本實(shí)用新型涉及一種電子式過欠壓保護(hù)裝置，屬于低壓電器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大氣中的雷云對(duì)地面進(jìn)行放電時(shí)，直接擊中電工設(shè)備導(dǎo)電部分時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫的過電壓或者閃電擊中電工設(shè)備附近地面，在放電過程中由于空間電磁場的急劇變化使未直接遭受雷擊的電工設(shè)備（包括二次設(shè)備、通信設(shè)備）上感應(yīng)出過電壓。

電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式發(fā)生改變時(shí)，電力系統(tǒng)經(jīng)歷過渡過程以后重新達(dá)到暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)出現(xiàn)過欠電壓；在工頻電源作用下，由于遠(yuǎn)距離空載線路電容效應(yīng)的積累，使沿線電壓分布不等，末端產(chǎn)生空載長線電容效應(yīng)（費(fèi)蘭梯效應(yīng)）過電壓；三相輸電線路A相短路接地故障時(shí)，B、C相上產(chǎn)生不對(duì)稱短路接地過電壓；輸電線路因發(fā)生故障而被迫突然甩掉負(fù)荷時(shí)，由于電源電動(dòng)勢(shì)尚未及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)而引起甩負(fù)荷過電壓；斷路器操作或發(fā)生突然短路而引起的衰減較快、持續(xù)時(shí)間較短的過電壓（空載線路合閘和重合閘過電壓、切除空載線路過電壓、切斷空載變壓器過電壓、弧光接地過電壓）；電力系統(tǒng)中電感、電容等儲(chǔ)能元件在某些接線方式下與電源頻率發(fā)生諧振造成諧振過電壓（線性諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓、參量諧振過電壓）。導(dǎo)致用電設(shè)備燒毀或不能正常工作，危及人身安全。

傳統(tǒng)的欠壓模塊、過壓模塊只能起單一保護(hù)的作用，對(duì)于上述多種過欠壓現(xiàn)象，需要開發(fā)一種具有多種欠壓保護(hù)功能于一體的電子式過欠壓保護(hù)裝置，使多種過欠壓功能集中在一個(gè)裝置上，達(dá)到綜合保護(hù)的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種具有多種欠壓保護(hù)功能于一體的電子式過欠壓保護(hù)裝置。

本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的，所采用的技術(shù)手段是：一種電子式過欠壓保護(hù)裝置，包括控制電路，以及與控制電路連接的電源電路、采樣電路、故障指示電路、輸出電路；所述電源電路包括由IGBT、穩(wěn)壓管與電阻、電容、二極管構(gòu)成的電源前級(jí)電路，連接外部電源，電容濾波后輸出給離線轉(zhuǎn)換電路，而后經(jīng)穩(wěn)壓芯片給出穩(wěn)定的直流電壓，為裝置電路提供電源；所述采樣電路輸入端連接外部電源的L端，通過電阻分壓和二極管半波整流，而后經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路跟隨采樣信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，送入控制電路的ADC中；控制電路接收采樣信號(hào)并計(jì)算電壓有效值，判斷是否符合過壓、欠壓條件，滿足條件則驅(qū)動(dòng)輸出電路給出動(dòng)作信號(hào)，并輸出信號(hào)給故障指示電路，故障指示電路顯示該故障。

進(jìn)一步的，所述電源電路的輸入端1、2分別連接外部電源的L、N端，在1、2端之間連接壓敏電阻RV1，電阻R16的一端連接1端，另一端連接二極管D7陽極，二極管D7陰極連接電容C10、電阻R17的一端以及IGBT Q3的集電極，電容C10的另一端通過電容C16接地，電阻R17的另一端連接電阻R19，電阻R19連接IGBT Q3的門極、穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極和二極管D9陰極，穩(wěn)壓管Z1的正極接地，二極管D9的正極連接電阻R18，電阻R18的另一端與IGBT Q3的發(fā)射極和電感L2的一端相連，電感L2的另一端連接極性電容C11的正極和電容C12的一端，以及離線轉(zhuǎn)換電路U2的D端，極性電容C11的負(fù)極和電容C12的另一端接地，二級(jí)管D10的陽極接地，陰極接2端；離線轉(zhuǎn)換電路U2的FB腳接電阻R14、R15的一端，離線轉(zhuǎn)換電路U2的BP腳通過電容C8連接離線轉(zhuǎn)換電路U2的4個(gè)S腳，S腳與電阻R15的另一端、二極管D8的陰極、極性電容C9的負(fù)極、電感L3的一端共點(diǎn)，電阻R14的另一端極性電容C9的正極、二極管D6的陰極連接，二極管D8的陽極接地；二極管D6的陽極與電感L3的另一端、極性電容C17的正極、電阻R20和電容C13的一端、穩(wěn)壓管U3的輸入腳相連，并構(gòu)成直流12V的點(diǎn)；極性電容C17的負(fù)極、電阻R20和電容C13的另一端、穩(wěn)壓管U3的接地腳接地，穩(wěn)壓管U3的輸出腳連接電容C14、C15的一端，并構(gòu)成直流5V的點(diǎn)，電容C14、C15的另一端接地。

進(jìn)一步的，所述控制電路的微控制器U1采用Atmega48，微控制器U1的24腳接采樣電路的輸出端，接收采樣信號(hào)；11、12腳接輸出電路的輸入端，用于輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；32腳和1腳分別連接故障指示電路的兩個(gè)輸入端；3腳、5腳、21腳接地；20腳接極性電容C1的正極，極性電容C1的負(fù)極接地；4腳、6腳連接電感L1、電容C2、電阻R2的一端，以及極性電容C18的正極，并連接直流5V電源，極性電容C18的負(fù)極和電容C2的另一端接地，電阻R2的另一端連接電容C3的一端以及微控制器U1的29腳，電容C3的另一端接地，電感L1的另一端連接電容C4的一端和微控制器U1的18腳，電容C4的另一端接地。

更進(jìn)一步的，所述采樣電路的電阻R11一端連接外部電源的L端，電阻R11另一端連接電阻R12，電阻R12的另一端連接二極管D4的陽極，二極管D4的陰極連接電阻R13、電阻R8的一端，以及雙向二極管D5的一端，雙向二極管D5的另一端接地，電阻R8的另一端和電容C7的一端連接并構(gòu)成采用信號(hào)輸出端，連接微控制器U1的24腳，電容C7、電阻R13的另一端接地。

更進(jìn)一步的，所述故障指示電路由連接三引腳發(fā)光二級(jí)管D1的1腳的電阻R3、R1和連接三引腳發(fā)光二級(jí)管D1的2腳的電阻R4、R5構(gòu)成，其中三引腳發(fā)光二級(jí)管D1的3腳接地，電阻R1、R5的另一端接地，電阻R3和R4分別連接微控制器U1的32腳和1腳。

更進(jìn)一步的，所述輸出電路的輸入端電阻R6連接微控制器U1的11腳，電阻R6的另一端連接電阻R9、電容C5、三極管Q1的基極，電阻R9、電容C5的另一端接地，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極連接二極管D2的陽極和輸出節(jié)點(diǎn)P1，輸出電路的輸入端電阻R7連接微控制器U1的12腳，電阻R7的另一端連接電阻R10、電容C6、三極管Q2的基極，電阻R10、電容C6的另一端接地，三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的集電極連接二極管D3的陽極和輸出節(jié)點(diǎn)P1，二極管D2、D3的陰極相連，并和直流12V電源連接，作為輸出節(jié)點(diǎn)P2。

本實(shí)用新型有益效果在于：通過上述電路設(shè)計(jì)，對(duì)于多種過欠壓現(xiàn)象，能在電網(wǎng)過欠壓后控制斷路器跳閘，切斷電源側(cè)線路，保護(hù)供電系統(tǒng)中用電設(shè)備和人身的安全，且在電網(wǎng)電壓恢復(fù)到正常且穩(wěn)定時(shí)，延時(shí)30秒后，保護(hù)器自動(dòng)恢復(fù)合閘接通電源，使多種過欠壓功能集中在一個(gè)裝置上，達(dá)到綜合保護(hù)的能力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的電源電路原理圖，

圖2是本實(shí)用新型的采樣電路原理圖，

圖3是本實(shí)用新型的輸出電路原理圖，

圖4是本實(shí)用新型的控制電路、故障指示電路原理圖；

圖5是本實(shí)用新型的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

一種電子式過欠壓保護(hù)裝置，包括控制電路，以及與控制電路連接的電源電路、采樣電路、故障指示電路、輸出電路；所述電源電路包括由IGBT、穩(wěn)壓管與電阻、電容、二極管構(gòu)成的電源前級(jí)電路，連接外部電源，電容濾波后輸出給離線轉(zhuǎn)換電路，而后經(jīng)穩(wěn)壓芯片給出穩(wěn)定的直流電壓，為裝置電路提供電源；所述采樣電路輸入端連接外部電源的L端，通過電阻分壓和二極管半波整流，而后經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路跟隨采樣信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，送入控制電路的ADC中；控制電路接收采樣信號(hào)并計(jì)算電壓有效值，判斷是否符合過壓、欠壓條件，滿足條件則驅(qū)動(dòng)輸出電路給出動(dòng)作信號(hào)，并輸出信號(hào)給故障指示電路，故障指示電路顯示該故障。

如圖1至圖4所示的一種實(shí)施例的電路原理圖。

電源電路的輸入端1、2分別連接外部電源的L、N端，在1、2端之間連接壓敏電阻RV1，電阻R16的一端連接1端，另一端連接二極管D7陽極，二極管D7陰極連接電容C10、電阻R17的一端以及IGBT Q3的集電極，電容C10的另一端通過電容C16接地，電阻R17的另一端連接電阻R19，電阻R19連接IGBT Q3的門極、穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極和二極管D9陰極，穩(wěn)壓管Z1的正極接地，二極管D9的正極連接電阻R18，電阻R18的另一端與IGBT Q3的發(fā)射極和電感L2的一端相連，電感L2的另一端連接極性電容C11的正極和電容C12的一端，以及離線轉(zhuǎn)換電路U2的D端，極性電容C11的負(fù)極和電容C12的另一端接地，二級(jí)管D10的陽極接地，陰極接2端；離線轉(zhuǎn)換電路U2的FB腳接電阻R14、R15的一端，離線轉(zhuǎn)換電路U2的BP腳通過電容C8連接離線轉(zhuǎn)換電路U2的4個(gè)S腳，S腳與電阻R15的另一端、二極管D8的陰極、極性電容C9的負(fù)極、電感L3的一端共點(diǎn)，電阻R14的另一端極性電容C9的正極、二極管D6的陰極連接，二極管D8的陽極接地；二極管D6的陽極與電感L3的另一端、極性電容C17的正極、電阻R20和電容C13的一端、穩(wěn)壓管U3的輸入腳相連，并構(gòu)成直流12V的點(diǎn)；極性電容C17的負(fù)極、電阻R20和電容C13的另一端、穩(wěn)壓管U3的接地腳接地，穩(wěn)壓管U3的輸出腳連接電容C14、C15的一端，并構(gòu)成直流5V的點(diǎn)，電容C14、C15的另一端接地。

控制電路的微控制器U1采用Atmega48，微控制器U1的24腳接采樣電路的輸出端，接收采樣信號(hào)；11、12腳接輸出電路的輸入端，用于輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；32腳和1腳分別連接故障指示電路的兩個(gè)輸入端；3腳、5腳、21腳接地；20腳接極性電容C1的正極，極性電容C1的負(fù)極接地；4腳、6腳連接電感L1、電容C2、電阻R2的一端，以及極性電容C18的正極，并連接直流5V電源，極性電容C18的負(fù)極和電容C2的另一端接地，電阻R2的另一端連接電容C3的一端以及微控制器U1的29腳，電容C3的另一端接地，電感L1的另一端連接電容C4的一端和微控制器U1的18腳，電容C4的另一端接地。

采用Atmega48的32腳封裝片，內(nèi)部集成8通道12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，精確采集轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)，計(jì)算有效值。處理器具有內(nèi)部振蕩器，節(jié)省空間，具有外圍實(shí)時(shí)在線仿真接口，便于在線仿真調(diào)試程序代碼。圖5是控制程序的流程圖。

所述采樣電路的電阻R11一端連接外部電源的L端，電阻R11另一端連接電阻R12，電阻R12的另一端連接二極管D4的陽極，二極管D4的陰極連接電阻R13、電阻R8的一端，以及ESD保護(hù)雙向二極管D5的一端，雙向二極管D5的另一端接地，耐壓5V，電阻R8的另一端和電容C7的一端連接并構(gòu)成采用信號(hào)輸出端，連接微控制器U1的24腳，電容C7、電阻R13的另一端接地。信號(hào)調(diào)理電路跟隨采樣小信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理。

所述故障指示電路由連接三引腳發(fā)光二級(jí)管D1的1腳的電阻R3、R1和連接三引腳發(fā)光二級(jí)管D1的2腳的電阻R4、R5構(gòu)成，其中三引腳發(fā)光二級(jí)管D1的3腳接地，電阻R1、R5的另一端接地，電阻R3和R4分別連接微控制器U1的32腳和1腳。

沒有出現(xiàn)過欠壓故障時(shí)，綠色指示燈常亮。出現(xiàn)過欠壓故障以后，紅色指示燈閃爍，指示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

所述輸出電路的輸入端電阻R6連接微控制器U1的11腳，電阻R6的另一端連接電阻R9、電容C5、三極管Q1的基極，電阻R9、電容C5的另一端接地，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極連接二極管D2的陽極和輸出節(jié)點(diǎn)P1，輸出電路的輸入端電阻R7連接微控制器U1的12腳，電阻R7的另一端連接電阻R10、電容C6、三極管Q2的基極，電阻R10、電容C6的另一端接地，三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的集電極連接二極管D3的陽極和輸出節(jié)點(diǎn)P1，二極管D2、D3的陰極相連，并和直流12V電源連接，作為輸出節(jié)點(diǎn)P2。

當(dāng)欠壓、過壓故障存在時(shí)，控制器控制光繼電器斷開，脫扣線圈回路不得電，機(jī)械裝置的作用使開關(guān)合不上閘，欠壓、過壓故障消失以后，且在電網(wǎng)電壓恢復(fù)到正常且穩(wěn)定時(shí)，延時(shí)30秒后，控制器自動(dòng)控制光繼電器導(dǎo)通，脫扣器得電動(dòng)作，斷路器合閘。

本實(shí)用新型通過上述電路設(shè)計(jì)，對(duì)于多種過欠壓現(xiàn)象，能在電網(wǎng)過欠壓后控制斷路器跳閘，切斷電源側(cè)線路，保護(hù)供電系統(tǒng)中用電設(shè)備和人身的安全，使多種過欠壓功能集中在一個(gè)裝置上，達(dá)到綜合保護(hù)的能力。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。