接5V电源，GFI信号隔离器的电源端通过电阻R7与5V电源连接，其输出端一端通过电阻R8与非隔离5V电源连接，另一端与MOS管Q3的栅极连接，并通过电阻R9和电容C1并联接地，MOS管Q3的源极接地，MOS管的漏极输出Relay信号。[0010] 所述GFI信号隔离器为光电隔离器。[0011] 所述三相电路中的一相电路还通过按压开关接地。[0012] 本发明的有益效果在于：GFI继电器动作控制、GFI保护和复位(RESET)功能均使用纯硬件电路实现，解决了使用微处理器进行控制和保护时，因外部接口无预留软件烧写口，从而影响产品可调试性、维修性和工业化的问题；28V电路与内部控制电路隔离，可靠性更高。附图说明[0013] 图1是本发明的继电器原理图；[0014] 图2是GFI保护与RESET电路图。具体实施方式[0015] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。[0016] 一种三相负载不平衡电流保护GFI继电器电路；包括检测电路和保护电路，所述检测电路通过互感器对三相电流矢量和进行采样，经过滤波、整流后与基准电压进行比较，当不平衡保护信号为高时，启动保护电路；[0017] 所述保护电路包括连接在负载电路中的断路器和RESET电路。[0018] 通过互感器组件，对三相负载的不平衡电流进行动态监控；为提高部件的可维护性，增加TEST功能，根据实际需求可对产品进行动作测试。[0019] 本发明直接应用于115VAC/400Hz不平衡交流电流保护，额定负载15A，最大接地故障电流为1.5A±10％，该电路具有成本低、可靠性高、电路原理简单已于设计等特点。[0020] 本申请中继电器电路由28V供电，经28V转非隔离5V，5V转隔离5V后，给产品内部电路供电。为实现115VAC/400Hz三相电流不平衡情况的监控，互感器对三相电流矢量和进行采样，然后经过滤波、整流后，与保护基准电压进行比较，从而实现对三相负载的不平衡电流进行动态监控；当不平衡保护信号为高时，接通断路器负载R5，控制断路器断开，经GFI保护电路将继电器线圈?拉到28V，断开负载，从而实现GFI保护；只有断路器复位后，继电器线圈?才可接地。同时，为实现对GFI继电器的保护性能验证测试，设计TEST支路，即选择三相电源其中一相接入TEST支路，并将TEST按键设计为按压接通式。[0021] 所述检测电路包括28V直流电源，28V直流电源电流经逻辑电路、涌浪抑制电路后通过变压器转换为5V非隔离电流，5V非隔离电流经隔离变压器转换为5V隔离电流，5V隔离电流分别输入到整流器、基准电压生成器、MOS管Q2的漏极、GFI信号隔离器。[0022] 所述互感器采样到的电压信号经过整流器后和基座电压生成器生成的基准电压信号分别输入到比较器的负相输入端和正相输入端，比较器的输出端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极与断路器负载R5连接，断路器负载R5分别与断路器和GFI信号隔离器连接，断路器接地，GFI信号隔离器与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的漏极与继电器线圈连接，继电器线圈的另一端与28V直流电源连接，继电器的主触点接入三相负载电路中，MOS管Q3的源极接地。[0023] 所述保护电路包括GFI信号隔离器，GFI信号隔离器的输入端分别与断路器负载R5和电阻R6连接，断路器负载R5与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q2的栅极与比较器的输出端连接，MOS管Q2的漏极与电阻R6连接5V电源，GFI信号隔离器的电源端通过电阻R7与5V电源连接，其输出端一端通过电阻R8与非隔离5V电源连接，另一端与MOS管Q3的栅极连接，并通过电阻R9和电容C1并联接地，MOS管Q3的源极接地，MOS管的漏极输出Relay信号启动继电器使三相电路复位。电路具备物理隔离性能，通过隔离DCDC芯片和光耦隔离的方式有效的去除了输入与输出之间的相互干扰。[0024] 所述GFI信号隔离器为光电隔离器。[0025] 所述三相电路中的一相电路还通过按压开关接地。[0026] 如图2所示，本设计GFI保护与RESET电路原理主要由断路器、断路器负载R5、光耦和MOS管构成。EN信号为低时，断路器保持接通，A点为地，则Q3G级为高，DS接通，继电器线圈正常工作。当EN信号为高时，断路器负载R5接通，断路器过流断开，此时A点电压为高，Q3G级为低，DS断开，继电器线圈断开28VDC从而实现保护。当断路器断开未复位时，A点电压恒为高，Q3DS保持断开；断路器复位后继电器可恢复正常工作。

专利地区：贵州

专利申请日期：2021-09-22

专利公开日期：2024-10-15

专利公告号：CN113889971B