用于高压防护的电子锁控制电路及高压电气控制柜

技术领域

本发明涉及电力电子技术及控制领域，尤其涉及电气柜的高电压防护。

背景技术

随着科技的发展及能源效率的提高，越来越多的工业设备工作电压超过人体安全工作范围，并且工业场合电压等级和种类繁多，为了保证人体安全，防止人体在高压环境下安装、维修及调试设备发生触电，现有的电气柜上往往设置有高压安全防护电子锁，例如中国专利CN112202062A，公开了一种带安全开关的高低压电气柜，门锁和电子锁双重锁死柜门，柜体内漏电时控制器控制电子锁锁死，用户打开门锁也无法开启柜门，这样使得电子锁成为柜体的安全开关，只有无漏电的情况下用户才能开启柜门，从而使用户准确判断柜体内是否漏电。然而，该技术只能在漏电时确保柜体关闭，并不能确保柜体在断电的时候打开，当该柜体用于高电压设备时，依然存在安全隐患。

故，急需一种可接决上述问题的用于高压防护的电子锁控制电路以及高压电气控制柜。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高压防护的电子锁控制电路以及高压电气控制柜，安全可靠。

为了实现上述目的，本发明公开了一种用于高压防护的电子锁控制电路，用于控制高压电气控制柜上电子锁开闭，所述高压电气控制柜具有电源输入接口和电源输出接口，所述电源输入接口和电源输出接口电连接，并在所述电源输入接口和电源输出接口之间串接有总断路器，所述电子锁控制电路的检测点通过所述总断路器接所述电源输入接口，直接接所述电源输出接口，检测所述电源输入接口的电压差值和所述电源输出接口的电压差值，在任一所述电压差值超出人体安全电压时控制所述电子锁锁死，以禁止所述高压电气控制柜打开，在所有所述电压差值未超出人体安全电压时控制所述电子锁打开或者允许所述电子锁打开。

与现有技术相比，本发明通过总断路器接所述电源输入接口以检测电源输入接口的电压差值，可在总断路器故障时，锁死电子锁，防止电子锁打开。另一方面，本发明直接接电源输出接口以检测电源输出接口的电压差值(电源输出接口和检测点之间无通断开关，而是通过导体直接连接)，防止用电设备为较大容性负载时，即使直流总断路器和相关控制的接触器断开，打开控制柜依然有触电风险，使得用电设备端电压下降到安全电压以下方可打开电子锁。即，本发明通过检测高压电气控制柜的电源输入接口和电源输出接口的电压值，以确保高压电气控制柜打开时，总断路器被有效断开且电设备端电压下降到安全电压以下，使得高压电气控制柜的检修安全可靠。

较佳地，所述电源输入接口具有正电输入端子和负电输入端子以输入高压直流电，所述电源输出接口具有正电输出端子和负电输出端子以输出高压直流电，所述正电输入端子和正电输出端子电连接、所述负电输入端子和负电输出端子电连接以形成电支路，每一所述电支路上均串接有至少一所述总断路器的通断开关，所述电子锁控制电路的检测点通过所述通断开关接所述正电输入端子和负电输入端子，所述电子锁控制电路的检测点直接通过导体接所述正电输出端子和负电输出端子，检测所述正电输入端子和负电输入端子之间、所述正电输入端子和接地点之间、所述负电输入端子和接地点之间以及所述正电输出端子和负电输出端子之间的电压差值，在任一所述电压差值超出人体安全电压时控制所述电子锁锁死，以禁止所述高压电气控制柜打开，在所有所述电压差值未超出人体安全电压时控制所述电子锁打开或者允许所述电子锁打开。该方案的高压电气控制柜是高压直流电的电气控制柜，电源输入接口输入的电为高压直流电，本发明不但检测电压输入接口正负端之间的电压差，还检测电压输入接口中每一极端子和地之间的电压差，不但可有效防止用户接反正负端子造成的高电压误检测，还可以确保总断路器断开每一极端子的通电。

具体地，所述总断路器包括串接在所述正电输入端子和第一接口之间的第一通断开关、串接在所述负电输入端子和第二接口之间的第二通断开关，所述检测点包括与所述第一接口电连接的第一检测点、与所述第二接口电连接的第二检测点、与所述第一接口电连接的第三检测点、与所述第二接口电连接的第四检测点、与所述正电输出端子电连接的第五检测点和与所述负电输出端子电连接的第六检测点；所述电子锁控制电路包括检测电路，所述检测电路包括接第一检测点和第二检测点的第一检测电路、接第三检测点和接地点的第二检测电路、接第四检测点和接地点的第三检测电路以及接第五检测点和第六检测点的第四检测电路，所述第一检测电路检测所述正电输入端子和负电输入端子之间的第一电压差值，所述第二检测电路检测所述正电输入端子和接地点之间的第二电压差值，所述第三检测电路检测所述负电输入端子和接地点之间的第三电压差值，所述第四检测电路检测所述正电输出端子和负电输出端子之间的第四电压差值。

较佳地，所述电子锁控制电路对所述检测点输入的电信号进行整流处理，并采集整流处理后的电信号以获得所述电压差值，该方案不但可有效防止用户接错端子造成的高电压误检测，还使得本发明可用于三相电检测和高压交流检测。

具体地，所述电源输入接口和电源输出接口分别具有多个极相不同的导电端子，所述电源输入接口和电源输出接口的对应导电端子之间电连接以形成多个电支路，每一所述电支路上均串接有至少一所述总断路器通断开关，所述电子锁控制电路的检测点通过所述通断开关接所述电源输入接口的每一所述导电端子，所述电子锁控制电路检测每两个导电端子之间的电压差值、每一导电端子和接地点之间的电压差值，所述电子锁控制电路的检测点直接接电源输出接口的每一导电端子，检测每两个导电端子之间的电压差值，在任一所述电压差值超出人体安全电压时控制所述电子锁锁死，以禁止所述高压电气控制柜打开，在所有所述电压差值未超出人体安全电压时控制所述电子锁打开或者允许所述电子锁打开。其中，当电源输入接口为三相交流电时，电源输入接口和电压输出接口的导电端子包括三相电端子、零线端子以及地线端子。

较佳地，所述电子锁控制电路包括整流电路、采样电路、比较电路、电子锁驱动电路和供电电路，所述供电电路提供基准电压以对所述比较电路和电子锁驱动电路供电，所述整流电路对所述检测点输入的电信号进行整流以输出与所述电压差值对应的第一直流信号，所述采样电路采集所述第一直流信号并将所述第一直流信号转换相应的第二电压信号，所述比较电路比较每一所述第二电压信号和与人体安全电压对应的基准电压，并在所述第二电压信号超出所述基准电压时输出相应高低电平的锁死信号至所述电子锁驱动电路，所述电子锁驱动电路依据所述锁死信号控制所述电子锁锁死。

具体地，所述采样电路为隔离高压采样电路，包括与所述第一直流信号相接的电压采集电路、与所述电压采集电路相接的隔离电路，所述电压采集电路采集所述第一直流信号的电压值并输送至所述隔离电路，所述隔离电路接所述电压采集电路采集到的电压值隔离转换为第二电压信号；所述比较电路包括运算放大电路和运算比较器，所述运算放大电路将所述第二电压信号放大处理，所述运算比较器比较放大处理后的第二电压信号和基准电压并将比较结果通过单向二极管输送至所述电子锁驱动电路。

较佳地，所述电子锁控制电路包括与电压差值对应的多个检测控制电路和电子锁驱动电路，多个所述检测控制电路的输出端分别通过单向导通二极管与所述电子锁驱动电路电连接，所述检测控制电路包括采样电路和比较电路，所述采样电路采集对应所述电压差，所述比较电路比较所述电压差是否超出人体安全电压，在所述电压差超出人体安全电压时，输出高电平的检测信号，所述电子锁驱动电路依据高电平的检测信号控制所述电子锁打开或者允许所述电子锁打开。无需软件计算处理，只需要硬件电路即可实现电子锁开闭，安全可靠。

本发明还公开了一种高压电气控制柜，所述高压电控柜的柜门上安装有电子锁，所述高压电控柜内安装有如上所述的用于高压防护的电子锁控制电路，所述电源输入接口为所述高压电控柜的高压母线输入端以对所述高压电气控制柜输入高压电源，所述电源输出接口为所述高压电控柜的高压母线输出端以输出高压电源从而为供电设备供电。

较佳地，所述电源输入接口和电源输出接口之间还串接有直流接触器和熔断器，所述直流接触器和熔断器串接于所述总断路器和电源输出接口之间，所述高压电气控制柜在任一所述电压差值超出过压电压时控制所述直流接触器动作以使所述直流接触器断开。

较佳地，所述电源输入接口接所述高压电气控制柜的高压输入母线，所述电源输出接口接所述高压电气控制柜的高压输出母线。

较佳地，所述总断路器为电动机专用总断路器，还包括控制所述总断路器动作的控制件，操作所述控制件可控制所述总断路器的通断开关通断动作。

附图说明

图1是本发明电子锁控制电路安装于高压电气控制柜中的电路图。

图2是本发明电子锁控制电路的结构图。

图3是本发明整流电路的电路图。

图4是本发明采样电路的电路图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1，本发明公开了一种用于高压防护的电子锁控制电路10，用于控制高压电气控制柜上电子锁40开闭，所述高压电气控制柜具有电源输入接口20和电源输出接口30，所述电源输入接口20和电源输出接口30电连接，并在所述电源输入接口20和电源输出接口30之间串接有总断路器QF的通断开关QF，所述电子锁控制电路10的检测点通过所述通断开关QF接所述电源输入接口20，不通过所述总断路器QF的通断开关QF直接接所述电源输出接口30，检测所述电源输入接口20的电压差值和所述电源输出接口30的电压差值，在任一所述电压差值超出人体安全电压时控制所述电子锁40锁死，以禁止所述高压电气控制柜打开，在所有所述电压差值未超出人体安全电压时控制所述电子锁40打开或者允许所述电子锁40打开。

本实施例中，电子锁控制电路10集成于一个控制板上，电源输出接口30安装于一转接板上，作为该转接板的输入端，该转接板输出多路电源信号。

参考图1，所述电源输入接口20具有正电输入端子和负电输入端子以输入高压直流电，所述电源输出接口30具有正电输出端子和负电输出端子以输出高压直流电，所述正电输入端子和正电输出端子电连接、所述负电输入端子和负电输出端子电连接以形成电支路，每一所述电支路上均串接有至少一所述通断开关QF，所述电子锁控制电路10的检测点通过所述通断开关QF接所述正电输入端子和负电输入端子，所述电子锁控制电路10的检测点直接通过导体接所述正电输出端子和负电输出端子，检测所述正电输入端子和负电输入端子之间、所述正电输入端子和接地点之间、所述负电输入端子和接地点之间以及所述正电输出端子和负电输出端子之间的电压差值，在任一所述电压差值超出人体安全电压时控制所述电子锁40锁死，以禁止所述高压电气控制柜打开，在所有所述电压差值未超出人体安全电压时控制所述电子锁40打开或者允许所述电子锁40打开。

参考图1，所述总断路器QF包括串接在所述正电输入端子和第一接口之间的第一通断开关QF、串接在所述负电输入端子和第二接口之间的第二通断开关QF，所述检测点包括与所述第一接口(总断路器的2脚)电连接的第一检测点x1、与所述第二接口(总断路器的4脚)电连接的第二检测点x2、与所述第一接口(总断路器的2脚)电连接的第三检测点x3、与接地点电连接的第四检测点x4、与所述第二接口电连接的第五检测点x5、与接地点电连接的第六检测点x6、与所述正电输出端子电连接的第七检测点x7和与所述负电输出端子电连接的第八检测点x8。

参考图3，所述电子锁控制电路10包括与检测的电压差值对应的多个检测控制电路、与多个所述检测控制电路电连接的电子锁驱动电路24以及供电电路25，多个所述检测控制电路输出的控制信号分别通过单向导通的二极管与电子锁驱动电路24电连接，每一检测控制电路均包括检测电路和控制电路，本实施例中，具有四个检测控制电路。检测控制电路在电压差值超出人体安全电压时输出高电平，以使多个检测控制电路中，任一一个电压差出人体安全电压时，向电子锁驱动电路24输出高电平，以使得电子锁驱动电路24控制电子锁40解锁。该方案使得本发明无需软件程序控制，直接使用硬件电路实现多路采样控制，安全可靠性高。

参考图1和图2，四个检测控制电路的四个检测电路分别为接第一检测点x1和第二检测点x2的第一检测电路、接第三检测点x3和第四检测点x4的第二检测电路、接第五检测点x5和第六检测点x6的第三检测电路以及接第七检测点x7和第八检测点x8的第四检测电路，所述正电输入端子和负电输入端子之间的第一电压差值，所述第二检测电路检测所述正电输入端子和接地点之间的第二电压差值，所述第三检测电路检测所述负电输入端子和接地点之间的第三电压差值，所述第四检测电路检测所述正电输出端子和负电输出端子之间的第四电压差值。

其中，所述检测控制电路对所述检测点输入的电信号进行整流处理，并采集整流处理后的电信号以获得所述电压差值。

其中，所述检测电路包括整流电路21、采样电路22，所述控制电路包括比较电路23，所述供电电路提供基准电压以对所述比较电路和电子锁40驱动电路供电，所述整流电路21对所述检测点输入的电信号进行整流以输出与所述电压差值对应的第一直流信号，所述采样电路22采集所述第一直流信号并将所述第一直流信号转换相应的第二电压信号，所述比较电路23比较每一所述第二电压信号和与人体安全电压对应的基准电压，并在所述第二电压信号超出所述基准电压时输出相应高低电平的锁死信号至所述电子锁驱动电路24，所述电子锁驱动电路24依据所述锁死信号控制所述电子锁40锁死。所述比较电路23在电压差大于人体安全电压时输出高电平。

其中，电子锁驱动电路24为由多个三极管、电阻和电容、二极管组成的开关电路，该开关电路在接到解锁的控制信号时向所述电子锁40的控制端输入对应的高低电平以控制电子锁40打开。该电子锁40为电磁阀电子锁，电子锁驱动电路24接电磁阀电子锁中的电磁阀线圈，以控制该电子锁开闭。

参考图3，为整流电路21的电路图，该整流电路21由电阻R1、电阻R2、二极管D1-二极管D4组成，电阻R1、电阻R2分别接整流电路21的两输入端以作为限流电阻。

参考图4，所述采样电路22为隔离高压采样电路，包括与所述第一直流信号相接的电压采集电路221、与所述电压采集电路221相接的隔离电路222，所述电压采集电路221采集所述第一直流信号的电压值并输送至所述隔离电路222，所述隔离电路222接所述电压采集电路采集到的电压值隔离转换为第二电压信号。本实施例中，电压采集电路221包括由电阻R3-R7组成的第一支路、电阻R8、电阻R9，以及电容C1，第一支路串接于第一直流信号的正极和分压节点之间，电阻R8串接于分压节点和第一直流信号的负极之间，电阻R9接于分压节点和隔离高压采样电路的输入端之间，电容C1接于电阻R9远离分压节点的一端和接地点之间，第一直流信号的负极接地。第一支路由多个大电阻串接而成，可以有效的分出大部分电压以防止损坏隔离电路222，并使得电压采集电路221可以低成本的采集高电压。

其中，所述比较电路23包括运算放大电路和运算比较器，所述运算放大电路将所述第二电压信号放大处理，所述运算比较器比较放大处理后的第二电压信号和基准电压并将比较结果(高低电平)通过单向二极管输送至所述电子锁40驱动电路。

本发明还公开了一种高压电气控制柜，所述高压电控柜的柜门上安装有电子锁40，所述高压电控柜内安装有如上所述的用于高压防护的电子锁控制电路10。

其中，所述电源输入接口20的正电输入端和电源输出接口30的正电输出端之间还串接有直流接触器KM1的通断开关KM1和熔断器FU1，所述电源输入接口20的负电输入端和电源输出接口30的负电输出端之间还串接有直流接触器KM2的通断开关KM2和熔断器FU2。所述通断开关KM1、KM2和熔断器FU1、FU2串接于所述总断路器QF的通断开关QF和电源输出接口30之间，所述高压电气控制柜在任一所述电压差值超出过压电压时控制所述直流接触器KM1、KM2动作以使所述直流接触器KM1、KM2的通断开关KM1、KM2断开。

其中，所述电源输入接口20接所述高压电控柜的高压母线输入端以对所述高压电气控制柜输入高压电源，所述电源输出接口30接所述高压电控柜的高压母线输出端以输出高压电源从而为供电设备供电

参考图1，所述总断路器QF为电动机专用总断路器QF，还包括控制所述总断路器QF动作的控制件，操作所述控制件可控制所述总断路器QF的通断开关QF通断动作。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。