漏電保護裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型的實施例提出一種漏電保護裝置，包括主回路和控制回路，其中所述主回路包括半波和全波相結合的整流電路，所述整流電路的輸入連接至供電電源，并且所述整流電路的輸出連接至執行元件，所述整流電路對所述供電回路的三相電壓進行整流以使得整流后的電壓具有過零點。
【專利說明】漏電保護裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型的實施例涉及漏電保護裝置，更具體地涉及一種提供用于三相的漏電 保護裝置。

【背景技術】
[0002] 漏電保護器用以減少了人身觸電和電器設備的漏電事故。電氣設備漏電時，將呈 現異常的電流或電壓信號，漏電保護器通過檢測、處理此異常電流或電壓信號，促使執行機 構動作。國內外漏電保護器的研究和應用均以電流型漏電保護器為主導地位。
[0003] 電流型漏電保護器是以電路中零序電流的一部分（通常稱為殘余電流）作為動作 信號，且多以電子元件作為中間機構，靈敏度高，功能齊全，因此這種保護裝置得到越來越 廣泛的應用。電流型漏電保護器的構成分四部分：檢測元件、中間環節、執行機構以及試驗 裝直。
[0004] 檢測元件可以說是一個零序電流互感器。被保護的相線、中性線穿過環形鐵心，構 成了互感器的一次線圈Ν1，纏繞在環形鐵芯上的繞組構成了互感器的二次線圈Ν2,如果沒 有漏電發生，這時流過相線、中性線的電流向量和等于零，因此在Ν2上也不能產生相應的 感應電動勢。如果發生了漏電，相線、中性線的電流向量和不等于零，就使Ν2上產生感應電 動勢，這個信號就會被送到中間環節進行進一步的處理。
[0005] 中間環節通常包括放大器、比較器、脫扣器，當中間環節為電子式時，中間環節還 要輔助電源來提供電子電路工作所需的電源。中間環節的作用就是對來自零序互感器的漏 電信號進行放大和處理，并輸出到執行機構。
[0006] 該結構用于接收中間環節的指令信號，實施動作，自動切斷故障處的電源。
[0007] 由于漏電保護器是一個保護裝置，因此應定期檢查其是否完好、可靠。試驗裝置就 是通過試驗按鈕和限流電阻的串聯，模擬漏電路徑，以檢查裝置能否正常動作。
[0008] 現有的漏電保護裝置主要用于單相漏電，即僅連接1根火線和1根零線，僅能檢測 供電系統的其中一相。而國家提出了新的技術標準，要求對三相同時進行保護。 實用新型內容
[0009] 針對現有技術中存在的問題，本實用新型的實施例提出了一種漏電保護裝置，其 特征在于，包括主回路和控制回路，其中所述主回路包括整流電路以及執行元件，所述整流 電路包括半波整流電路和全波整流電路，所述整流電路的輸入連接至供電電源，并且所述 整流電路的輸出連接至所述執行元件，所述整流電路被配置成通過對所述供電電源的三相 電壓進行整流，以使整流后的電壓具有過零點。
[0010] 在一個實施例中，所述主回路還包括降壓回路，所述降壓回路被配置成對所述整 流后的電壓進行降壓，并將降壓后的電壓提供給所述控制回路，作為所述控制回路的電源。
[0011] 在一個實施例中，所述降壓回路包括兩級降壓電路。
[0012] 在一個實施例中，所述兩級電壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)降壓電路 以及阻容分壓電路。
[0013] 在一個實施例中，所述IGBT降壓電路包括IGBT調整管以及與所述IGBT調整管串 聯連接的穩壓二極管。
[0014] 在一個實施例中，所述執行元件包括脫扣線圈，并且所述執行元件的另一端連接 至降壓回路，所述脫扣線圈在漏電時脫扣，在其它情況下用作控制回路電源電感器。
[0015] 在一個實施例中，所述主電路還包括連接在所述執行元件與所述降壓電路之間的 二極管，所述二極管被配置成防止所述整流后的電壓過零后電流反向。
[0016] 在一個實施例中，所述控制回路包括晶閘管，所述晶閘管被配置成控制所述執行 元件。
[0017] 在一個實施例中，所述晶閘管的一端連接至所述執行元件，并且所述晶閘管的另 一端連接至阻容電路。
[0018] 在一個實施例中，所述阻容電路包括并聯連接的電阻器和電容器，所述阻容電路 的一端連接至所述晶閘管，另一端連接至地，此電路可以加速執行元件關斷。
[0019] 本實用新型的實施例所提出的技術方案具有設計簡單，低成本，開發周期短、容易 實現、造價低廉、可靠性高、耐用性久等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 當結合附圖閱讀下文對示范性實施方式的詳細描述時，這些以及其他目的、特征 和優點將變得顯而易見，在附圖中：
[0021] 圖1示出了根據本實用新型的一個實施例的漏電保護裝置的結構示意圖；
[0022] 圖2示出了根據本實用新型的一個實施例的整流電路的電路圖；
[0023] 圖3示出了根據本實用新型的一個實施例的晶閘管與阻容電路的電路圖；
[0024] 圖4示出了根據本實用新型的一個實施例的實測的整流后的電壓波形；
[0025] 圖5示出了根據本實用新型的另一個實施例的實測的整流后的電壓波形；
[0026] 圖6示出了根據本實用新型的又一個實施例的實測的整流后的電壓波形。

【具體實施方式】
[0027] 下面將結合附圖來詳細描述本實用新型的一些實施例。
[0028] 圖1示出了根據本實用新型的一個實施例的漏電保護裝置的結構示意圖。
[0029] 如圖所示，該漏電保護裝置包括主回路和控制回路，主回路與電源三相電壓連接， 其中所述主回路包括整流電路，執行元件。該整流電路采用半波整流和全波整流相結合的 方式，所述整流電路的輸入連接至供電電源，并且所述整流電路的輸出連接至執行元件，該 整流電路對所述供電回路的三相電壓進行整流。
[0030] 通常對三相電壓整流采用全波整流的方式，在三相全波整流的情況下整流后的電 壓基本都為正值，即沒有過零點。而本實用新型所采用的全波整流與半波整流相結合的方 式可以使整流后的電壓具有過零點，從而可以利用該過零點采用更簡單的方式對執行元件 進行控制。
[0031] 在采用全波整流與半波整流相結合的方式進行整流的情況下，可以保證任何一相 有電就有整流電流輸出，從而可以對三相電源的任何一相的漏電情況進行保護。
[0032] 在一個實施例中，該主回路進一步包括降壓回路，該降壓回路用于對所述整流后 的電壓進行降壓，并將降壓后的電壓提供給所述控制回路作為所述控制回路的電源。通常 整流后的電壓為400-500V，而控制回路的電源電壓為5V，因此通過降壓回路對整流后的電 壓進行降壓并提供至控制回路。
[0033] 在一個實施例中，降壓回路包括IGBT降壓電路以及阻容分壓電路。其中IGBT降 壓電路包括IGBT調整管和穩壓二極管。IGBT降壓電路為最簡潔的降壓電路，但在漏電檢測 電路中很少使用該降壓電路。本實用新型中引入IGBT降壓電路簡化了電路設計。
[0034] 阻容分壓電路對通過IGBT斬波降壓電路降壓之后的電壓進一步進行降壓，以提 供5V的電源。采用IGBT斬波降壓電路與阻容分壓電路相結合的兩級降壓電路可以提高電 路的穩定性，以提供控制回路的電源的穩定電壓。
[0035] 在一些實施例中，降壓回路進一步包括緩沖電路。在諸如IGBT的電力電子功率器 件的應用電路中，通常需要設置緩沖電路，即吸收電路。電路中電力電子功率器件的損壞， 一般是因為器件在開關過程中承受過大的di/dt、dv/dt或瞬時功率沖擊，緩沖電路可以改 變器件的開關軌跡，從而控制各種瞬態的過電壓以降低器件開關損耗來確保器件的安全。 在一個實施例中，該緩沖電路為阻容緩沖電路。
[0036] 在一個實施例中，所述執行元件的一端連接至所述整流電路的輸出，并且另一端 連接至降壓回路。執行元件進一步包括脫扣線圈，將該執行元件放置在整流電路與降壓回 路之間，使得執行元件的脫扣線圈僅在漏電時動作，而系統正常運行的情況下作用為串聯 的電感器以起到限流穩壓的作用，這種設計降低了線路成本并提高了可靠性。
[0037] 在一個實施例中，在所述執行元件與所述降壓電路之間進一步包括二極管以防止 整流后的電壓過零后電流反向，從而確保整流后的電壓均為正值。
[0038] 此外，在另一個實施例中，控制回路包括晶閘管以用于控制所述執行元件。由于晶 閘管具有以下特性：承受反向陽極電壓時，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷 狀態；承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通；晶閘管在導 通情況下，當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，晶閘管關斷。
[0039] 由于通過整流電路整流后的電壓具有過零點，因此可以利用晶閘管在過零點關斷 的特性來對執行元件進行控制。并且相比于其他電力電子功率器件，晶閘管造價低廉，使用 簡單。因此使用晶閘管控制執行元件可以實現電壓過零自然關斷，成本較低。
[0040] 在一個實施例中，晶閘管的一端連接至阻容電路，該阻容電路包括并聯連接的電 阻器和電容器。所述阻容電路的一端連接至晶體管，另一端連接至地。由于電路中器件的 相互作用的影響，如果在波形過零點晶閘管關斷可能導致不可靠，諸如在0. IV等接近于過 零點的情況下。因此采用阻容電路將晶閘管的陰極電位抬高，因此可以實現在過零點之前 提前關斷即加速關斷。從而以最低成本提高了可靠性。
[0041] 圖2示出了根據本實用新型的一個實施例的整流電路的電路圖。該整流電路包括 6個二極管，Dl、D2、D3、D4、D5和D6。其中Dl、D2、D3和D4構成了全波整流電路，D5和D6 相當于半波整流電路。該整流電路連接供電電源的三相A、B、C以及零線N。該整流電路 將全波整流與半波整流相結合，可以在單相漏電檢測電路的基礎上增加很少的元件即可實 現，而不需要對單相漏電檢測電路進行大幅度修改。
[0042] 圖3示出了根據本實用新型的一個實施例的晶閘管與阻容電路的電路圖。如圖所 示，T1為晶閘管，R1為電阻器，Cl為電容器。其中晶閘管的一端連接至漏電保護電路的執 行元件，并且晶閘管的另一端連接至阻容電路。
[0043] 在圖3所示出的實施例中，阻容回路由并聯連接的電阻器R1和電容器C1構成，阻 容電路的一端連接至晶體管，另一端連接至地。該阻容回路可以實現在過零點之前提前關 斷晶閘管T1即加速關斷。
[0044] 圖4示出了根據本實用新型的一個實施例的實測的整流后的電壓波形。如該波形 示出，為供電電源三相均有電的情況下的整流波形，可以明確看出整流后的電壓具有過零 點。
[0045] 圖5示出了根據本實用新型的另一個實施例的實測的整流后的電壓波形。如該波 形示出，為供電電源僅一相有電的情況下的整流波形，可以明確看出整流后的電壓具有過 零點，并且該過零時間持續較長，并且沒有反向電壓出現。
[0046] 圖6示出了根據本實用新型的又一個實施例的實測的整流后的電壓波形。如該波 形示出，為供電電源兩相有電的情況下的整流波形，可以明確看出整流后的電壓具有過零 點。
[0047] 通過圖3-圖5可以看出，整流后的電壓均有過零點，并且該整流電路可以適用于 僅一相有電、兩相有電以及三相均有電的情況。
[0048] 在對電源電壓進行整流以得到具有過零點的整流電壓之后，利用晶閘管的關斷特 性對執行元件進行控制，可以簡單有效地實現三相電源任一相的漏電檢測功能。
[0049] 本實用新型的實施例具有低成本、設計簡單、可靠性高的優點，并且該漏電保護所 使用的方案可以方便地推廣于同類系列產品中。
[0050] 應當注意，為了使本實用新型的實施例更容易理解，上面的描述省略了對于本領 域的技術人員來說是公知的、并且對于本實用新型的實施例的實現可能是必需的更具體的 一些技術細節。
[0051] 盡管已經公開了本實用新型的特定實施方式，但本領域技術人員將理解可針對特 定的實施方式做出改變而不會偏離本實用新型的精神和范圍。因此，本實用新型不限于特 定的實施方式，并且所附權利要求包含本實用新型范圍內的任何和所有這樣的應用、修改 和實施。
【權利要求】
1. 一種漏電保護裝置，其特征在于，包括主回路和控制回路，其中所述主回路包括整流 電路以及執行元件，所述整流電路包括半波整流電路和全波整流電路，所述整流電路的輸 入連接至供電電源，并且所述整流電路的輸出連接至所述執行元件，所述整流電路被配置 成通過對所述供電電源的三相電壓進行整流，以使整流后的電壓具有過零點。
2. 根據權利要求1所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述主回路還包括降壓回路，所 述降壓回路被配置成對所述整流后的電壓進行降壓，并將降壓后的電壓提供給所述控制回 路，作為所述控制回路的電源。
3. 根據權利要求2所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述降壓回路包括兩級降壓電 路。
4. 根據權利要求3所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述兩級電壓電路包括絕緣柵 雙極型晶體管降壓電路以及阻容分壓電路。
5. 根據權利要求4所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述絕緣柵雙極型晶體管降壓 電路包括絕緣柵雙極型晶體管調整管以及與所述絕緣柵雙極型晶體管調整管串聯連接的 穩壓二極管。
6. 根據權利要求1所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述執行元件包括脫扣線圈，并 且所述執行元件的另一端連接至降壓回路，所述脫扣線圈在漏電時脫扣，在其它情況下用 作控制回路電源電感器。
7. 根據權利要求6所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述主電路還包括連接在所述 執行元件與所述降壓電路之間的二極管，所述二極管被配置成防止所述整流后的電壓過零 后電流反向。
8. 根據權利要求1所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述控制回路包括晶閘管，所述 晶閘管被配置成控制所述執行元件。
9. 根據權利要求8所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述晶閘管的一端連接至所述 執行元件，并且所述晶閘管的另一端連接至阻容電路。
10. 根據權利要求9所述的漏電保護裝置，其特征在于，所述阻容電路包括并聯連接的 電阻器和電容器，所述阻容電路的一端連接至所述晶閘管，另一端連接至地。
【文檔編號】H02H3/34GK203839921SQ201420249927
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】李祎博, 杜振明, 劉向東 申請人:施耐德電氣工業公司