使用輔助電源的具有交替操作模式的電子斷路器制造技術(shù)

電子斷路器包括適合于將主電源（10）連接到至少一個(gè)負(fù)載（11）的可控制機(jī)械觸頭（12）和用于監(jiān)測(cè)從主電源（10）到負(fù)載（11）的功率的流動(dòng)、探測(cè)故障狀況、并響應(yīng)于故障狀況的探測(cè)而自動(dòng)斷開觸頭（12）的控制電路（14-19）。主電源（10）在觸頭（12）閉合時(shí)將功率提供到控制電路（14-19），而輔助電源（20）在觸頭（12）斷開——不管是通過跳閘還是通過手動(dòng)斷開——時(shí)將功率提供到控制電路（14-19）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及電子斷路器，且特別是涉及在跳閘信號(hào)產(chǎn)生之后使用輔助電源進(jìn)入非故障保護(hù)操作模式的改進(jìn)的斷路器。背景當(dāng)操作電子斷路器時(shí)，非常期望實(shí)現(xiàn)被執(zhí)行來升級(jí)微控制器的斷路器的軟件或固件的任何功能而不犧牲對(duì)負(fù)載的保護(hù)。在傳統(tǒng)電子斷路器中，一旦跳閘，控制斷路器的微控制器就沒有功率，且是不可訪問的。因此，在過去已知的電子斷路器中，微控制器狀態(tài)是接通或斷開，分別反映斷路器觸頭的閉合或斷開位置。為了執(zhí)行固件升級(jí)，斷路器需要I)從負(fù)載中心移除，或2)在升級(jí)過程期間執(zhí)行故障保護(hù)，或3)進(jìn)入不需要故障保護(hù)的操作模式。關(guān)于1)，從負(fù)載中心移除斷路器從維護(hù)時(shí)間以及對(duì)斷路器和相關(guān)設(shè)備的磨損以及斷路器移除的安全方面上來說對(duì)于固件升級(jí)不是理想的。關(guān)于2)，有在升級(jí)過程期間提供故障保護(hù)所需的微處理器開銷或確定斷路器是否可進(jìn)入不需要故障保護(hù)的操作模式。更新固件同時(shí)提供保護(hù)的一個(gè)例子需要兩個(gè)單獨(dú)的程序段和單獨(dú)的引導(dǎo)區(qū)。為了確保保護(hù)是未受損害的，新程序?qū)⒈仨殞懭氪鎯?chǔ)器的單獨(dú)區(qū)中，同時(shí)現(xiàn)有的程序繼續(xù)探測(cè)故障保護(hù)。于是，一旦新程序被驗(yàn)證，處理器就必須完成重置，且微控制器的引導(dǎo)區(qū)將必須跟蹤哪個(gè)固件程序在將來被使用，以便總是指向最新的程序。需要額外的處理器開銷來處理當(dāng)故障被探測(cè)到時(shí)的情況，且新程序被寫到程序段以確保斷路器不進(jìn)入危險(xiǎn)的操作模式。今天的住宅電子斷路器(AFCI)監(jiān)測(cè)并預(yù)防很多不同類型的故障狀況。當(dāng)斷路器跳閘時(shí)，知道斷路器中斷的故障是什么類型以便準(zhǔn)確和快速地校正故障狀況是有利的。在這樣的斷路器中的電子模塊能夠僅在電子設(shè)備被供電時(shí)才指示中斷故障。在正常情況下，這需要使用斷路器的手控柄使斷路器重新閉合以給電子模塊供電。然而，使斷路器重新閉合以指示中斷故障的原因也意味著重新激勵(lì)故障，如果故障仍然存在的話。為了使斷路器安全地重新閉合，電氣技師必須斷開負(fù)載中心并從斷路器移除線路負(fù)載和中性負(fù)載電線。期望有給電子模塊供電的輔助裝置以允許電子模塊指示中斷故障，而不需要重新激勵(lì)在將被認(rèn)為危險(xiǎn)的水平處的故障，因此消除了從斷路器移除負(fù)載電線的需要。簡(jiǎn)要概述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，電子斷路器包括適合于將主電源連接到至少一個(gè)負(fù)載的可控制機(jī)械觸頭和用于監(jiān)測(cè)從主電源到負(fù)載的功率的流動(dòng)、探測(cè)故障狀況、響應(yīng)于其而產(chǎn)生跳閘信號(hào)并自動(dòng)斷開觸頭的控制電路。主電源在觸頭閉合時(shí)將功率提供到控制電路，而輔助電源在觸頭斷開時(shí)將功率提供到控制電路。通過在斷路器觸頭斷開時(shí)從輔助電源給控制電路提供功率，該斷路器系統(tǒng)避免使斷路器在有危險(xiǎn)故障時(shí)閉合以確定斷路器跳閘的原因的任何需要。它也避免從斷路器移除分支電路配線或從負(fù)載中心移除斷路器以便更新固件、指示跳閘的原因或執(zhí)行分支配線診斷的任何需要。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，至少一個(gè)傳感器耦合到從主電源到負(fù)載的功率流，并產(chǎn)生表示功率流的特征的輸出信號(hào)，且控制電路對(duì)從輸出信號(hào)得到的數(shù)據(jù)采樣并處理該數(shù)據(jù)以探測(cè)故障狀況。控制電路還探測(cè)數(shù)據(jù)采樣中的故障，并響應(yīng)于在數(shù)據(jù)采樣中探測(cè)到預(yù)選數(shù)量的故障而產(chǎn)生跳閘信號(hào)?？刂齐娐房赏ㄟ^探測(cè)由主電源提供到負(fù)載的AC電壓中的零交叉的缺乏來探測(cè)數(shù)據(jù)采樣中的故障，如在使用斷路器柄手動(dòng)地?cái)嚅_觸頭時(shí)將出現(xiàn)的，因而使控制電路發(fā)出跳閘信號(hào)。附圖的簡(jiǎn)要說明通過參考結(jié)合附圖理解的下面描述，可最好地理解本專利技術(shù)，其中:附圖說明圖1是具有輔助電源和交替的操作模式的電子斷路器中的電路的一部分的示意圖。圖2是用于激活輔助電源并控制電子斷路器的操作模式的圖1的電路中的微控制器所執(zhí)行的例程的流程圖。詳細(xì)描述雖然將結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施方式描述本專利技術(shù)，將理解，本專利技術(shù)不限于那些特定的實(shí)施方式。相反，本專利技術(shù)旨在涵蓋可包括在如所附權(quán)利要求限定的本專利技術(shù)的精神和范圍內(nèi)的所有可選形式、修改和等效布置。圖1示出監(jiān)測(cè)從主電源10例如120伏AC電源提供到一個(gè)或多個(gè)負(fù)載11的電功率的斷路器的控制電路的一部分。在正常操作期間，即，在沒有故障時(shí)，電源10通過在跳閘電路13中的常閉的斷路器觸頭12將AC功率提供到負(fù)載11。此外，DC功率從二極管橋15提供到斷路器中的微控制器14，二極管橋15將來自電源10的AC功率整流以產(chǎn)生DC輸出，DC輸出經(jīng)由電壓監(jiān)測(cè)電路16被提供到預(yù)電壓調(diào)節(jié)器電路17。預(yù)電壓調(diào)節(jié)器電路17又將功率提供到電壓調(diào)節(jié)器18，其給微控制器14提供經(jīng)調(diào)節(jié)的DC輸入電壓。當(dāng)故障由斷路器探測(cè)到時(shí)，微控制器14產(chǎn)生跳閘信號(hào)，其被提供到跳閘電路13以自動(dòng)斷開斷路器觸頭12并因此中斷到負(fù)載11的電流的流動(dòng)。微控制器一般還存儲(chǔ)識(shí)別跳閘的原因的信息，例如探測(cè)到接地故障或電弧擊穿故障。為了在斷路器觸頭12斷開時(shí)也能夠使用微控制器14，可通過使開關(guān)20a閉合將功率從輔助電源20例如電池提供到微控制器14。這將輔助電源20連接到電壓調(diào)節(jié)器18，其又給微控制器14供電。將認(rèn)識(shí)到，電池可被直接插入斷路器中，而不需要開關(guān)。存在為什么可能期望在斷路器觸頭12斷開的同時(shí)仍具有操作微控制器14的能力的幾個(gè)原因。例如，期望能夠升級(jí)微控制器14的固件或執(zhí)行分支配線診斷而不需要從負(fù)載中心移除斷路器和/或避免對(duì)電子斷路器內(nèi)的額外處理器開銷的需要。作為另一例子，期望在斷路器觸頭由跳閘信號(hào)斷開的同時(shí)能夠訪問微控制器來確定產(chǎn)生跳閘的故障的類型。圖2中的流程圖示出微控制器12中的固件如何允許電子斷路器進(jìn)入提供正常操作模式(例如，故障保護(hù))或交替操作模式(例如，固件升級(jí))的兩個(gè)相互排他的可選操作模式的任一個(gè)。具體地，這兩個(gè)交替的操作模式允許通過主斷路器閉合觸頭12由主電源給微控制器14供電或當(dāng)斷路器觸頭12斷開時(shí)由輔助電源20給微控制器14供電，例如通過使用所有斷路器包括的手控柄，其用于手動(dòng)地控制和重置斷路器12。參考圖2，當(dāng)由任一源供電時(shí)，固件進(jìn)入初始狀態(tài)，其中微控制器的初始狀態(tài)在步驟30被重置，診斷在步驟31被初始化，且故障探測(cè)在步驟32被初始化。在故障探測(cè)初始化之后，系統(tǒng)前進(jìn)到由一個(gè)路徑中的步驟33-35和平行路徑中的步驟36-37代表的一對(duì)并行狀態(tài)。在“故障探測(cè)”路徑中，步驟33對(duì)用于探測(cè)故障狀況的數(shù)據(jù)(例如，從電壓監(jiān)測(cè)電路16得到的數(shù)據(jù))采樣，且接著步驟34在算法中使用所采樣的數(shù)據(jù)，所述算法被執(zhí)行來探測(cè)故障何時(shí)出現(xiàn)。只要沒有故障被探測(cè)到，則步驟35就產(chǎn)生否定答案，其使系統(tǒng)返回到步驟33以繼續(xù)對(duì)來自電壓監(jiān)測(cè)電路16的數(shù)據(jù)采樣。這個(gè)循環(huán)繼續(xù)，只要數(shù)據(jù)繼續(xù)在步驟33被采樣，且沒有故障狀況由在步驟34執(zhí)行的算法探測(cè)到。在并行的平行“系統(tǒng)診斷探測(cè)”路徑中，步驟36通過探測(cè)采樣開始故障(例如，主AC電壓的零交叉的未出現(xiàn))來探測(cè)何時(shí)有采樣數(shù)據(jù)的故障。這是一般由固件中的常規(guī)監(jiān)視定時(shí)器執(zhí)行的電子斷路器中的標(biāo)準(zhǔn)故障保險(xiǎn)診斷特征，并因此代表沒有對(duì)微控制器14的額外處理器開銷。步驟37對(duì)在步驟36探測(cè)到的故障計(jì)數(shù)，并確定連續(xù)故障的數(shù)量何時(shí)達(dá)到指示真實(shí)故障已被探測(cè)到的預(yù)設(shè)“故障計(jì)數(shù)”。只要步驟37產(chǎn)生否定答案，系統(tǒng)就返回到步驟36以繼續(xù)監(jiān)視采樣數(shù)據(jù)故障。這個(gè)循環(huán)繼續(xù)，只要預(yù)設(shè)的“故障計(jì)數(shù)”未被滿足。如果斷路器被手動(dòng)地關(guān)掉，即，觸頭12斷開，系統(tǒng)超時(shí)且肯定答案被給出。在步驟35或步驟37的肯定答案使跳閘信號(hào)在步驟38產(chǎn)生。跳閘信號(hào)被發(fā)送到跳閘電路13，其斷開主觸頭12以從斷路器系統(tǒng)移除主電源10。在步驟38發(fā)出跳閘信號(hào)之后，在步驟39開始本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2010.10.20 US 12/908,4551.一種給電子斷路器供電的方法，所述電子斷路器包括適合于將主電源連接到至少一個(gè)負(fù)載的可控制機(jī)械觸頭，所述方法包括: 從所述斷路器中的控制電路監(jiān)測(cè)從主電源到所述負(fù)載的功率流、探測(cè)故障狀況、響應(yīng)于探測(cè)到故障狀況而產(chǎn)生跳閘信號(hào)并自動(dòng)斷開所述觸頭， 當(dāng)所述觸頭閉合時(shí)將功率從所述主電源提供到所述控制電路，以及 當(dāng)所述觸頭斷開時(shí)將功率從輔助電源提供到所述控制電路。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括:產(chǎn)生表示從所述主電源到所述負(fù)載的功率流的特征的輸出信號(hào)，對(duì)從所述輸出信號(hào)得到的數(shù)據(jù)采樣并處理所述數(shù)據(jù)以探測(cè)故障狀況，以及探測(cè)所述數(shù)據(jù)采樣中的故障并響應(yīng)于在所述數(shù)據(jù)采樣中的探測(cè)到的預(yù)設(shè)數(shù)量的故障而產(chǎn)生跳閘信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中通過探測(cè)由所述主電源提供到所述負(fù)載的AC電壓中的零交叉的缺乏來探測(cè)所述數(shù)據(jù)采樣的所述故障。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括當(dāng)所述輔助電源將功率提供到所述控制電路時(shí)和當(dāng)所述觸頭斷開時(shí)接收和存儲(chǔ)固件升級(jí)包。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括當(dāng)所述觸頭斷開時(shí)和當(dāng)所述輔助電源將功率提供到所述控制電路時(shí)指示引起跳閘信號(hào)的產(chǎn)生的故障狀況的類型。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在當(dāng)所述觸頭閉合時(shí)的故障保護(hù)操作模式和當(dāng)所述觸頭斷開時(shí)的交替操作模式之間自動(dòng)切換所述控制電路。7.一種電 子斷路器，包括: 可控制機(jī)械觸頭，其適合于將主電源連接到至少一個(gè)負(fù)載， 控制電路，其用于監(jiān)測(cè)從所述主電源到所述負(fù)載的功率流、探測(cè)故障狀況、響應(yīng)于探測(cè)到故障狀況而產(chǎn)生跳閘信號(hào)以自動(dòng)斷開所述觸頭， 電壓調(diào)節(jié)器，其用于當(dāng)所述觸頭閉合時(shí)將功...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約瑟夫·貝爾史密特，杰里米·D·施羅德，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：施耐德電氣美國(guó)股份有限公司，
類型：
國(guó)別省市：