[发明专利]高频开关电源系统使用的直流断路器及过载保护方法

权利要求书

1.一种高频开关电源系统使用的直流断路器，由绝缘外壳、执行装置和开关触点、电源接线端子、负载接线端子和控制器构成，其特征在于 ：

所述控制器 （4）包括电流采集装置、电压采集装置和信号处理装置，所述电流采集装置采集回路中的电流数据，所述电压采集装置采集电源端的电压数据；所述信号处理装置通过电流采集装置、电压采集装置实时监测系统的电流和电压信号，当负载端发生故障电流时，所述信号处理装置监测到电流或电压信号的变化，并经计算后向执行装置（5）发出断开开关触点的信号;

所述计算为根据采集到的数据计算负载阻抗值，所述控制器在逻辑判断中，依靠负载阻抗值大小作为动作与否的判断依据，同时还采用阻抗变化趋势曲线作为判断依据，当负载阻抗变化趋势平稳后，再根据负载阻抗值进行判断是否存在过载情况;

所述计算具体为：

1） 系统上电完成初始化；

2）在 t0 时刻采集电压 U0 和电流 I0，根据欧姆定律计算此时的负载阻抗值 Z0=U0/I0 ；

3）经判断，如 Z0 大于额定动作阻抗值 Ze，经时间 t 后采集电流数据和电压数据得到新的 Z0 ；

4） 经判断，如果 Z0 小于额定动作阻抗值 Ze，经时间 t 后采集电流数据和电压数据 I1和 U1 并计算得到 t1 时刻的阻抗值 Z1 ；

5）计算相邻两次阻抗值之间的差值 R_i=Z_i-Z_i-1（ i=1….N）, 并与波动值 d 进行比较 ；

6） 如果 R_i ≥ |d|（ i=1….N），此时不对是否存在故障负载进行判断 ；当连续 N 个 R_i＜ |d| 时则认为负载端存在过载故障，输出控制信号，完成一次保护。

2.如权利要求 1 所述的直流断路器，其特征在于，所述直流断路器还包括一个储能装置，所述储能装置在电源上电时进行储能，在主回路发生短路造成电源电压下降时，向控制器和执行装置提供能量。

3.如权利要求 2 所述的直流断路器，其特征在于 ：所述电流采集装置为分流器 （3），所述分流器 （3） 为具有预定电阻的导电体。

4.如权利要求 3 所述的直流断路器，其特征在于 ：所述控制器 （4） 还包括 ：

电源转换电路，通过二极管与电源接线端子相连，将自主回路的电源转换成低压直流电源，为信号处理电路和执行装置提供能量；

电流信号转换电路，把来自电流采集装置的电流信号转换成逻辑控制电路可接受的电压信号；

电压信号转换电路，直接或通过二极管与电源输入端的正极相连，把输入端的高电压信号，转换为逻辑控制电路可识别的低压信号；

逻辑控制电路 ：用于接收电压和电流转换电路提供的信号，通过逻辑计算并根据计算结果启动执行装置，完成保护功能；

执行电路，用于接受逻辑控制电路的信号，并根据信号控制执行装置 （5）。

5.如权利要求 4 所述的直流断路器，其特征在于，所述储能装置与电源电路共用平滑滤波电容。

6.使用如权利要求 1-5 其中之一所述直流断路器的高频开关电源系统的过载保护方法，其特征在于包括步骤 ：

1） 系统上电完成初始化；

2）在 t0 时刻采集电压 U0 和电流 I0，根据欧姆定律计算此时的负载阻抗值 Z0=U0/I0 ；

3）经判断，如 Z0 大于额定动作阻抗值 Ze，经时间 t 后采集电流数据和电压数据得到新的 Z0 ；

4） 经判断，如果 Z0 小于额定动作阻抗值 Ze，经时间 t 后采集电流数据和电压数据 I1和 U1 并计算得到 t1 时刻的阻抗值 Z1 ；

5）计算相邻两次阻抗值之间的差值 R_i=Z_i-Z_i-1（ i=1….N）, 并与波动值 d 进行比较 ；

6） 如果 R_i ≥ |d|（ i=1….N），此时不对是否存在故障负载进行判断 ；当连续 N 个 R_i＜ |d| 时则认为负载端存在过载故障，输出控制信号，完成一次保护。