弧光保护电路及螺杆式压力能发电机.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021069186.3 (22)申请日 2020.06.11 (73)专利权人 长沙新奥燃气有限公司 地址 410200 湖南省长沙市望城区普瑞东 路8号 (72)发明人 胡唐超毛恩果李斌陈艳萍 (74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001 代理人 周咏米中业 (51)Int.Cl. H02H 7/06(2006.01) H02H 9/08(2006.01) (54)实用新型名称 弧光保护电路及螺杆式压力能发电机 (57)摘要 本实用新型公开了一种。

2、弧光保护电路， 包括 电源模块、 电流检测模块、 电流检测信号处理模 块、 弧光传感器模块、 弧光检测信号处理模块、 烟 雾传感器模块、 隔离传输模块、 控制器模块、 存储 模块、 输出驱动模块和通信模块； 电源模块供电； 电流检测模块检测电流信号并上传； 电流检测信 号处理模块处理信号并上传； 弧光传感器模块检 测弧光信号并上传； 弧光检测信号处理模块处理 信号并上传； 烟雾传感器模块检测烟雾并上传； 隔离传输模块隔离信号； 控制器模块控制电路工 作； 存储模块存储数据； 输出驱动模块输出驱动 信号； 通信模块通信。 本实用新型还公开一种包 括所述弧光保护电路的螺杆式压力能发电机。 本 实用。

3、新型能可靠性高、 实用性好、 响应速度快且 简单方便。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 212183110 U 2020.12.18 CN 212183110 U 1.一种弧光保护电路， 其特征在于包括电源模块、 电流检测模块、 电流检测信号处理模 块、 弧光传感器模块、 弧光检测信号处理模块、 烟雾传感器模块、 隔离传输模块、 控制器模 块、 存储模块、 输出驱动模块和通信模块； 电流检测模块与电流检测信号处理模块串接； 弧 光传感器模块与弧光检测信号处理模块串接； 电流检测信号处理模块、 弧光检测信号处理 模块和烟雾传感器模块的输出端均连接隔离传输模块的输入端， 隔离传输模块的。

4、输出端连 接控制器模块； 存储模块、 输出驱动模块和通信模块均与控制器模块连接； 电源模块给所述 弧光保护电路供电； 电流检测模块用于检测被测线的电流信号， 并将检测信号上传电流检 测信号处理模块； 电流检测信号处理模块将接收的电流检测信号进行滤波和放大后上传隔 离传输模块； 弧光传感器模块用于检测弧光信号， 并将检测信号上传弧光检测信号处理模 块； 弧光检测信号处理模块用于将接收的弧光检测信号进行滤波和放大后上传隔离传输模 块； 烟雾传感器模块用于检测烟雾信号， 并将检测信号上传隔离传输模块； 隔离传输模块用 于将接收的检测信号进行隔离， 并上传至控制器模块； 控制器模块用于控制所述弧光保护。

5、 电路工作； 存储模块用于存储所述弧光保护电路的工作数据； 输出驱动模块用于所述弧光 保护电路输出驱动信号并控制外部设备动作； 通信模块用于所述弧光保护电路与外部进行 数据通信。 2.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的电源模块为由型号为 TPS767D318的电源芯片构成的电路。 3.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的电流检测模块为由型号为 DHC05AB2的电流变换器构成的电路。 4.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的弧光传感器模块为由型号 为HG-05A的弧光传感器构成的电路。 5.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的烟。

6、雾传感器模块由型号为 MQ-2的烟雾传感器构成。 6.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的控制器模块为由型号为 TMS320F28335的控制器芯片构成的电路。 7.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的存储模块为由型号为 AT24C256的存储电路构成的电路。 8.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的输出驱动模块包括由型号 为ULN2804AG的驱动芯片构成的驱动电路和若干组继电器。 9.根据权利要求1所述的弧光保护电路， 其特征在于所述的通信模块为由型号为 MAX3485的通信芯片构成的电路。 10.一种螺杆式压力能发电机， 其特征在于包括了权。

7、利要求19之一所述的弧光保护电 路。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212183110 U 2 弧光保护电路及螺杆式压力能发电机 技术领域 0001 本实用新型属于天然气压力能发电技术领域， 具体涉及一种弧光保护电路及螺杆 式压力能发电机。 背景技术 0002 随着经济技术的发展和人们生活水平的提高， 天然气压力能发电已经逐步应用于 人们的生产和生活当中， 给人们的生产和生活带来了无尽的便利。 0003 在天然气压力能发电的推广初期， 因为螺杆式压力能发电机容量一般都比较小， 发电机都没有配置专门的保护。 随着天然气压力能发电项目的增多， 配套的发电机的容量 的也不断增大。 目前应用比较广。

8、泛的同步发电机单机容量1MW， 最大的单机可以做到5MW甚 至10MW。 但是， 螺杆式压力能发电机的保护却没有得到相应的重视。 以目前应用最多的1MW 机组为例， 发电机在绕组内部预埋了温度传感器， 发电机的各种故障通过温度继电器来切 除。 0004 螺杆式压力能发电机发生外部短路时， 会引起发电机内部绕组过流， 温度保护会 动作。 但温度保护动作慢， 即使切除故障， 绕组仍可能因过流而损坏。 如果绕组发生内部相 间短路、 相对地短路， 由于螺杆式压力能发电机中性点侧没有引出， 无法测量中性点的电 流， 所以无法配置差动保护， 电机绕组有可能烧毁。 0005 此外， 即使是小电流故障也能产生。

9、电弧， 当发生非金属性短路故障时， 故障电流可 能很小， 但如不及时切除故障， 完全可能发展成直接短路直至烧毁发电机。 实用新型内容 0006 本实用新型的目的之一在于提供一种可靠性高、 实用性好、 响应速度快且简单方 便的弧光保护电路。 0007 本实用新型的目的之二在于提供一种包括了上述弧光保护电路的螺杆式压力能 发电机。 0008 本实用新型提供的这种弧光保护电路， 包括电源模块、 电流检测模块、 电流检测信 号处理模块、 弧光传感器模块、 弧光检测信号处理模块、 烟雾传感器模块、 隔离传输模块、 控 制器模块、 存储模块、 输出驱动模块和通信模块； 电流检测模块与电流检测信号处理模块串。

10、 接； 弧光传感器模块与弧光检测信号处理模块串接； 电流检测信号处理模块、 弧光检测信号 处理模块和烟雾传感器模块的输出端均连接隔离传输模块的输入端， 隔离传输模块的输出 端连接控制器模块； 存储模块、 输出驱动模块和通信模块均与控制器模块连接； 电源模块给 所述弧光保护电路供电； 电流检测模块用于检测被测线的电流信号， 并将检测信号上传电 流检测信号处理模块； 电流检测信号处理模块将接收的电流检测信号进行滤波和放大后上 传隔离传输模块； 弧光传感器模块用于检测弧光信号， 并将检测信号上传弧光检测信号处 理模块； 弧光检测信号处理模块用于将接收的弧光检测信号进行滤波和放大后上传隔离传 输模块；。

11、 烟雾传感器模块用于检测烟雾信号， 并将检测信号上传隔离传输模块； 隔离传输模 说明书 1/4 页 3 CN 212183110 U 3 块用于将接收的检测信号进行隔离， 并上传至控制器模块； 控制器模块用于控制所述弧光 保护电路工作； 存储模块用于存储所述弧光保护电路的工作数据； 输出驱动模块用于所述 弧光保护电路输出驱动信号并控制外部设备动作； 通信模块用于所述弧光保护电路与外部 进行数据通信。 0009 所述的弧光保护电路还包括显示模块； 显示模块与控制器模块连接， 用于显示所 述弧光保护电路的工作数据。 0010 所述的电源模块为由型号为TPS767D318的电源芯片构成的电路。 00。

12、11 所述的电流检测模块为由型号为DHC05AB2的电流变换器构成的电路。 0012 所述的电流检测信号处理模块包括由运算放大器构成的放大电路和由运算放大 器构成的电压跟随器电路。 0013 所述的弧光传感器模块为由型号为HG-05A的弧光传感器构成的电路。 0014 所述的弧光检测信号处理模块为由运算放大器构成的放大电路。 0015 所述的烟雾传感器模块由型号为MQ-2的烟雾传感器构成。 0016 所述的隔离传输模块为光耦隔离电路。 0017 所述的控制器模块为由型号为TMS320F28335的控制器芯片构成的电路。 0018 所述的存储模块为由型号为AT24C256的存储电路构成的电路。 。

13、0019 所述的输出驱动模块包括由型号为ULN2804AG的驱动芯片构成的驱动电路和若干 组继电器。 0020 所述的通信模块为由型号为MAX3485的通信芯片构成的电路。 0021 本实用新型还提供了一种螺杆式压力能发电机， 所述螺杆式压力能发电机包括了 上述的弧光保护电路。 0022 本实用新型提供的这种弧光保护电路及螺杆式压力能发电机， 通过弧光传感器及 相应的处理电路， 实现了产生弧光时的快速保护和快速动作， 而且本实用新型的可靠性高、 实用性好、 响应速度快且简单方便。 附图说明 0023 图1为本实用新型的弧光保护电路的功能模块图。 0024 图2为本实用新型的弧光保护电路的电源模。

14、块的电路示意图。 0025 图3为本实用新型的弧光保护电路的电流检测模块的电路示意图。 0026 图4为本实用新型的弧光保护电路的电流检测信号处理模块的电路示意图。 0027 图5为本实用新型的弧光保护电路的弧光检测信号处理模块的电路示意图。 0028 图6为本实用新型的弧光保护电路的隔离传输模块的电路示意图。 0029 图7为本实用新型的弧光保护电路的控制器模块的电路示意图。 0030 图8为本实用新型的弧光保护电路的存储模块的电路示意图。 0031 图9为本实用新型的弧光保护电路的输出驱动模块的电路示意图。 0032 图10为本实用新型的弧光保护电路的通信模块的电路示意图。 具体实施方式 。

15、0033 如图1所示为本实用新型的弧光保护电路的功能模块图： 本实用新型提供的这种 说明书 2/4 页 4 CN 212183110 U 4 弧光保护电路， 包括电源模块、 电流检测模块、 电流检测信号处理模块、 弧光传感器模块、 弧 光检测信号处理模块、 烟雾传感器模块、 隔离传输模块、 控制器模块、 存储模块、 输出驱动模 块、 通信模块和显示模块； 电流检测模块与电流检测信号处理模块串接； 弧光传感器模块与 弧光检测信号处理模块串接； 电流检测信号处理模块、 弧光检测信号处理模块和烟雾传感 器模块的输出端均连接隔离传输模块的输入端， 隔离传输模块的输出端连接控制器模块； 存储模块、 输出。

16、驱动模块和通信模块均与控制器模块连接； 电源模块给所述弧光保护电路 供电； 电流检测模块用于检测被测线的电流信号， 并将检测信号上传电流检测信号处理模 块； 电流检测信号处理模块将接收的电流检测信号进行滤波和放大后上传隔离传输模块； 弧光传感器模块用于检测弧光信号， 并将检测信号上传弧光检测信号处理模块； 弧光检测 信号处理模块用于将接收的弧光检测信号进行滤波和放大后上传隔离传输模块； 烟雾传感 器模块用于检测烟雾信号， 并将检测信号上传隔离传输模块； 隔离传输模块用于将接收的 检测信号进行隔离， 并上传至控制器模块； 控制器模块用于控制所述弧光保护电路工作； 存 储模块用于存储所述弧光保护电。

17、路的工作数据； 输出驱动模块用于所述弧光保护电路输出 驱动信号并控制外部设备动作； 通信模块用于所述弧光保护电路与外部进行数据通信； 显 示模块与控制器模块连接， 用于显示所述弧光保护电路的工作数据。 0034 如图2所示为本实用新型的弧光保护电路的电源模块的电路示意图： 电源模块为 由型号为TPS767D318的电源芯片构成的电路； 外部输入的电源信号VCC通过电容C6和C7接 地滤波， 然后直接连接到电源芯片的5脚、 6脚、 11脚和12脚， 并作为芯片的电源输入； 芯片的 3脚、 4脚、 9脚和10脚均直接接地； 芯片的17脚和18脚为第二电源输出引脚， 并输出3.3V电源 信号， 同时。

18、该两引脚通过电容C1和C2接地并滤波； 芯片的23脚和24脚作为第一电源输出引 脚， 并输出1.8V电源信号， 同时该两引脚也通过电容C4和C5接地滤波； 芯片的28脚为复位信 号引脚， 并直接连接块控制器模块并获取复位信号。 0035 如图3所示为本实用新型的弧光保护电路的电流检测模块的电路示意图： 电流检 测模块为由型号为DHC05AB2的电流变换器构成的电路； 电流变换器为一个电流互感器， 其 输出为ANIN0和ANIN0 ； 同时， 在输出引脚之间并接有保护电阻R55和保护二极管D17进行输 出保护。 0036 如图4所示为本实用新型的弧光保护电路的电流检测信号处理模块的电路示意 图：。

19、 电流检测信号处理模块包括由运算放大器构成的放大电路和由运算放大器构成的电压 跟随器电路； 电流检测模块输出的信号ANIN0和ANIN0 ， 接入由运放LF347构成的差分放大 电路中， 然后通过电阻R52和电容C30滤波后， 再通过由运放LF347构成的电压跟随器进行隔 离和保护， 从而得到最终的输出信号AN0和AN0 ； 此外， 输出的信号还通过电容C31接地滤 波， 然后再通过二极管D15和D16进行保护后， 上传到芯片中。 0037 如图5所示为本实用新型的弧光保护电路的弧光检测信号处理模块的电路示意 图： 弧光检测信号处理模块为由运算放大器构成的放大电路； L11和L12为弧光传感器。

20、输出 的两路输出信号， 然后通过电感L1和L2、 电阻R16和R9、 以及电容C16和C20进行滤波， 然后通 过由运放LF347构成的电压跟随器进行电压跟随后， 输出到光耦隔离电路U5进行隔离和信 号上传。 0038 如图6所示为本实用新型的弧光保护电路的隔离传输模块的电路示意图： 隔离传 输模块为光耦隔离电路； 采用光耦隔离电路， 是为了消除弧光传感器信号输出中可能存在 说明书 3/4 页 5 CN 212183110 U 5 的噪声， 还能达到电气隔离的目地， 使系统运行更可靠。 在本申请中， 优先选用型号为 TLP521-1型光耦。 0039 如图7所示为本实用新型的弧光保护电路的控制。

21、器模块的电路示意图： 控制器模 块为由型号为TMS320F28335的控制器芯片构成的电路； 芯片的174脚167脚连接电流检测 信号处理模块， 并获取对应的电流检测信号； 在具体实施时， 共采用8路电流检测， 因此检测 信号则包括AN0 AN7 ； 芯片的10脚和11脚均通过各自的电容接地滤波； 芯片的16脚通过下 拉电阻R37接地并拉低为低电平； 芯片的175脚直接接地； 芯片的45脚50脚、 53脚、 55脚、 57 脚、 59脚和60脚连接弧光检测信号处理模块并获取对应的弧光检测信号； 在具体实施时， 共 采用6路弧光检测传感器； 芯片的71脚、 61脚63脚连接输出驱动模块， 并输出。

22、对应的驱动信 号， 通过输出驱动模块控制继电器工作； 芯片的162脚连接1.8V电源信号， 芯片的14脚、 166 脚、 1脚和13脚均连接3.3V电源信号； 芯片的163脚、 15脚、 165脚、 176脚、 12脚、 19脚、 32脚、 38 脚、 52脚、 58脚、 70脚、 78脚、 86脚、 99脚、 105脚、 113脚、 120脚、 129脚、 142脚、 153脚、 134脚均 直接接地； 芯片的160脚连接复位信号； 芯片的XD0XD15引脚作为数字信号输入引脚， 芯片 的XA0XA18引脚作为模拟信号输入引脚； 芯片的23脚、 37脚、 56脚、 75脚、 100脚、 11。

23、2脚、 128 脚、 143脚和154脚连接1.8V电源信号； 芯片的31脚、 64脚、 81脚、 114脚和145脚均连接3.3V电 源信号。 0040 芯片的92脚和93脚连接存储模块的存储芯片5脚和6脚， 并进行数据交互； 芯片的 110脚、 115脚和79脚则连接通信模块， 其中110脚、 115脚与通信模块进行数据交互， 79脚则 与通信模块连接并输出控制信号。 0041 如图8所示为本实用新型的弧光保护电路的存储模块的电路示意图： 存储模块为 由型号为AT24C256的存储电路构成的电路； 芯片的1脚、 2脚和8脚均连接电源信号； 芯片的4 脚直接接地； 芯片的5脚和6脚通过I2C。

24、总线接口连接控制器模块并进行数据交互； 芯片的7 脚直接通过上拉电阻R12连接电源信号， 并直接上拉至高电平。 0042 如图9所示为本实用新型的弧光保护电路的输出驱动模块的电路示意图： 输出驱 动模块包括由型号为ULN2804AG的驱动芯片构成的驱动电路和若干组继电器； 控制器模块 输出的驱动信号 （KOUT1KOUT4） 通过光耦隔离后， 输出到驱动芯片ULN2804AG的1脚4脚； 驱 动芯片输出相应的带有驱动能力的信号KC0KC3， 然后输出到继电器D14、 D13、 D5和D9的控 制端即可。 0043 如图10所示为本实用新型的弧光保护电路的通信模块的电路示意图： 通信模块为 由型。

25、号为MAX3485的通信芯片构成的电路； 芯片的5脚直接接地， 芯片的8脚连接电源信号 3.3V并取电； 芯片的2脚和3脚连接控制芯片的79脚并获取控制信号； 芯片的1脚和4脚则连 接控制芯片的110脚和115脚， 并进行数据交互； 芯片的6脚和7脚为对外的通信引脚， 其连接 外部设备并进行数据通信。 说明书 4/4 页 6 CN 212183110 U 6 图1 图2 说明书附图 1/6 页 7 CN 212183110 U 7 图3 图4 说明书附图 2/6 页 8 CN 212183110 U 8 图5 图6 说明书附图 3/6 页 9 CN 212183110 U 9 图7 说明书附图 4/6 页 10 CN 212183110 U 10 图8 图9 说明书附图 5/6 页 11 CN 212183110 U 11 图10 说明书附图 6/6 页 12 CN 212183110 U 12 。