通用型智能功率保護控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種通用型高可靠智能功率保護控制器，包括：電源適配器、電流/電壓互感器和A/D數字取樣轉換器；與電源適配器和A/D數字取樣轉換器連接的單片微型計算機；單片微型計算機與參數設置按鍵、參數存貯器連接，單片微型計算機的數據輸出端分別與顯示譯碼器、顯示驅動器及LED數碼管連接，驅動控制器和控制繼電器電連接，控制繼電器與功率型設備電連接，功率型設備的供電端在繼電器的控制下與供電端串聯連接。本實用新型能夠對功率型設備從電源端實時獲取實際運行中負荷電源功率消耗的狀態并與存貯在控制器內部的標準數據進行科學分析監控，使功率型設備在全壽命期內實現可靠保護，免維護狀態下做到有效連續無故障運行。
【專利說明】通用型智能功率保護控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣控制領域，特別是指一種通用型智能功率保護控制器。
【背景技術】
[0002]傳統的功率型設備保護原理一般設計在實際負荷超出現有額定功率3—5倍左右才起作用。但大量實踐表明:由于種種原因導致負荷長時間工作在大于額定功率而又小于保護功率時，是引起設備損壞的最主要原因。如某設備的額定功率為500W，保護值按5倍額定功率設計。當設備的實際負荷達到2.5倍額定功率時，保護電路是不起任何作用的，而這種狀態必然會導致設備在長時間連續工作狀態下損壞。這就是目前任何功率型設備都已設計有保護電路，而又常損壞的根本原因。再之，功率型設備的每次維修成本幾乎占到了整個新設備的1/3-1/4。顯然，研制一種新型的智能保護設備的必要性是目前非常有現實意義和非常重要的一項工作。
[0003]從目前通用保護技術的資料上查看，現行的各種保護措施都存在局限即不能根據功率型電器設備的外部運行條件遇到不同變化的程度而隨時靈活采取有效的可靠性預防性和保護性措施，因此頻頻導致在保護電路沒有發揮作用時就將設備損壞的現象頻頻發生。主要原因在于:當電器設備的實際負荷大于額定功率而又小于過載保護功率時，并在相對長時間內保護電路沒有起到任何作用而使設備損壞。另一方面，絕大多數保護電路的設計都沒有采用智能化措施，所設計的保護值也都是固定值，因此也不可能對電器設備在工作時當外部運行條件出現嚴重惡化但又尚未達到保護值時，將設備損壞。
實用新型內容
[0004]本實用新型提出一種通用型智能功率保護控制器，能夠使任意功率型電器設備在全壽命期內連續、穩定、安全、可靠地有效工作，解決了現有技術中的設備不能根據實際負荷運行條件的變化而隨時靈活采取可靠地預防性和保護性措施，最終導致設備損毀的問題。
[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0006]通用型智能功率保護控制器，包括:與市電連接的電源適配器；與功率型設備電連接的互感器；與互感器和電源適配器電連接的A/D數字取樣轉換器；與電源適配器和A/D數字取樣轉換器連接的單片微型計算機，單片微型計算機與參數設置按鍵連接和參數存貯器連接；A/D數字取樣轉換器與單片微型計算機的輸入端連接，單片微型計算機的輸出端分別與顯示驅動器和驅動控制器連接，顯示驅動器與顯示器連接，驅動控制器與控制繼電器電連接，控制繼電器與功率型設備電連接，功率型設備與市電連接。
[0007]優選的，單片微型計算機為STC90C52RC單片機。
[0008]優選的，還包括語音報警器，語音報警器分別與揚聲器和驅動控制器連接。
[0009]優選的，顯示器為八段LED數碼管，顯示驅動器為74LC164或ICM7218驅動器。
[0010]優選的，互感器為高精度線性電流/電壓(A/V)互感器。[0011]本實用新型的有益效果為:
[0012]1、依據能量守衡定律的基本原則對被保護設備從電源端獲取能量并與設備在實際運行的負荷電源能量消耗的狀態進行科學分析監控
[0013]2、采用動態交替式取樣與比較判別保護控制，防止在每級動態保護值的過渡取樣期間出現時間錯漏，導致保護失控或漏控現象發生，確保系統運行在高精度、連續動態監管范圍之內；
[0014]3、采用高精度線性電流/電壓互感器直接從設備供電端的電源處獲取實時能量；
[0015]4、采用多級(本項目中選用四級)保護控制參數對功率型設備進行監控；
[0016]5、采取通用型保護參數任意設置的方法，只需將被保護設備的額定功率、輸入電源或控制電壓、保護控制值等參數輸入控制器內即可自動實現多級保護參數在程序內部自動轉換生成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實用新型的電路結構原理框圖；
[0019]圖中:
[0020]1、電源適配器；2、互感器；3、單片微型計算機；4、A/D數字取樣轉換器；5、顯示驅動器；6、顯示器；7、驅動控制器；8、控制繼電器；9、參數存貯器；10、語音報警器；11、參數設置按鍵；12、蜂鳴器；13、通用型功率型設備。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]如I為本實用新型的電路結構原理框圖，如圖1所示，本實用新型的通用型智能功率保護控制器包括分別與電源適配器I連接的A/D數字取樣轉換器4、單片微型計算機3和顯示驅動器5，顯示驅動器5與顯示器6連接，用于使顯示器6正常工作，優選的，顯示器6為數碼管，互感器2通過A/D數字取樣轉換器4與單片微型計算機3的輸入端連接，單片微型計算機3的輸出端分別與顯示驅動器5、參數貯存器9和驅動控制器7連接，驅動控制器7與控制繼電器8和語音報警器10連接，電源適配器1、互感器2和控制繼電器8均與通用型功率型設備13連接，其中互感器2為電流/電壓(A/V)互感器，電流/電壓(A/V)互感器即能將電流轉換成電壓的互感器，本實用新型中的電流/電壓(A/V)互感器為市場上銷售的超小型專用高精度線性且輸出電壓值為5V的互感器。
[0023]電源適配器1，與市電連接，用于為本實用新型的通用型智能功率保護控制器中的各部分電路提供獨立的電源，它不受通用型智能功率保護控制器在斷開負荷時停電的影響，只直接受控于市電；互感器2，與功率型設備的電源串聯獲取直接的電源能量，用于為后端的智能分析模塊提供直接數據；A/D數字取樣轉換器4在單片微型計算機3的控制下，將互感器2實時測量的模擬量快速轉換成數字量，以供后端進行智能分析控制。
[0024]參數設置模塊，包括與單片微型計算機3連接的參數存貯器9和參數設置按鍵11，參數設置按鍵11包括功能設置鍵、向上鍵和向下鍵，參數設置按鍵11根據不同的功率型設備的額定功率，通過三個按鍵(一個功能設置鍵、二個控制方向鍵)輸入，以供單片微型計算機3在開始運行時對設置的數據進行分析以確定對功率型設備四級保護狀態實際參數的設定；參數存貯器9，用于記憶參數設置按鍵11輸入的數據，保證在各種條件下如斷電、停電、程序受干擾“死機”或“跑飛”等可迅速恢復各種有效數據。顯示驅動模塊，包括顯示驅動器5和顯示器6，可以實時動態地顯示保護狀態所設置的所有參數值；單片微型計算機3是本實用新型通用型智能功率保護控制器的核心部件，實現所有數據采集、多重保護數據的綜合智能分析判斷并向驅動控制器7發出控制命令；驅動控制器7，執行單片微型計算機3發來的控制命令，向控制繼電器8和語音報警器10送出控制命令；控制繼電器8，串接在通用型功率型設備的供電回路中，當收到保護控制動作命令后，迅速斷開電源，使通用型功率型設備斷電從而與負荷斷開，起到保護設備的作用；語音報警器11與揚聲器12連接，當發生保護動作斷開負荷時，向用戶發出數字合成語音提示，以警示用戶故障原因和類型，為迅速排除故障提供信息并建立良好的人機界面，本實用新型中的各個電氣元件如控制繼電器、驅動控制器、互感器等均為現有技術。
[0025]根據“能量守衡”定律可知:被保護的通用型功率型設備13所輸出的功率應與它實際從市電電源端獲取的能量成正比(對于不同的功率型設備，輸出的額定功率與從市電電源端獲取的實際功率有不同的比例關系)，因此實時地對通用型功率型設備13從市電電源端提取的數據進行能量分析，便可精確計算出設備的動態瞬時輸出功率值，從而為精準可靠保護控制起到了至關重要的作用。
[0026]本實用新型與被保護的通用型功率型設備13串聯在一起，共同由市電供電，當被保護的通用型功率型設備13在實際運行中負荷出現過載并達到本實用新型所設計的四級動態保護值(如圖5所示)的任何一級時，控制繼電器8作用，斷開通用型功率型設備13的供電電源，使之自動停機并可通過語音報警器10發出語音報警信息，此時通用型功率型設備13處于被保護狀態，由于電源適配器I直接設置在市電兩端，因此它不會受到通用型功率型設備13在斷電時的影響，從而能夠正常工作。
[0027]本實用新型的通用型智能控制保護電路依據能量守衡定律，通過通用型功率型設備13實時從市電中獲取電源的能量，運用高精度“數字抽樣”技術、“模糊數學”技術、“概率統計”分析技術、“大數表決”技術、“數字語音”技術以及“計算機智能控制”等綜合先進技術措施來綜合分析判比，最終通過電器設備運行的實際狀態與額定功率狀態的值進行相比較后，實時確定“主動式”的控制保護措施作，從而有效保護功率型設備免遭毀壞。本實用新型通過專用的高精度線性電流/電壓互感器來進行實時動態分析功率型設備從電源端獲取的瞬時電源的總能量來確定在何時達到何種狀態時，采取何種積極有效的保護措施。
[0028]本實用新型依據能量守衡定律的基本原則對被保護的通用型功率型設備從電源端獲取功率并與設備在實際運行的負荷電源功率消耗的狀態的進行科學分析監控，采用動態交替式取樣與比較判別保護控制，從而防止在每級動態保護值的過渡取樣期間出現時間錯漏，導致保護失控或漏控現象發生，確保系統運行在高精度、連續動態監管范圍之內。此夕卜，本實用新型采用高精度線性電流/電壓互感器，直接從設備供電端的電源處獲取實時能量，采用多級保護控制參數的監控方法和通用型保護參數任意設置的方法，只需將被保護設備的額定功率、輸入電源或控制電壓、保護控制值等參數輸入控制器內即可自動實現多級保護參數在程序內部自動轉換生成。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.通用型智能功率保護控制器，其特征在于，包括: 與市電連接的電源適配器； 與功率型設備電連接的互感器； 與所述互感器和電源適配器電連接的A/D數字取樣轉換器； 與所述電源適配器和A/D數字取樣轉換器連接的單片微型計算機，所述單片微型計算機與參數設置按鍵連接和參數存貯器連接； 所述A/D數字取樣轉換器與所述單片微型計算機的輸入端連接，所述單片微型計算機的輸出端分別與顯示驅動器和驅動控制器連接，所述顯示驅動器與顯示器連接，所述驅動控制器與控制繼電器電連接，所述控制繼電器與功率型設備電連接，所述功率型設備與市電連接。
2.根據權利要求1所述的通用型智能功率保護控制器，其特征在于，所述單片微型計算機為STC90C52RC單片機。
3.根據權利要求2所述的通用型智能功率保護控制器，其特征在于，還包括語音報警器，所述語音報警器分別與揚聲器和所述驅動控制器連接。
4.根據權利要求1所述的通用型智能功率保護控制器，其特征在于，所述顯示器為八段LED數碼管，所述顯示驅動器為74LC164或ICM7218驅動器。
5.根據權利要求1所述的通用型智能功率保護控制器，其特征在于，所述互感器為高精度線性電流/電壓(A/V)互感器。
【文檔編號】H02H3/42GK203826927SQ201420108633
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2014年3月11日
【發明者】于京光, 鄭淵源 申請人:北京北方圣光網絡科技有限公司