CN204614731U

CN204614731U - 一种三相智能微型磁保持断路器

Info

Publication number: CN204614731U
Application number: CN201520322154.2U
Authority: CN
Inventors: 王再尚; 李爽; 国帅
Original assignee: HAIERBIN ELECTRIC INSTRUMENT INSTITUTE
Current assignee: HAIERBIN ELECTRIC INSTRUMENT INSTITUTE
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2025-05-19

Abstract

一种三相智能微型磁保持断路器，它涉及一种电力电子设备装置的智能微型磁保持控制断路器。采用先进的单片机芯片进行设计后，充分利用现代科学技术，对电力电子设备进行监测和控制，当检测到电流过大时控制继电器自动断开，利用RS485接口接收状态信息，读取电能量和开关状态，并根据情况控制开关。它包括输入输出开关电路、电能计量电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，所述的三相智能微型磁保持断路器在电源管理电路供给的稳定电压下，根据电能计量电路接收的信号，其MCU控制电路读取电能量和开关状态，并检测电流的大小来控制开关，通过RS485总线进行远程RS485通信发送命令，控制磁保持继电器开关，实现远程控制。

Description

一种三相智能微型磁保持断路器

技术领域

本实用新型涉及一种电力电子设备装置，特别涉及一种智能微型磁保持控制断路器。

背景技术

一种三相智能微型磁保持断路器是具有隔离功能的自动开关元件，可广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一，具有很好的发展前景。一种三相智能微型磁保持断路器是一种智能化的设备，通过采用先进的单片机芯片进行设计后，充分利用现代科学技术，对电力电子设备进行监测和控制，可检测到电流过大时控制继电器自动断开，可以根据上位机发送的命令，读取电能量和开关状态，并根据情况控制开关。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术的不足之处，适应当前在电力电子设备装置中，采用先进的单片机芯片进行设计后，充分利用现代科学技术，对电力电子设备进行监测和控制，可检测到电流过大时控制继电器自动断开，利用RS485接口接收状态信息，读取电能量和开关状态，并根据情况控制开关。

本实用新型是通过如下方案予以实现的：

一种三相智能微型磁保持断路器，它包括输入输出开关电路、电能计量电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，所述的三相智能微型磁保持断路器在电源管理电路供给的稳定电压下，根据电能计量电路接收的信号，其MCU控制电路读取电能量和开关状态，并通过检测电流的大小来控制开关，通过RS485总线进行远程RS485通信发送命令，控制磁保持继电器开关，实现远程控制。

所述输入输出开关电路包括三路继电器电路和三路继电器驱动电路，驱动电路将单片机输出的电流加大到能够驱动继电器的电流，实现控制继电器的开合。

其中所述的电能计量电路包括电流采样电路、电压采样电路和电能计量芯片电路，电流采样电路通过电流互感器完成电流信号的采样，电压采样电路通过电阻分压完成电压信号的采样，电能计量芯片完成智能微型磁保持断路器的各种电能信号的处理功能。

其中所述的MCU控制电路是由PIC18F26K22主芯片和***电路组成，完成智能微型磁保持断路器的各种控制功能。

其中所述的通信电路是一种利用RS485接口接入信号，利用485总线进行RS485通信，按照RS485通信规约进行通信的，485通信电路由485总线驱动电路、保护电路和光电隔离电路组成。

电源管理电路包括12V电源和两路5V电源电路，三相电压信号经电源变压器和电流桥式整流后生成大电流的12V电压，供继电器工作用；12V电压分压后生成5V电压，用于MCU电路工作电源；三相电源变压器也可以经电流桥式整流后生成5V电压，用于隔离电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是一种三相智能微型磁保持断路器通过采用先进的单片机芯片进行设计后，充分利用现代科学技术，对电力电子设备进行监测和控制，可检测到电流过大时继电器自动断开，可以根据上位机发送的命令，读取电能量和开关状态，并通过RS485通信控制断路器的开与关，是一种智能化的设备。

附图说明

图1是本实用新型的三相智能微型磁保持断路器原理框图；图2是输入输出开关电路原理框图；图3是输入输出开关电路原理图；图4是电能计量电路原理框图：图5-图7是电能计量电路原理图，其中图5是电流采样电路原理图；图6是电压采样电路原理图；图7是电能计量芯片原理图；图8是三相智能微型磁保持断路器的MCU控制电路原理框图；图9是三相智能微型磁保持断路器的MCU控制电路原理图；图10是485总线通信分布图；图11是RS485通信电路原理图；图12是电源管理电路原理框图；图13是电源管理电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本具体实施方式所述一种三相智能微型磁保持断路器包括输入输出开关电路、电能计量电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，所述输入输出开关电路包括三路继电器电路和三路继电器驱动电路，输入输出开关电路通过接线端子接入电信号，其原理框图如图2，驱动电路将单片机输出的电流信号放大到能够驱动继电器的电流，实现控制继电器的开合，A,B.C三路完全相同，继电器通过接线端子直接输出，每路继电器驱动电路接MCU芯片RA口的RA0和RA1, A,B,C三路继电器由RA口控制，三路继电器一起开与合，每路继电器驱动电路原理电路图如3。

其中所述的电能计量电路包括电流采样电路、电压采样电路和电能计量芯片电路，完成智能微型磁保持断路器的各种电能信号的处理功能，电能计量电路通过接线端子接入电压信号, 电压采样电路通过电阻分压完成电压信号的采样，电流采样电路通过电流互感器接入电流完成电流信号的采样，电压和电流的取样电压接三相电能计量芯片处理，电能计量芯片完成电能计量功能，其原理框图如图4，每相电流经过电流互感器接入电流信号，电流互感器初次级电流比为50A:10MA, 电流互感器次级接10欧姆取样电阻后接1.2K分压电阻，最后接三相计量芯片输入端，A,B,C三相接线相同，原理电路图如图5，每相电压取样由端子接入电压后接入一个540K/1W电阻，再接两个1.2K电阻分压，REFOUT接计量芯片，VXP最后接三相计量芯片输入端，A,B,C三相接线相同，原理电路图如图6，电压和电流信号接三相计量芯片ATT7022B，ATT7022B上电复位电路选用电阻100K,电容0.1U的阻容复位电路，能在上电时可靠复位，使ATT7022B工作正常，晶振电路选用二个15PF电容和24.576MHZ晶振，组成晶振电路，给ATT7022B提供高精度的频率, ATT7022B工作电压为5V,与地之间接0.1U和0.01U的滤波电容，ATT7022B以SPI方式工作，DIN,DOUT， SCLK ,CS, 分别接MCU芯片的RB口的RB3-RB0，能对电压，电流，电能等数据处理, CF1是有功脉冲输出，用于出厂前校准，原理电路图如图7。

其中所述的MCU控制电路是由主芯片和***电路组成，主芯片选用Microchip公司的低功耗、高速微处理控制器PIC18F26K22，***电路包括上电复位电路、在线烧写控制电路、数据存储电路、输入输出开关电路的接口电路、电能计量电路的接口电路、485通信电路和供电电源电路，共同完成智能微型磁保持断路器的各种功能，MCU控制电路原理框图如图8，MCU控制电路原理图如图9，主芯片选用PIC18F26K22，其有三个I/O口，其中供电电源电路提供整个电路工作所需的5V和12V电压。上电复位电路选用电阻100K,电容0.1U的阻容复位电路，能在上电时可靠复位，使MCU控制电路工作正常；在线烧写控制电路是由RB6接PGC，RB7接PGD，PGC，PGD， MCLR，VCC和GND组成，完成程序在线调试并可在线烧写程序；数据存储电路是主芯片PIC18F26K22的RC口作为独立的I/O口连接到数据存储芯片AT24C02，RC2接WP，RC3接SCL，RC4接SDA，主芯片PIC18F26K22与AT24C02以I2C方式工作，AT24C02掉电不丢数据，用来存储重要数据；输入输出开关电路是主芯片PIC18F26K22的RA口通过接线端子连接到输入输出开关电路实现对输入输出开关电路的控制，具体实施方式如输入输出开关电路所述；电能计量电路是主芯片PIC18F26K22的RB口作为独立的I/O口通过接线端子连接到电能计量电路实现对电流，电压和电能的计量，具体实施方式如电能计量电路所述；485通信电路是主芯片PIC18F26K22的RC口作为独立的I/O口通过RS485接口连接到485通信电路实现智能微型磁保持断路器正常的通信，具体实施方式如485通信电路所述。

所述的通信电路是485通信电路，通信电路通过RS485接口以总线方式与所控制的电力设备通信，485总线通信分布图如图10，RS485通讯接口选用RS485接口， RS485接口线是双绞线，分别接到RS485输出的A、B端。通信电路原理图如图11所示，主芯片PIC18F26K22的RC口作为独立的I/O口，每个口线接光耦芯片隔离后接485通信电路，实现智能微型磁保持断路器正常的通信，RC5接RE/DE, RC6接TX, RC7接RX, 485通信电路选用具有瞬变电压抑制的收发器ADM485芯片,并外加箝位电路，能承受峰值为400V过压瞬变，抗±15Kv的静电放电冲击，抑制共模干扰，最多可挂接32个站，信号发送频率达10MHZ，传输信号距离达1200米以上,并在ADM485的输出A、B端外加上拉和下拉电阻R，以提供接收器输入开路和总线浮空的保护功能。RS485通信技术成熟,抗干扰性好，信号稳定，通信可靠，应用广泛。

所述电源管理电路由变压器及***电路，两路桥型整形电路，两路稳压块及***电路和分压电路组成，原理框图如图12，A,B,C三相供电电源经变压器后输出双路交流电压9V和18V，A,B,C三相交流9V电压经桥型整形电路后接LM7805及***电路产生直流5V电压，直流5V电压给RS485通信电路隔离电路供电；A,B,C三相交流18V电压经桥型整形电路后接LM317及***电路产生直流12V电压，直流12V电压给输入输出开关电路供电；直流12V电压经三端稳压块LM7805后产生5V 电压VCC，给 MCU电路供电，原理图如图13。

Claims

1.一种三相智能微型磁保持断路器，它包括输入输出开关电路、电能计量电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，其特征是所述的三相智能微型磁保持断路器在MCU主芯片PIC18F26K22的控制下完成智能微型磁保持断路器的各种功能，是一种用单片机实现通信和控制的硬件控制器，其中电源管理电路提供稳定的电压，其MCU控制电路主芯片PIC18F26K22根据电能计量电路接收的信号，读取电能量和开关状态，并根据检测电流的大小来控制开与关，继电器通过RS485接口远程控制开关，实现远程控制。

2.根据权利要求1所述的一种三相智能微型磁保持断路器，其特征在于，所述输入输出开关电路由三路继电器电路和三路继电器驱动电路组成，驱动电路将单片机输出的电流加大到能够驱动继电器的电流，完成控制继电器的开合的功能。

3.根据权利要求1所述的一种三相智能微型磁保持断路器，其特征在于，其中所述的电能计量电路是由电流采样电路、电压采样电路和电能计量芯片电路组成，完成智能微型磁保持断路器的各种电能信号的处理功能。

4.根据权利要求1所述的一种三相智能微型磁保持断路器，其特征在于，其中所述的MCU控制电路是由PIC18F26K22主芯片和***电路组成，完成智能微型磁保持断路器的各种控制功能。

5.根据权利要求1所述的一种三相智能微型磁保持断路器，其特征在于，其中所述的通信电路是一种利用RS485接口接入信号，利用485总线进行RS485通信，按照RS485通信规约进行通信的，485通信电路由485总线驱动电路、保护电路和光电隔离电路组成。

6.根据权利要求1所述的一种三相智能微型磁保持断路器，其特征在于，电源管理电路包括12V电源和两路5V电源电路，三相电压信号经电源变压器和整流后生成12V电压，供继电器工作用；12V电压分压后生成5V电压，用于MCU电路工作电源；三相电源变压器经整流后生成5V电压，用于RS485通信隔离电源。