[发明专利]数字电路断流器的倍频电路和频率平方电路

说明书

由约翰·J·多尔蒂（John·J·Dougherty）于1984年7月17日提交的美国专利申请第163，708号描述了应用大规模集成电路技术能够完全实现的数字电路断流器。此电路用数字方式执行过流判定和断流延时，是在与预先设定的电流值进行比较后实现的。此电路使用一峰值检测模/数转换器，其中复合的检测电路电流与数/模转换器的输出比较，同时一个固定的时钟脉冲又与该比较而得的输出相比较。由复合电流峰值控制的I²t数字值被用来量度流经保护电路的电流。

在工业应用中，当保护电路内测到峰值电流时，已经出现由电流波形畸变而产生的故障跳闸，那里畸变的电流波形的第五和第七谐波可加到峰值上，使峰值超过预设的长时和短时检测值，导致所谓的“有害跳闸”，造成生产量的损失。该电路必须单独测试以保证在电路电闸重新闭合和工业设备运行前实际上不存在故障电流。这个措施在易引起正弦波畸变的、用大容量网校正功率因素的输电和配电系统中已较为普遍使用。使用高容量感应负载，诸如大感应炉时，检测电流波形谐变，使第七谐波叠加到峰电流值上从而产生明显的过流状态。但其时真正的均方根（RMS）电流值尚在可接受的限度以内。现已确认，如果测得的是电流RMS而不是象现在大多数工业供电电路中定制的峰值，那么电流波形畸变就不是一个问题。RMS值检测还较现实地评估了供电总线的实际热效应，因为这些总线是受保护电路中的电路中断设备保护的。

因此，本发明提出了一个电路保护用的数字电路断流器，在此数字电路中连续进行着RMS值计算，以度量流经保护电路的复合电流。

数字过流保护作用系来自其频率与模拟电流信号振幅的平方成正比的电流脉冲流，在规定的时间内累计平方了的电流值，从而确定一个均方根值。

图1是本发明的倍频电路的框图;

图2是在图1电路内产生的频率脉冲的计时图的图示;

图3是本发明的频率平方电路的框图;

图4是本发明的倍频交流电路框图;

图5是本发明的频率平方交流电路框图;

图6是本发明RMS值保护电路框图;

图7是本发明的功率计算电路框图;

图8是本发明的RMS值计算电路框图;

图9是本发明的四位RMS值计算电路框图;

图10是本发明的多位RMS值计算电路框图。