断路器控制方法以及断路器系统与流程

1.本技术涉及电器设备技术领域，具体涉及一种断路器控制方法以及断路器系统。


背景技术：

2.断路器是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流的开关装置，目前断路器主要通过电磁开关单元间接地控制电源回路导通或断开，例如，当电磁开关单元通电后，电磁开关单元产生磁力吸合开关从而使得电源回路导通；而当电磁开关单元断开后，电磁开关单元释放开关从而使得电源回路断开。
3.然而，电磁开关单元是一种感性负载，在电源回路产生短路电流时，感性负载的续流特性使得保持在工作状态一段时间，从而导致开关不能快速断开，这容易使得电磁开关单元在设备发生故障(例如短路电流)时不能迅速关断并造成设备损坏的现象。


技术实现要素：

4.本技术提供一种断路器控制方法以及断路器系统，旨在解决目前电磁开关单元不能快速断开的技术问题。
5.第一方面，本技术提供断路器控制方法，方法用于控制电源回路中的电磁开关单元，电磁开关单元被配置于控制电源回路导通或断开，方法包括：
6.检测电源回路中的工作电流；
7.根据工作电流的大小输出控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元的闭合电流大小；
8.其中，当工作电流大于第一预设值时，闭合电流小于电磁开关单元的预设安全保持电流。
9.在一些实施例中，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，闭合电流的大小与工作电流的大小呈反方向变化。
10.在一些实施例中，当工作电流小于第一预设值时，闭合电流的大小等于电磁开关单元的预设安全保持电流；
11.当工作电流等于第二预设值时，闭合电流的大小等于电磁开关单元的预设最低保持电流。
12.在一些实施例中，根据工作电流的大小，控制电磁开关单元的闭合电流大小的步骤包括：
13.根据工作电流的大小，确定脉冲信号占空比；
14.根据脉冲信号占空比，输出具有脉冲信号占空比的控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元与电源连接或断开。
15.在一些实施例中，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，脉冲信号占空比与工作电流的大小呈反方向变化。
16.在一些实施例中，当工作电流大于或等于第二预设值时，停止对电磁开关单元进
行供电。
17.第二方面，本技术提供一种断路器系统，包括：
18.电磁开关单元，电磁开关单元设置在电源回路上，被配置于控制电源回路导通或断开；
19.电流传感器，电流传感器耦合至电源回路上，电流传感器被配置为检测电源回路中的工作电流；
20.控制单元，控制单元至少一端耦合至电流传感器，且至少一端耦合至电磁开关单元，控制单元用于根据工作电流的大小向电磁开关单元输出控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元的闭合电流大小；
21.其中，当工作电流大于第一预设值时，闭合电流小于电磁开关单元的预设安全保持电流。
22.在一些实施例中，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，闭合电流的大小与工作电流的大小呈反方向变化。
23.在一些实施例中，当工作电流小于第一预设值时，闭合电流的大小等于电磁开关单元的预设安全保持电流。
24.在一些实施例中，当工作电流等于第二预设值时，闭合电流的大小等于电磁开关单元的预设最低保持电流。
25.在一些实施例中，控制信号为脉冲信号；
26.当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，脉冲信号的占空比与工作电流的大小呈反方向变化。
27.在一些实施例中，断路器系统还包括控制开关单元，电磁开关单元的一端耦合至直流电源端，另一端耦合至接地端；
28.控制开关单元包括第一开关，第一开关的一端与电磁开关单元连接，另外一端连接至直流电源端或接地端，第一开关的控制端耦合至控制单元，以使得脉冲信号直接或间接地控制第一开关的开关状态。
29.在一些实施例中，断路器系统还包括短路保护单元以及驱动单元；
30.短路保护单元的输入端与电流传感器连接，短路保护单元的输出端与驱动单元的第一输入端连接，控制单元与驱动单元的第二输入端连接，驱动单元的输出端与第一开关的控制端连接；
31.当工作电流大于第二预设值时，短路保护单元输出短路保护信号以断开第一开关。
32.在一些实施例中，短路保护单元包括第一比较器，断路器系统还包括电流信号处理单元；
33.电流信号处理单元的输入端与电流传感器连接，电流信号处理单元的输出端与第一比较器的同相输入端连接，电流信号处理单元用于将电流传感器的电流信号转换为电压信号；
34.第一比较器的反相输入端接入第一预设电压，第一比较器的输出端耦合至驱动单元的第一输入端，以使得第一比较器比较工作电流与第二预设值的大小并输出短路保护信号。
35.在一些实施例中，短路保护单元还包括第二比较器；
36.第二比较器的同相输入端接入第二预设电压，第二比较器的反相输入端耦接至电流信号处理单元的输出端，第二比较器的输出端耦合至驱动单元的第一输入端。
37.在一些实施例中，短路保护单元还包括第一或门；
38.第一比较器和第二比较器的输出端耦接至第一或门的第一输入端；
39.第一或门的第二输入端耦接至其输出端，第一或门的输出端与驱动单元的第一输入端连接。
40.本技术通过电流传感器检测电源回路中的工作电流，并利用控制单元输出控制信号从而控制电磁开关单元的闭合电流大小，在工作电流大于第一预设值时，使得电磁开关单元的闭合电流小于电磁开关单元的预设安全保持电流，也就是说，在电源回路的工作电流达到短路电流(或超载电流)大小之前，提前减小电磁开关单元的闭合电流，在电源的工作电流达到短路电流(或超载电流)大小时，由于电磁开关单元的闭合电流已提前降低，因此断开电磁开关单元的电源则可以加快电磁开关单元释放开关的速度，最终达到迅速关断电磁开关单元并避免设备损坏的现象。
附图说明
41.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本技术实施例中提供的断路器系统的一种模块示意图；
43.图2是本技术实施例中提供的断路器控制方法的一种流程示意图；
44.图3是本技术实施例中提供的控制闭合电流大小的一种流程示意图；
45.图4是本技术实施例中提供的电源回路的工作电流变化的一种示意图；
46.图5是本技术实施例中提供的电磁开关单元的闭合电流变化的一种示意图；
47.图6是本技术实施例中提供的电磁开关单元以及控制开关单元的一种电路结构示意图；
48.图7是本技术实施例中提供的短路保护单元的一种电路结构示意图；
49.图8是本技术实施例中提供的驱动单元的一种电路结构示意图。
50.其中，10电磁开关单元，20电流传感器，30控制单元，40控制开关单元，50短路保护单元，60驱动单元，70电流信号处理单元，80通讯单元；
51.第一比较器u3，第二比较器u4，第一开关q2，第一或门u2，栅极驱动器u1。
具体实施方式
52.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
55.本技术实施例提供一种断路器控制方法以及断路器系统，以下分别进行详细说明。
56.首先，参阅图1以及图2，图1示出了本技术实施例中断路器系统的一种模块示意图，图2示出了本技术实施例中断路器控制方法的一种流程示意图，其中，断路器控制方法用于控制电源回路中的电磁开关单元10，电磁开关单元10被配置于控制电源回路导通或断开，断路器控制方法包括：
57.步骤s201，检测电源回路中的工作电流；
58.在本技术的一些实施例中，电流传感器20可以检测电源回路中的工作电流，并将信号传输给控制单元30，以便于通过控制单元30判断电源回路中的工作电流是否大于过载电流或者短路断流。在本技术的一些实施例中，电流传感器20的输出信号可以为电压信号，以便于通过比较器判断电源回路是否出现过载或者短路的现象。在本技术的一些实施例中，电流传感器20的输出信号可以为电流信号。
59.示例性地，电流传感器20可以为采用霍尔、tmr(隧道磁阻)、磁通门或者罗氏线圈等原理进行电流测量；或者，电流传感器20也可以通过分流器实现。
60.步骤s202，根据工作电流的大小输出控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元的闭合电流大小；其中，当工作电流大于第一预设值时，闭合电流小于电磁开关单元的预设安全保持电流。
61.需要说明的是，由于电磁开关单元10电磁力的大小与电流大小相关，因此电磁开关单元10具有预设安全保持电流以及预设最低保持电流，其中，预设最低保持电流是指电磁开关单元10闭合的最小电流，预设安全保持电流大于预设最低保持电流(例如大于2a)，预设安全保持电流是指电磁开关单元10正常工作状态下的电流。当电磁开关单元10通入的电流大小等于预设安全保持电流时，电磁开关单元10产生的磁力将大于对应弹性件(例如弹簧)的弹力(例如大于10n)，从而保证电磁开关单元10处于稳定的闭合状态；当电磁开关单元10通入的电流大小等于预设最低保持电流时，电磁开关单元10产生的磁力与对应弹性件(例如弹簧)的弹力基本相当，若电磁开关单元10的电流进一步降低，则将导致电磁开关
单元10断开。通常情况下，为了避免电磁开关单元10的稳定性，通常向电磁开关单元10通入预设安全保持电流进行工作，避免电磁开关单元10通入预设最低保持电流并由于电流波动而导致电磁开关单元10频繁闭合和断开的现象。
62.在本技术的一些实施例中，控制信号为脉冲信号，脉冲信号的占空比决定了其平均电压/电流大小，占空比越大，脉冲信号的平均电压/电流大小越大，而占空比越小，脉冲信号的平均电压/电流大小越小。在本技术的一些实施例中，当脉冲信号对电磁开关单元10进行供电时，占空比越大，则电磁开关单元10的闭合电流越大，反之则电流越小，因此通过控制单元30改变其输出控制信号的占空比即可实现改变电磁开关单元10闭合电流大小的目的。
63.可以理解地，控制信号还可以为电压信号，通过电压信号控制压控电流源输出电流大小，从而控制电磁开关单元10闭合电流的大小。
64.在得到工作电流的大小后，在工作电流大于第一预设值时，则可以控制闭合电流小于电磁开关单元的预设安全保持电流，也就是说，在电源回路的工作电流达到短路电流(或超载电流)大小之前，提前减小电磁开关单元10的闭合电流，在电源的工作电流达到短路电流(或超载电流)大小时，由于电磁开关单元10的闭合电流已提前降低，因此断开电磁开关单元10的电源则可以加快电磁开关单元10释放开关的速度，最终达到迅速关断电磁开关单元10并避免设备损坏的现象。
65.步骤s203，当工作电流大于或等于第二预设值时，停止对电磁开关单元10进行供电。
66.在本技术的一些实施例中，第一预设值可以等于电流回路的超载电流(例如5a)，第二预设值可以等于电源回路的短路电流(例如10a)。在本技术的一些实施例中，第一预设值可以等于电流回路的额定电流(例如3a)，第二预设值可以等于电源回路的超载电流(例如5a)。
67.以第一预设值为电流回路的超载电流，第二预设值为电流回路的短路电流为例，当电源回路发生超载电流时，控制单元30可以减小电磁开关单元10的闭合电流，而在电源回路发生短路电流时，停止对电磁开关单元10进行供电，闭合电流较小的电磁开关单元10产生自感电流较小，因此在对电磁开关单元10供电后，可以加快电源回路发生短路现象后电磁开关单元10的断开速度。
68.在本技术的一些实施例中，参阅图3，图3示出了本技术实施例中控制闭合电流大小的一种流程示意图，其中，控制闭合电流大小包括：
69.步骤s301，根据工作电流的大小，确定脉冲信号占空比；
70.步骤s302，根据脉冲信号占空比，输出具有脉冲信号占空比的控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元与电源连接或断开。
71.需要说明的是，脉冲信号的占空比决定了其平均电压/电流大小，占空比越大，脉冲信号的平均电压/电流大小越大，而占空比越小，脉冲信号的平均电压/电流大小越小。当控制信号对电磁开关单元10连接电源的开关进行控制时，其占空比越大，则电磁开关单元10的连接电源的平均时间越长，因此其闭合电流越大，反之则闭合电流越小，因此通过控制单元30改变其输出控制信号的占空比即可实现改变电磁开关单元10闭合电流大小的目的。
72.示例性地，脉冲信号可以为pwm信号或者时钟信号，例如，当控制单元30为单片机
时，通过单片机的pwm端口输出pwm信号；又例如，控制单元30还可以包括三角波或锯齿波发生器，利用三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，然后经比较器产生pwm信号。在一些实施例中，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，脉冲信号占空比与工作电流的大小呈反方向变化；例如，当工作电流自第一预设值逐渐增大至第二预设值时，脉冲信号占空比逐渐减小，从而使得电磁开关单元10闭合电流随之减小；反之，当工作电流自第二预设值逐渐减小至第一预设值时，脉冲信号占空比逐渐增大，从而使得电磁开关单元10闭合电流随之增大。
73.可以理解地，还可以通过控制单元30改变电磁开关单元10的供电电压，从而减小电磁开关单元10的闭合电流。
74.在本技术的一些实施例中，继续参阅图4以及图5，图4示出了本技术实施例中电源回路的工作电流变化的一种示意图，图5示出了本技术实施例中电磁开关单元10的闭合电流变化的一种示意图，其中，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，闭合电流的大小与工作电流的大小呈反方向变化。
75.需要说明的是，电流回路中具有额定电流、超载电流以及短路电流三种类型的电流，额定电流是指电流回路的正常工作电流，超载电流是指电源回路电流大于额定电流且小于短路电流的工作电流，短路电流是指电源回路发生短路现象时的工作电流。
76.在上述实施例中，由于当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，闭合电流的大小与工作电流的大小呈反方向变化，也就是说，随着电流回路中工作电流的从第一预设值(例如超载电流)逐渐增大至第二预设值(短路电流)，电磁开关单元10的闭合电流逐渐减小，在工作电流接近或等于超载电流或者短路电流后，此时断开电磁开关单元10的电源则可以加快电磁开关单元10释放开关，进而在发生超载电流或者短路电流时快速切断电流；反之，随着电流回路中工作电流的从第二预设值(例如短路电流)逐渐减小至第一预设值(超载电流)，那么电磁开关单元10的闭合电流逐渐增大，以在并未发生超载或者短路现象时保证电磁开关单元10的电磁力。
77.进一步地，在本技术的一些实施例中，继续参阅图4以及图5，其中，当工作电流小于第一预设值(例如额定电流或者超载电流)时，闭合电流的大小等于电磁开关单元10的预设安全保持电流，有利于在电源回路的工作电流正常时使得电磁开关单元处于稳定工作状态。
78.进一步地，在本技术的一些实施例中，继续参阅图4以及图5，当工作电流等于第二预设值(例如超载电流或者短路电流)时，闭合电流的大小等于电磁开关单元10的预设最低保持电流，此时断开电磁开关单元10的电源，则可以在电源回路发生超载现象或者短路现象时快速断开电磁开关单元10。
79.进一步地，为了更好实施本技术实施例中断路器控制方法，本技术还提供一种断路器系统，继续参阅图1，其中断路器系统包括：
80.电磁开关单元10，电磁开关单元10设置在电源回路上，被配置于控制电源回路导通或断开；
81.电流传感器20，电流传感器20耦合至电源回路上，电流传感器20被配置为检测电源回路中的工作电流；
82.控制单元30，控制单元30至少一端耦合至电流传感器20，且至少一端耦合至电磁
开关单元10，控制单元30用于根据工作电流的大小向电磁开关单元10输出控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元10的闭合电流大小；
83.其中，当工作电流大于第一预设值时，闭合电流小于电磁开关单元10的预设安全保持电流。
84.具体地，电磁开关单元10是指通过电磁效应间接地控制开关闭合的开关单元。一般地，电磁开关单元10包括电磁部分和开关部分，开关部分具有使其保持常开状态或常闭状态的弹性件(例如弹簧或者橡胶)。以开关部分保持常开状态为例，当电磁开关单元10通电时，电磁部分产生磁力吸合开关使得电磁开关单元10闭合；反之，当电磁开关单元10断电时，电磁部分的磁力消失释放开关，弹性件的弹力拉动开关断开从而使得电磁开关单元10断开。示例性地，电磁开关单元10可以为继电器或接触器等具有电磁开关功能的器件。
85.可以理解地，开关部分还可以处于常闭状态，通过电磁部分产生排斥开关部分的磁力，从而使得开关部分断开。
86.需要说明的是，由于电磁力的大小与电流大小相关，因此电磁开关单元10具有预设安全保持电流以及预设最低保持电流，其中，预设最低保持电流是指电磁开关单元10闭合的最小电流，预设安全保持电流大于预设最低保持电流(例如大于2a)，预设安全保持电流是指电磁开关单元10正常工作状态下的电流。当电磁开关单元10通入的电流大小等于预设安全保持电流时，电磁开关单元10产生的磁力将大于对应弹性件(例如弹簧)的弹力(例如大于10n)，从而保证电磁开关单元10处于稳定的闭合状态；当电磁开关单元10通入的电流大小等于预设最低保持电流时，电磁开关单元10产生的磁力与对应弹性件(例如弹簧)的弹力基本相当，若电磁开关单元10的电流进一步降低，则将导致电磁开关单元10断开。通常情况下，为了避免电磁开关单元10的稳定性，通常向电磁开关单元10通入预设安全保持电流进行工作，避免电磁开关单元10通入预设最低保持电流并由于电流波动而导致电磁开关单元10频繁闭合和断开的现象。
87.电流传感器20用于检测电源回路中的工作电流，以便于判断电源回路中的工作电流是否大于过载电流或者短路断流。在本技术的一些实施例中，电流传感器20的输出信号可以为电压信号，以便于通过比较器判断电源回路是否出现过载或者短路的现象。在本技术的一些实施例中，电流传感器20的输出信号可以为电流信号。
88.示例性地，电流传感器20可以为采用霍尔、tmr(隧道磁阻)、磁通门或者罗氏线圈等原理进行电流测量；或者，电流传感器20也可以通过分流器实现。
89.控制单元30用于输出控制信号并控制电磁开关单元10的闭合电流大小控制单元30。在本技术的一些实施例中，控制单元30可以采用微控制芯片(单片机)实现，在具体实施时，控制单元30只要从现有技术中选择能实现此功能的单片机即可，并不限于何种型号，例如st公司的stm32f103系列的单片机，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。在本技术的一些实施例中，控制单元30可以包括比较器，利用比较器将电流传感器20输出的电压信号与预设的电压信号比较，从而判断工作电流是否大于第一预设值。
90.在本技术实施例中，本技术通过电流传感器20检测电源回路中的工作电流，并利用控制单元30输出控制信号从而控制电磁开关单元10的闭合电流大小，在工作电流大于第一预设值时，使得电磁开关单元10的闭合电流小于电磁开关单元10的预设安全保持电流，
也就是说，在电源回路的工作电流达到短路电流(或超载电流)大小之前，提前减小电磁开关单元10的闭合电流，在电源的工作电流达到短路电流(或超载电流)大小时，由于电磁开关单元10的闭合电流已提前降低，因此断开电磁开关单元10的电源则可以加快电磁开关单元10释放开关的速度，最终达到迅速关断电磁开关单元10并避免设备损坏的现象。
91.在本技术的一些实施例中，继续参阅图4以及图5，其中，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，闭合电流的大小与工作电流的大小呈反方向变化。
92.需要说明的是，电流回路中具有额定电流、超载电流以及短路电流三种类型的电流，额定电流是指电流回路的正常工作电流，超载电流是指电源回路电流大于额定电流且小于短路电流的工作电流，短路电流是指电源回路发生短路现象时的工作电流。在本技术的一些实施例中，第一预设值可以等于电流回路的超载电流(例如5a)，第二预设值可以等于电源回路的短路电流(例如10a)。在本技术的一些实施例中，第一预设值可以等于电流回路的额定电流(例如3a)，第二预设值可以等于电源回路的超载电流(例如5a)。
93.在上述实施例中，由于在工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，闭合电流的大小与工作电流的大小呈反方向变化，也就是说，随着电流回路中工作电流的从第一预设值(例如超载电流)逐渐增大至第二预设值(短路电流)，电磁开关单元10的闭合电流逐渐减小，在工作电流接近或等于超载电流或者短路电流后，此时断开电磁开关单元10的电源则可以加快电磁开关单元10释放开关，进而在发生超载电流或者短路电流时快速切断电流；反之，随着电流回路中工作电流的从第二预设值(例如短路电流)逐渐减小至第一预设值(超载电流)，那么电磁开关单元10的闭合电流逐渐增大，以在并未发生超载或者短路现象时保证电磁开关单元10的电磁力。
94.进一步地，在本技术的一些实施例中，继续参阅图4以及图5，其中，当工作电流小于第一预设值(例如额定电流或者超载电流)时，闭合电流的大小等于电磁开关单元10的预设安全保持电流，有利于在电源回路的工作电流正常时使得电磁开关单元处于稳定工作状态。
95.进一步地，在本技术的一些实施例中，继续参阅图4以及图5，当工作电流等于第二预设值(例如超载电流或者短路电流)时，闭合电流的大小等于电磁开关单元10的预设最低保持电流，此时断开电磁开关单元10的电源，则可以在电源回路发生超载现象或者短路现象时快速断开电磁开关单元10。
96.在本技术的一些实施例中，控制信号为脉冲信号，当工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，脉冲信号的占空比与工作电流的大小呈反方向变化。
97.需要说明的是，脉冲信号的占空比决定了其平均电压/电流大小，占空比越大，脉冲信号的平均电压/电流大小越大，而占空比越小，脉冲信号的平均电压/电流大小越小。在本技术的一些实施例中，当脉冲信号对电磁开关单元10进行供电时，占空比越大，则电磁开关单元10的闭合电流越大，反之则电流越小，因此通过控制单元30改变其输出控制信号的占空比即可实现改变电磁开关单元10闭合电流大小的目的。
98.示例性地，脉冲信号可以为pwm信号或者时钟信号，例如，当控制单元30为单片机时，通过单片机的pwm端口输出pwm信号；又例如，控制单元30还可以包括三角波或锯齿波发生器，利用三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，然后经比较器产生pwm信号。
99.在本技术的一些实施例中，继续参阅图6，图6示出了本技术实施例中电磁开关单
元10以及控制开关单元40的一种电路结构示意图，其中，断路器系统还包括控制开关单元40，电磁开关单元10的一端耦合至直流电源端，另一端耦合至接地端；控制开关单元40包括第一开关q2，第一开关q2的一端与电磁开关单元10连接，另外一端连接至直流电源端或接地端，第一开关q2的控制端耦合至控制单元30，以使得脉冲信号直接或间接地控制第一开关q2的开关状态。
100.需要说明的是，由于控制信号为脉冲信号，控制信号可以直接或间接地控制第一开关q2交替地闭合或断开，例如当脉冲信号为高电平时第一开关q2导通，当脉冲信号为低电平时第一开关q2关闭，同时由于电磁开关单元10接入直流电源，因此通过脉冲信号的占空比可以控制第一开关q2的闭合时长，也即电磁开关单元10的连通直流电源的时间，最终实现改变电磁开关单元10的电流大小的目的。
101.示例性地，第一开关q2可以为mos管、igbt管或三极管等具有开关功能的晶体管。
102.可以理解地，控制开关单元40还可以包括第一开关q2以及第二开关q1，第一开关q2以及第二开关q1分别连接直流电源端和接地端，从而同时电磁开关单元10电源端和接地端的导通或断开。
103.在本技术的一些实施例中，继续参阅图6、图7以及图8，图7示出了本技术实施例中短路保护单元50的一种电路结构示意图，图8示出了本技术实施例中驱动单元60的一种电路结构示意图，其中，断路器系统还包括短路保护单元50以及驱动单元60；短路保护单元50的输入端与电流传感器20连接，短路保护单元50的输出端与驱动单元60的第一输入端连接，控制单元30与驱动单元60的第二输入端连接，驱动单元60的输出端与第一开关q2的控制端连接；当工作电流大于第二预设值时，短路保护单元50输出短路保护信号以断开第一开关q2。
104.需要说明的是，短路保护单元50用于判断工作电流是否大于第二预设值(例如短路电流10a)，以便于输出信号并使得控制开关单元40的第一开关q2断开。在本技术的一些实施例中，短路保护单元50可以包括比较器，将电流传感器20的输出电压(或者输出电流信号经转换后的电压信号)与预设电压值比较，从而判断电源回路中是否出现过载或者短路的现象。驱动单元60可以包括栅极驱动器u1，栅极驱动器u1的in+端接入控制单元30的pwm信号，栅极驱动器u1的in-端则可以接入短路保护单元50的输出信号(例如第一或门u2的输出信号)，而栅极驱动器u1的输出端out即可输出控制第一开关q2断开或闭合的信号。也就是说，通过设置栅极驱动器u1，一方面可以利用控制单元30通过栅极驱动器u1对第一开关q2进行控制，另外一方面，在发生短路电流时，可以直接利用短路保护单元50通过栅极驱动器u1对第一开关q2进行控制，以保证及时实现断路器系统的短路保护。
105.可以理解地，驱动单元60也可以采用或门，即或门的两个输入端分别接入短路保护单元50以及控制单元30的信号，当短路保护单元50以及控制单元30一者输出高电平信号后，则或门输出高电平信号并可以改变第一开关q2的开关状态，从而使得短路保护单元50以及控制单元30通过驱动单元60间接地控制第一开关q2。
106.在本技术的一些实施例中，例如对于电流传感器20输出电流信号的实施例，继续参阅图7，其中，短路保护单元50包括第一比较器u3，断路器系统还包括电流信号处理单元70；电流信号处理单元70的输入端与电流传感器20连接，电流信号处理单元70的输出端与第一比较器u3的同相输入端连接，电流信号处理单元70用于将电流传感器20的电流信号转
换为电压信号；第一比较器u3的反相输入端接入第一预设电压，第一比较器u3的输出端耦合至驱动单元60的第一输入端，以使得第一比较器u3比较工作电流与第二预设值的大小并输出短路保护信号。
107.需要说明的是，由于电流信号处理单元70将电流传感器20的电流信号转换为电压信号，因此可以直接利用第一比较器u3比较电压信号与第一预设电压，当电流信号处理单元70输出电压信号的电平值大于第一预设电压的电平值时，则说明电源回路中工作电流的大小大于第二预设值(例如短路电流)，因此第一比较器u3可以输出高电平信号并通过栅极驱动器u1控制第一开关q2断开，从而实现短路保护或者过载保护。
108.可以理解地，短路保护单元50还可以采用电流比较器，直接比较电流传感器20输出的电流信号，从而判断电源回路中是否出现过载电流或者短路电流。进一步地，在本技术的一些实施例中，继续参阅图7，其中，短路保护单元50还包括第二比较器u4；第二比较器u4的同相输入端接入第二预设电压，第二比较器u4的反相输入端耦接至电流信号处理单元70的输出端，第二比较器u4的输出端耦合至驱动单元60的第一输入端。
109.需要说明的是，电源回路中的短路电流存在两种方向，而在上述实施例中，通过同时设置第一比较器u3和第二比较器u4，两个比较器可以同时对两种方向的故障电流判断，只要第一比较器u3和第二比较器u4中的一者输出高电平信号，均可以关断第一开关q2，最终保证短路保护单元50对于故障电流判断的准确性。
110.在本技术的一些实施例中，继续参阅图7，其中，短路保护单元50还包括第一或门u2；第一比较器u3和第二比较器u4的输出端耦接至第一或门u2的第一输入端；第一或门u2的第二输入端耦接至其输出端，第一或门u2的输出端与驱动单元60的第一输入端连接。
111.需要说明的是，短路故障可能在瞬间发生然后消除，因此短路电流可能在一瞬间突然升高，在继电器断开后则大幅降低。而在上述实施例中，当第一比较器u3和第二比较器u4的输出端输出高电平信号后，第一或门u2的第一输入端接收到高电平信号，进而第一或门u2的输出端输出高电平信号，由于第一或门u2的第二输入端耦合至第一或门u2的输出端，从而使得第一或门u2的第二输出端也接收到高电平信号，进而使得第一或门u2处于自锁状态，第一或门u2的输出端持续输出高电平信号并不受第一比较器u3和第二比较器u4的输出端后续输出信号影响，避免短路电流瞬间升高并快速下降情况下无法有效检测到短路并进行判断的现象。
112.可以理解地，当第一或门u2的第一输入端和第二输入端同时接收到低电平信号(例如控制单元30通过接口发出的低电平信号)即可使得第一或门u2解除自锁状态。
113.值得注意的是，上述关于断路器系统的内容旨在清楚说明本技术的实施验证过程，本领域技术人员在本技术的指导下还可以做出等同的修改设计，例如，断路器系统还可以包括其他功能模块，例如，参阅图6，断路器系统还可以包括通讯单元80，以发送断路器运行数据，例如短路记录数据、过载记录数据、漏电记录数据等；又例如，部分电路还可以设置电压转换用的电阻以及稳压二极管，如图6所示，控制开关单元40中还可以设置电阻r1、r2，稳压二极管d1、d2、d3以及zd1，电容c1等，或者如图7所示，短路保护单元50中还可以设置电阻r5、r6、r7、r8、r9、r10，稳压二极管d4、d5，电容c4、c5、c6等。
114.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
115.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
116.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
117.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
118.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
119.针对本技术引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本技术作为参考，但与本技术内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本技术权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本技术中的)也除外。需要说明的是，如果本技术附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本技术所述内容有不一致或冲突的地方，以本技术的描述、定义和/或术语的使用为准。
120.以上对本技术实施例所提供的一种断路器控制方法以及断路器系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种断路器控制方法，其特征在于，所述方法用于控制电源回路中的电磁开关单元，所述电磁开关单元被配置于控制所述电源回路导通或断开，所述方法包括：检测所述电源回路中的工作电流；根据所述工作电流的大小输出控制信号，所述控制信号用于控制所述电磁开关单元的闭合电流大小；其中，当所述工作电流大于第一预设值时，所述闭合电流小于所述电磁开关单元的预设安全保持电流。2.如权利要求1所述的断路器控制方法，其特征在于，当所述工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，所述闭合电流的大小与所述工作电流的大小呈反方向变化。3.如权利要求1所述的断路器控制方法，其特征在于，当所述工作电流小于第一预设值时，所述闭合电流的大小等于所述电磁开关单元的预设安全保持电流；当所述工作电流等于第二预设值时，所述闭合电流的大小等于所述电磁开关单元的预设最低保持电流。4.如权利要求1所述的断路器控制方法，其特征在于，所述根据所述工作电流的大小，控制所述电磁开关单元的闭合电流大小的步骤包括：根据所述工作电流的大小，确定脉冲信号占空比；根据所述脉冲信号占空比，输出具有所述脉冲信号占空比的控制信号，所述控制信号用于控制所述电磁开关单元与电源连接或断开。5.如权利要求4所述的断路器控制方法，其特征在于，当所述工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，所述脉冲信号占空比与所述工作电流的大小呈反方向变化。6.如权利要求1至5任一项所述的断路器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述工作电流大于或等于第二预设值时，停止对所述电磁开关单元进行供电。7.一种断路器系统，其特征在于，包括：电磁开关单元，所述电磁开关单元设置在电源回路上，被配置于控制所述电源回路导通或断开；电流传感器，所述电流传感器耦合至所述电源回路上，所述电流传感器被配置为检测所述电源回路中的工作电流；控制单元，所述控制单元至少一端耦合至所述电流传感器，且至少一端耦合至所述电磁开关单元，所述控制单元用于根据所述工作电流的大小向所述电磁开关单元输出控制信号，所述控制信号用于控制所述电磁开关单元的闭合电流大小；其中，当所述工作电流大于第一预设值时，所述闭合电流小于所述电磁开关单元的预设安全保持电流。8.如权利要求7所述的断路器系统，其特征在于，当所述工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，所述闭合电流的大小与所述工作电流的大小呈反方向变化。9.如权利要求8所述的断路器系统，其特征在于，当所述工作电流小于第一预设值时，所述闭合电流的大小等于所述电磁开关单元的预设安全保持电流；当所述工作电流等于所述第二预设值时，所述闭合电流的大小等于所述电磁开关单元的预设最低保持电流。10.如权利要求7至9任一项所述的断路器系统，其特征在于，所述控制信号为脉冲信
号；当所述工作电流大于第一预设值且小于第二预设值时，所述脉冲信号的占空比与所述工作电流的大小呈反方向变化。11.如权利要求10所述的断路器系统，其特征在于，所述断路器系统还包括控制开关单元，所述电磁开关单元的一端耦合至直流电源端，另一端耦合至接地端；所述控制开关单元包括第一开关，所述第一开关的一端与所述电磁开关单元连接，另外一端连接至直流电源端或接地端，所述第一开关的控制端耦合至所述控制单元，以使得所述脉冲信号直接或间接地控制所述第一开关的开关状态。12.如权利要求11所述的断路器系统，其特征在于，所述断路器系统还包括短路保护单元以及驱动单元；所述短路保护单元的输入端与所述电流传感器连接，所述短路保护单元的输出端与所述驱动单元的第一输入端连接，所述控制单元与所述驱动单元的第二输入端连接，所述驱动单元的输出端与所述第一开关的控制端连接；当所述工作电流大于第二预设值时，所述短路保护单元输出短路保护信号以断开所述第一开关。13.如权利要求12所述的断路器系统，其特征在于，所述短路保护单元包括第一比较器，所述断路器系统还包括电流信号处理单元；所述电流信号处理单元的输入端与所述电流传感器连接，所述电流信号处理单元的输出端与所述第一比较器的同相输入端连接，所述电流信号处理单元用于将所述电流传感器的电流信号转换为电压信号；所述第一比较器的反相输入端接入第一预设电压，所述第一比较器的输出端耦合至所述驱动单元的第一输入端，以使得所述第一比较器比较所述工作电流与所述第二预设值的大小并输出所述短路保护信号。14.如权利要求13所述的断路器系统，其特征在于，所述短路保护单元还包括第二比较器；所述第二比较器的同相输入端接入第二预设电压，所述第二比较器的反相输入端耦接至所述电流信号处理单元的输出端，所述第二比较器的输出端耦合至所述驱动单元的第一输入端。15.如权利要求14所述的断路器系统，其特征在于，所述短路保护单元还包括第一或门；所述第一比较器和所述第二比较器的输出端耦接至所述第一或门的第一输入端；所述第一或门的第二输入端耦接至其输出端，所述第一或门的输出端与所述驱动单元的第一输入端连接。

技术总结
本申请提供一种断路器控制方法以及断路器系统，断路器系统包括：电磁开关单元，电磁开关单元设置在电源回路上，被配置于控制电源回路导通或断开；电流传感器，电流传感器耦合至电源回路上，电流传感器被配置为检测电源回路中的工作电流；控制单元，控制单元至少一端耦合至电流传感器，且至少一端耦合至电磁开关单元，控制单元用于根据工作电流的大小向电磁开关单元输出控制信号，控制信号用于控制电磁开关单元的闭合电流大小；其中，当工作电流大于第一预设值时，闭合电流小于电磁开关单元的预设安全保持电流。本申请可以加快电磁开关单元释放开关的速度，最终达到迅速关断电磁开关单元并避免设备损坏的目的。元并避免设备损坏的目的。元并避免设备损坏的目的。


技术研发人员：欧佳嵘 沈超 刘启强 王加春 洪传生 滕飞 陈拙 奉石坚 胡信煌 李云
受保护的技术使用者：上海正泰智能科技有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/31