[发明专利]一种基于微控制器实现的固态功率控制器

说明书

技术领域

本发明涉及微控制器实现的固态功率控制器，属电力电子与电工技术领域。

背景技术

配电领域一般采用电磁继电器或者固体继电器实现开关控制，配合熔断器实现线路电流过载保护。过载情况下熔断器热量积累使其自身导体温度升高，达到熔点后，熔断导体材料，断开线路起到保护作用。熔断时间取决于线路过载电流的大小，过载电流越大，熔断速度越快。熔断器熔断后，只有通过更换完好熔断器才能再次恢复导通。本发明固态功率控制器基于微控制器实现电子式的反时限跳闸保护，可以将开关控制、熔断保护的功能集成，同时具有跳闸保护复位再导通、线路状态监测的特点。

发明内容

本发明技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于微控制器实现的固态功率控制器，具有保护参数更改性、过载跳闸保护的特点，大大提高系统过载保护的有效性。

本发明的技术解决方案：一种基于微控制器实现的固态功率控制器包括：信号隔离电路、隔离电源、微控制器、AD模数转换器、放大器、比较器、驱动电路、检测电阻和功率MOSFET；隔离电源接收外部5V供电后产生内部隔离5V、10V电源，为整个控制器供电；外部控制命令经过信号隔离电路产生隔离信号送到微控制器，微控制器根据隔离信号的控制命令控制驱动电路，驱动电路接收到驱动导通命令后驱动功率MOSFET导通，线路电流经过检测电阻至负载，负载得到配电；线路电流在检测电阻上的电流压降经放大器调理放大分别进入比较器与AD模数转换器；负载电流达到短路状态时，调理后的电流信号引起比较器翻转，形成瞬时跳闸信号，微控制器接收此状态后立即关断功率MOSFET；负载电流过载尚未达短路状态时，微控制器接收AD模数转换后的电流信号，微控制器内部的软件跳闸算法进行反时限热量积累运算，得到热量结果，将所述热量结果与设定的参考值比较，当达到保护限值时，微控制器立即输出信号通过驱动电路控制关断功率MOSFET输出；负载电流负载在额定值及以下，根据控制器命令控制功率MOSFET输出导通或者关断；微控制器根据负载电流值大小、是否处于跳闸状态，指示相应的状态，经过信号隔离电路对外输出；

所述软件跳闸算法进行反时限热量积累的运算公式为：

VA(n)=TT+RC[Iw2(n)R+RCTVA(n-1)]]]>

其中：T为采样时间，R为算法模型中的电阻，C为算法模型中的电容，V_A(n)为第n次热量积累值，I_w(n)为第n次采样线路电流。

所述微控制器能够通过协议设计以总线串行通信方式工作；所述软件程序中的跳闸时间参数R、C能够通过通信指令在线更改，以实现更改固态功率控制器的线路功率等级。

本发明与传统配电开关、熔断器相比的优点在于：

(1)本发明实现配电开关控制，并且可以监测开关跳闸状态、监测负载线路中电流的大小；

(2)本发明实现了软件跳闸算法实现反时限跳闸保护曲线，具有熔断器反时限跳闸功能，并且可以根据情况实现线路复位，不需要更换线路保护器件；

(3)本发明可以在线更新微控制器内部跳闸保护参数，从而实现不同额定电流的跳闸保护或者跳闸时间的更新；

(4)本发明基于电子元器件及微控制器内部程序，大大提高跳闸保护曲线精确度、一致性；

(5)所述的软件跳闸算法是基于线路电流平方后的电流源对RC并联电路充电，充电电压与参考电压比较。负载过流时会产生跳闸信号。

附图说明

图1是本发明电路原理图；