【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电路保护，特别是涉及电气防火限流式保护器。
技术介绍
1、电气防火限流式保护器（current limiting protector for electric fireprevention，简称clp）是一种基于大功率半导体功率器件，利用其纳秒级开关速度、开启关闭时无飞弧特点而发展的固态开关，用于防止电气设备过载、短路、过压等故障造成火灾的安全装置。它的主要工作原理是通过限制电流的大小，保护电气设备不受过载短路电流的损害，并在出现故障时快速切断电路且无电气火花产生，防止火灾发生。
2、如图1、图2所示，电气防火限流式保护器（clp）通常包括电流互感器（ct）、控制器（mcu）、开关驱动电路、固态开关（q1、q2、q3、q4、q5、q6…qm、以及qn）。固态开关两两背靠背串联组成开关单元，通过多个开关单元并联实现能够通断大电流的开关组，开关组和负载rl串联在火线l和零线n之间。吸收回路与开关组并联，通过阻容和压敏、tvs等器件吸收在开启和关闭瞬间产生的过电压。
3、电气防火限流式保护器通过电流互感器（ct）采集电流参数（current_sig），电流参数（current_sig）供mcu计算判断是否正常、过载、短路。电气防火限流式保护器通过剩余电流互感器（rct）采集漏电参数（residual_cur_sig），漏电参数（residual_cur_sig）供mcu计算判断漏电是否超过限值。电气防火限流式保护器通过电压互感器（pt）采集电压参数（voltage_sig），电压参数（voltag
4、使用现有的电气防火限流式保护器，如果遇到升速快而强烈的冲击电流，控制器可能无法及时关断固态开关，导致固态开关损坏。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电气防火限流式保护器及其控制方法，用于解决现有技术中电气防火限流式保护器的固态开关容易被冲击电流损坏的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电气防火限流式保护器，所述电气防火限流式保护器包括电流检测电路、负压驱动电路，以及固态开关，所述固态开关用于与负载串联在三相交流系统的两交流供电线之间；
3、所述电流检测电路包括信号转换电路、第一参考电压源、比较电路以及第一驱动电路，所述信号转换电路用于将所述交流供电线的线电流信号转换为第一电压信号，所述第一参考电压源用于输出第一参考电压，所述比较电路用于比较所述第一电压信号和所述第一参考电压的大小并输出所述第一电平信号；
4、所述负压驱动电路包括第一直流电压源、分压电路以及隔离式栅极驱动器，所述第一直流电压源的用于输出第一直流电压，所述分压电路用于将所述第一直流电压分压得到第二直流电压和第三直流电压，且所述第二直流电压大于所述第三直流电压，所述第二直流电压接入所述隔离式栅极驱动器的电源供电端，所述第三直流电压接入所述固态开关的源极，所述隔离式栅极驱动器的输出端连接所述固态开关的栅极，所述比较电路的输出端连接所述隔离式栅极驱动器的输入端，所述隔离式栅极驱动器根据所述第一电平信号在所述固态开关的栅极输出第二电平信号，所述第三直流电压和所述第二电平信号的差值为所述固态开关的栅源电压。
5、优选地，所述固态开关包括n沟道功率场效应晶体管或n沟道绝缘栅双极型晶体管。
6、优选地，所述信号转换电路包括电流互感器、第一电阻以及第二参考电压源，所述电流互感器的一次线圈连接于所述交流供电线，所述一次线圈中的电流信号为所述线电流信号，所述电流互感器的二次线圈与所述第一电阻并联，所述第一电阻两端的电压为第一交流电压，所述第一电阻具有第一端和第二端，所述第一端连接所述第二参考电压源，所述第二端输出所述第一电压信号。
7、优选地，所述第一参考电压源包括依次串联的第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、所述第一参考电压源包括依次串联的第二直流电压源、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻，所述第一分压电阻连接于所述第二直流电压源的正极，所述第三分压电阻连接于所述第二直流电压源的负极；
8、所述第一参考电压包括第一上限电压和第一下限电压，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间的节点输出所述第一上限电压，所述第二分压电阻和所述第三分压电阻之间的节点输出所述第一下限电压；
9、所述比较电路包括第一比较器、第二比较器、第一二极管、第二二极管、pnp型三极管以及第三直流电压源，所述第一上限电压输入所述第一比较器的同相输入端，所述第一电压信号输入所述第一比较器的反相输入端，所述第一电压信号还输入所述第二比较器的同相输入端，所述第一下限电压输入所述第二比较器的反相输入端，所述第一比较器的输出端连接所述第一二极管的阴极，所述第二比较器的输出端连接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极均连接至所述pnp型三极管的基极，所述pnp型三极管的发射极连接所述第三直流电压源的正极，所述pnp型三极管的集电极输出所述第一电平信号。
10、优选地，所述电气防火限流式保护器还包括前置驱动电路，所述前置驱动电路连接在所述电流检测电路和所述负压驱动电路之间，所述前置驱动电路包括第四直流电压源、第三电阻、第四电阻、第五电阻、以及可控硅，所述第三电阻的第一端连接所述第四直流电压源的正极，所述第三电阻的第一端连接所述可控硅的阳极，所述第五电阻的第一端连接所述可控硅的阴极，所述第五电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端连接所述可控硅的门极，所述第四电阻的第二端用于接收所述第一电平信号，所述可控硅的阳极连接所述隔离式栅极驱动器的输入端。
11、优选地，所述第一直流电压源包括隔离式dcdc转换器、第四电容以及第五电容，所述第四电容和所述第五电容为电解电容，所述第四电容并联于所述隔离式dcdc转换器的输入端，所述第五电容并联于所述隔离式dcdc转换器的输出端，所述隔离式dcdc转换器的输出端用于输出所述第一直流电压。
12、优选地，所述分压电路包括第一限流电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第六电容、第七电容、第八电容以及第九电容，第一限流电阻的第一端连接所述第一直流电压源的输出端正极，第一限流电阻的第二端连接所述第一稳压二极管的阴极，所述第一稳压二极管的阳极连接所述第二稳压二极管的阴极，所述第二稳压二极管的阳极连接所述第一直流电压源的输出端负极，所述第六电容和所述第七电容并联于所述第一稳压二极管的两端，所述第八电容和所述第九电容并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电气防火限流式保护器，其特征在于，所述电气防火限流式保护器包括电流检测电路、负压驱动电路，以及固态开关，所述固态开关用于与负载串联在三相交流系统的两交流供电线之间；
2.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述固态开关包括N沟道功率场效应晶体管或N沟道绝缘栅双极型晶体管。
3.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述信号转换电路包括电流互感器、第一电阻以及第二参考电压源，所述电流互感器的一次线圈连接于所述交流供电线，所述一次线圈中的电流信号为所述线电流信号，所述电流互感器的二次线圈与所述第一电阻并联，所述第一电阻两端的电压为第一交流电压，所述第一电阻具有第一端和第二端，所述第一端连接所述第二参考电压源，所述第二端输出所述第一电压信号。
4.根据权利要求3所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述第一参考电压源包括依次串联的第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、所述第一参考电压源包括依次串联的第二直流电压源、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻，所述第一分压电阻连接于所述第二直流电压源的正极
5.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述电气防火限流式保护器还包括前置驱动电路，所述前置驱动电路连接在所述电流检测电路和所述负压驱动电路之间，所述前置驱动电路包括第四直流电压源、第三电阻、第四电阻、第五电阻、以及可控硅，所述第三电阻的第一端连接所述第四直流电压源的正极，所述第三电阻的第一端连接所述可控硅的阳极，所述第五电阻的第一端连接所述可控硅的阴极，所述第五电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端连接所述可控硅的门极，所述第四电阻的第二端用于接收所述第一电平信号，所述可控硅的阳极连接所述隔离式栅极驱动器的输入端。
6.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述第一直流电压源包括隔离式DCDC转换器、第四电容以及第五电容，所述第四电容和所述第五电容为电解电容，所述第四电容并联于所述隔离式DCDC转换器的输入端，所述第五电容并联于所述隔离式DCDC转换器的输出端，所述隔离式DCDC转换器的输出端用于输出所述第一直流电压。
7.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述分压电路包括第一限流电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第六电容、第七电容、第八电容以及第九电容，第一限流电阻的第一端连接所述第一直流电压源的输出端正极，第一限流电阻的第二端连接所述第一稳压二极管的阴极，所述第一稳压二极管的阳极连接所述第二稳压二极管的阴极，所述第二稳压二极管的阳极连接所述第一直流电压源的输出端负极，所述第六电容和所述第七电容并联于所述第一稳压二极管的两端，所述第八电容和所述第九电容并联于所述第二稳压二极管的两端，所述第一稳压二极管的阴极输出所述第二直流电压，所述第二稳压二极管的阴极输出所述第三直流电压。
8.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述固态开关包括第一固态开关、第二固态开关、第三固态开关、第四固态开关、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、以及第十二电阻，所述第一固态开关、所述第二固态开关、所述第三固态开关以及所述第四固态开关均为N沟道增强型功率场效应管，所述第一固态开关的源极连接所述第二固态开关的源极，所述第三固态开关的源极连接所述第四固态开关的源极，所述第九电阻连接在所述第一固态开关的源极和栅极之间，所述第十电阻连接在所述第二固态开关的源极和栅极之间，所述第十一电阻连接在所述第三固态开关的源极和栅极之间，所述第十二电阻连接在所述第四固态开关的源极和栅极之间，所述负压驱动电路还包括第六限流电阻、第六限流电阻、第七限流电阻、第八限流电阻以及第九限流电阻，所述第六限流电阻的第一端连接所述第一固态开关的栅极，所述第六限流电阻的第二端用于接收所述第三直流电压，所述第七限流电阻的第一端连接所述第二固态开关的栅极，所述第七限流电阻的第二端用于接收所述第三直流电压，所述第八限流电阻的第一端连接所述第三固态开关的栅极，所述第八限流电阻的第二端用于接收所述第三直流电压，所述第九限流电阻的第一端连接所述第四固态开关的栅极，所述第九限流电阻的第二端用于接收所述第三直流电压。
9.一种电气防火限流式保护器，所述电气防火限流式保护器包括权利要求1至权利要求8中任一项所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述电气防火限流式保护器还包括控制器MCU，所述控制器MCU的输入端连接所述电流检测电路，以获得所述线电流信号，所述控制器MCU的输出端连接所述隔离式栅极驱动器，以控制所述固态开关。
10.一...
【技术特征摘要】
1.一种电气防火限流式保护器，其特征在于，所述电气防火限流式保护器包括电流检测电路、负压驱动电路，以及固态开关，所述固态开关用于与负载串联在三相交流系统的两交流供电线之间；
2.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述固态开关包括n沟道功率场效应晶体管或n沟道绝缘栅双极型晶体管。
3.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述信号转换电路包括电流互感器、第一电阻以及第二参考电压源，所述电流互感器的一次线圈连接于所述交流供电线，所述一次线圈中的电流信号为所述线电流信号，所述电流互感器的二次线圈与所述第一电阻并联，所述第一电阻两端的电压为第一交流电压，所述第一电阻具有第一端和第二端，所述第一端连接所述第二参考电压源，所述第二端输出所述第一电压信号。
4.根据权利要求3所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述第一参考电压源包括依次串联的第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、所述第一参考电压源包括依次串联的第二直流电压源、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻，所述第一分压电阻连接于所述第二直流电压源的正极，所述第三分压电阻连接于所述第二直流电压源的负极；
5.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述电气防火限流式保护器还包括前置驱动电路，所述前置驱动电路连接在所述电流检测电路和所述负压驱动电路之间，所述前置驱动电路包括第四直流电压源、第三电阻、第四电阻、第五电阻、以及可控硅，所述第三电阻的第一端连接所述第四直流电压源的正极，所述第三电阻的第一端连接所述可控硅的阳极，所述第五电阻的第一端连接所述可控硅的阴极，所述第五电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端连接所述可控硅的门极，所述第四电阻的第二端用于接收所述第一电平信号，所述可控硅的阳极连接所述隔离式栅极驱动器的输入端。
6.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述第一直流电压源包括隔离式dcdc转换器、第四电容以及第五电容，所述第四电容和所述第五电容为电解电容，所述第四电容并联于所述隔离式dcdc转换器的输入端，所述第五电容并联于所述隔离式dcdc转换器的输出端，所述隔离式dcdc转换器的输出端用于输出所述第一直流电压。
7.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述分压电路包括第一限流电阻、第一稳压二极管、第二稳压...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金龙，李建模，彭雪闻，杨鹏，郎浦，
申请(专利权)人：乐清市中一电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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