一种用于检测过载或短路故障的检测电路及检测方法技术

本发明专利技术涉及了一种用于检测过载或短路故障的检测电路及检测方法，应用于机载交流固态功率控制器的配电设施之中。其特征主要包括电流采集电路、绝对值转换电路、过载或电路阈值检测电路组成，通过功率电路的电流采集电路将流过功率回路的电流进行取样放大之后通过绝对值转换电路，将正负半轴的交流信号转化为正半轴的“馒头波”信号，之后输入到过载或短路阈值比较电路进行甄别比较。该方法利用了交流信号在上升正半轴或下降负半轴的时候有效值等于瞬时值的时刻，充分利用该时刻的瞬时值作为有效值来甄别过载或短路故障，甄别时间上超前利用电流半周期或一周期内计算交流有效值的方法。使得交流固态功率控制器的过载或短路保护更为及时准确。

A detection circuit and method for detecting overload or short circuit fault

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测过载或短路故障的检测电路及检测方法
本专利技术属于航空交流固态配电领域，特别涉及一种用于检测过载或短路故障的检测电路及检测方法。
技术介绍
固态功率控制器SSPC，SolidStatePowerController是现代多电/全电飞机配电系统的重要组成部分，是集继电器和接触器的开关控制功能与机电式断路器的过载熔断保护功能于一体的一种智能开关器件。目前，大多数用于过载或短路检测和保护的方法多使用断路器、熔断器以及互感器采集电流值的大小进行识别的方法，使用断路器或熔断器的方法虽能起到保护线路发生过载或短路的情况，但是响应速度慢，时间长，重复性差。而通过电流传(互)感器采集到交变电流值后需通过有效值转化芯片，将交变信号转换为工处理器能够处理的有效值，进行辨识处理，设计电路复杂度比较高，响应速度慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于检测过载或短路故障的检测电路及检测方法，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于检测过载或短路故障的检测电路，包括电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路；电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路依次连接，通过功率电路的电流采集电路将流过功率回路的电流进行取样放大之后通过绝对值转换电路，将正负半轴的交流信号转化为正半轴的“馒头波”信号，之后输入到过载或短路阈值比较电路进行甄别比较。进一步的，电流采集电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和差分运算放大器U1；第二电阻R2的第一端接第一电阻R1上端，第三电阻R2的一端接第一电阻R1的下端，第二电阻R2的第二端接差分运算放大器U1的第3脚，第三电阻R3的第二端接接差分运算放大器的U1的第2脚，第四电阻R4的第一端接差分运算放大器U1的第1脚，第四电阻R4的第二端接差分运算放大器U1的第8脚，差分运算放大器U1的第5脚接电源GND，差分运算放大器U1的第4脚接电源+15V，差分运算放大器U1的第4脚接电源-15V，差分运算放大器U1的第6脚接所述第四电容C4的第一端，第五电阻R5的第二端接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接电源GND，第二电容C2的第一端接所述差分运算放大器U1的第7脚，第二电容C2的第二端接电源GND，第三电容C3的第一端接所述差分运算放大器U1的第4脚；第一电容C1的第一端接绝对值转换电路。进一步的，绝对值转换电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一二极管D1、第二二极管D2、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3；第一电容C1的第一端接绝对值转换电路第六电阻R6的第二端；第六电阻R6的第一端接第七电阻R7的第二端、接第十一电阻R11的第二端、接第三运算放大器U3的第2脚；第七电阻R7的第一端接第八电阻R8的第二端、接第一二极管D1的第一端阳极；第八电阻R8的第一端接第九电阻R9的第二端、接第二运算放大器U2的第2脚；第九电阻R9的第一端接第二运算放大器U2的第1脚、接第十电阻R10的第二端；第十一电阻R11的第一端接第二二极管D2的第二端阴极、接第二运算放大器U2的第3脚；第一二极管D1的第二脚接第三运放放大器U3的第1脚、接第二二极管D2的第1脚阳极；第二、第三运算放大器U2、U3的第4脚接电源-15V、第二、第三运算放大器U2、U3的第8脚接电源+15V；第三运算放大器U3的第3脚接电源GND；第十电阻R10的第一端接短路保护阈值设置电路。进一步的，第一比较器U4、电压基准源V_REF、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻R16；第十电阻R10的第一端接短路保护阈值设置电路第十二电阻R12的第二端；第十二电阻R12的第二端接第一比较器U4的第2脚，第十三电阻R13的第二端接第十四电阻R14的第一端，第十三电阻R13的第一端接电压基准源V_REF，第十四电阻R14的第二端接电源GND，第十五电阻R15的第一端接电源3.3V，第十五电阻R15的第二端接第一比较器U4的第1脚、接第十六电阻R16的第一端；将第十六电阻R16的第一端接入到FPGA或CPLD的I/O口。进一步的，一种用于检测过载或短路故障的检测电路的检测方法，进一步的，包括以下步骤：步骤1，通过采样电阻进行线路交变电流信号的采集；步骤2，将上述电流采集单元电路采集的放大交变电流信号通过耦合电容即第一电容C1输入到电流绝对值转换电路，从而将周期变化的交变电流信号转化为正半轴的“馒头波”信号；步骤3，将通过绝对值转转换电路的正“馒头波”信号通过第十二电阻R12输入到过载或短路阈值比较单元电路；步骤4，通过采集FPGA或CPLD的I/O端口电平的变化情况，以此来判别线路是否发生过载或短路故障。进一步的，步骤4中，采用了计数输入到PGA或CPLD的I/O口电平由高到低的次数和低电平连续维持的时间来甄别线路是否过载或短路故障。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：本专利技术通过功率电路的电流采集电路将流过功率回路的电流进行取样放大之后通过绝对值转换电路，将正负半轴的交流信号转化为正半轴的“馒头波”信号，之后输入到过载或短路阈值比较电路进行甄别比较。该方法利用了交流信号在上升正半轴或下降负半轴的时候有效值等于瞬时值的时刻，充分利用该时刻的瞬时值作为有效值来甄别过载或短路故障，甄别时间上超前利用电流半周期或一周期内计算交流有效值的方法。使得交流固态功率控制器的过载或短路保护更为及时准确。本专利技术电路简单紧凑、转化效率高，可操作性简单，实施性强，易于实现，检测效率高，防止误触发。附图说明图1是本专利技术一实施例的交变电流功率输入及交变电流值采集电路结构示意图。图2是本专利技术一实施例的交变电流绝对值电路结构示意图。图3是本专利技术一实施例的交变电流值的瞬时值与有效值转换之间的转换关系。图4是本专利技术一实施例的电流过载或短路保护阈值设置电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术作详细说明。一种用于检测过载或短路故障的检测电路，包括电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路；电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路依次连接，通过功率电路的电流采集电路将流过功率回路的电流进行取样放大之后通过绝对值转换电路，将正负半轴的交流信号转化为正半轴的“馒头波”信号，之后输入到过载或短路阈值比较电路进行甄别比较。电流采集电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和差分运算放大器U1；第二电阻R2的第一端接第一电阻R1上端，第三电阻R2的一端接第一电阻R1的下端，第二电阻R2的第二端接差分运算放大器U1的第3脚，第三电阻R3的第二端接接差分运算放大器的U1的第2脚，第四电阻R4的第一端接差分运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测过载或短路故障的检测电路，其特征在于，包括电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路；电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路依次连接，通过功率电路的电流采集电路将流过功率回路的电流进行取样放大之后通过绝对值转换电路，将正负半轴的交流信号转化为正半轴的“馒头波”信号，之后输入到过载或短路阈值比较电路进行甄别比较。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于检测过载或短路故障的检测电路，其特征在于，包括电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路；电流采集电路、绝对值转换电路和过载或电路阈值检测电路依次连接，通过功率电路的电流采集电路将流过功率回路的电流进行取样放大之后通过绝对值转换电路，将正负半轴的交流信号转化为正半轴的“馒头波”信号，之后输入到过载或短路阈值比较电路进行甄别比较。


2.根据权利要求1所述的一种用于检测过载或短路故障的检测电路，其特征在于，电流采集电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和差分运算放大器U1；第二电阻R2的第一端接第一电阻R1上端，第三电阻R2的一端接第一电阻R1的下端，第二电阻R2的第二端接差分运算放大器U1的第3脚，第三电阻R3的第二端接接差分运算放大器的U1的第2脚，第四电阻R4的第一端接差分运算放大器U1的第1脚，第四电阻R4的第二端接差分运算放大器U1的第8脚，差分运算放大器U1的第5脚接电源GND，差分运算放大器U1的第4脚接电源+15V，差分运算放大器U1的第4脚接电源-15V，差分运算放大器U1的第6脚接所述第四电容C4的第一端，第五电阻R5的第二端接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接电源GND，第二电容C2的第一端接所述差分运算放大器U1的第7脚，第二电容C2的第二端接电源GND，第三电容C3的第一端接所述差分运算放大器U1的第4脚；第一电容C1的第一端接绝对值转换电路。


3.根据权利要求2所述的一种用于检测过载或短路故障的检测电路，其特征在于，绝对值转换电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一二极管D1、第二二极管D2、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3；第一电容C1的第一端接绝对值转换电路第六电阻R6的第二端；第六电阻R6的第一端接第七电阻R7的第二端、接第十一电阻R11的第二端、接第三运算放大器U3的第2脚；第七电阻R7的第一端接第八电阻R8的第二端、接第一二极管D1的第一端阳极；第八电阻R8的第一端接第九电阻R9的第二端、接第二运算放大器U2的第2脚；第九电阻R9...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大龙，严桂荣，宋小超，马立伟，张丞，钟豪，罗洋，
申请(专利权)人：汉中一零一航空电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61