具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

如图1所示，一种多功能脱扣器，技术规范符合GB14048.1-2012、GB14048.2-2012包括用于双向抑制来自电网和内部电路产生的干扰信号的EMC滤波电路、将交流电压转变为脉动直流电压的整流电路、储能电路、能量电路、电源电路、采样电路、MCU电路、驱动电路、模式与延时设置电路、欠压电磁铁、闭合电磁铁和输出触点，所述的EMC滤波电路与整流电路连接，所述的整流电路与储能电路和能量电路连接，所述的能量电路与电MCU电路和磁铁连接，所述的采样电路与整流电路和储能电路连接，所述的MCU电路与采样电路、模式与延时设置电路、驱动电路和能量电路连接，所述的驱动电路与欠压电磁铁、闭合电磁铁和触点输出电路连接，所述的欠压电磁铁与驱动电路和能量电路连接，所述的闭合电磁铁与驱动电路和储能电路连接，所述的触点输出与储能电路和驱动电路连接，所述的电源电路为MCU电路、储能电路和驱动电路提供工作电源。

这种多功能的脱扣器，通过模式与延时设置电路中相应拨码位设置工作模式，相应一位或数位拨码组合设置，确定延时时间。在MCU电路控制下，储能电路中的储能电容器以“活化”形式进行充放电，能量电路向欠压电磁铁的供电路径。在零电压模式下，当电网电压失压(断电)后，由储能电容器中能量继续向欠压电磁铁供电，直至拨码所定义的时间值为止。

所述的EMC滤波电路可以是简易的压敏电阻器，LC等π型滤波电路或是串模与共摸组件相结合的复杂滤波器等各种形式。整流电路可以是分立元件组合的全桥电路，或是“全桥”模块。

储能电路受MCU电路控制，其中的储能电容器或蓄电池等储能元件以“活化”形式进行充放电，当充电电压高于一设定值时，停止充电，当储能电压低于一设定值时开始充电。且充电时刻始终与电网过零点保持同步，充电时间为电网半周期的整数倍，以最大程度降低浪涌电流。

能量电路受MCU电路控制，判断代表电网输入电压高低的整流脉动电压与储能电压之高低，当脉动电压高于0.3Ue时，由脉动电压向欠压电磁铁供电，当脉动电压低于0.3Ue且不为零电压(非断电)时，由脉动电压和储能电压联合向欠压电磁铁供电，当脉动电压为零时，由储能电压向欠压电磁铁供电，实现零电压延时功能。

采样电路可以是分立元件组成的简易电路，也可以是电压互感器等电路形式，采样电路分别采样整流电路输出的脉动直流电压和储能电路中储能电容器的充电电压，供MCU电路进行A/D转换。

MCU电路包括单片机，DSP，FPGA，CPLD等芯片形式，还包括具备A/D转换功能的其他组合电路。既可以将模拟量转变为数字量，又可以输入输出数字量，并具备一个定时器的可实现运算的智能单元。

模式与延时设置电路，包括双列直插或其他形式的拨码开关，跳线器，二进制旋转式拨轮等，通过模式与延时设置电路中相应拨码位设置，当该位设置ON(或OFF)时，一种多功能脱扣器为零压(失压)瞬时/延时工作模式，当该位设置OFF(或ON)时，一种多功能脱扣器为常态(非零压/失压)瞬时/延时工作模式，模式与延时设置电路中其他一位或数位拨码组合设置，确定延时时间，若这些位均处于默认(OFF)状态时，表征延时值为0，即为瞬时脱扣方式。一位或数位拨码所表征的延时时间值，可以是8-4-2-1类型的数值，也可以是自由定义的其他数值。进一步地，一位或数位拨码所表征的延时时间值，可以是各位独占的时间值，也可以是各位累加和的时间值。

驱动电路可以是功率MOS管组成的电路、SCR、三极管或继电器等电路形式。驱动电路受MCU电路控制。

欠压电磁铁可以是螺旋管式或合拍式等各种形式的电磁型电磁铁，若电网电压满足欠压电磁铁动作条件，如电网电压大于85％Ue，在MCU电路控制下，欠压电磁铁先行得电吸合，其动铁芯缩进，为断路器提供合闸条件。常规模式下，如电网电压低于70％Ue(或其他值，但不小于30％Ue)，在MCU电路控制下，欠压电磁铁断电释放，其动铁芯弹出，实现“欠压脱扣”之功能。零压模式下，如电网电压低于30％Ue(或断电，零电压)，在MCU电路控制下，瞬时或延时使能欠压电磁铁断电释放，其动铁芯弹出，实现“零压脱扣”之功能。

闭合电磁铁可以是螺旋管式或合拍式等各种形式的电磁型电磁铁，若欠压电磁铁满足动作条件，延时数秒后，作为重合闸的必要条件，MCU电路控制闭合电磁铁动作一次，(其动铁芯缩进—弹出一次)。延时时间及闭合电磁铁动作时间值均可由MCU电路中的程序设置。

通过内嵌或触发外置继电器，在MCU电路控制下，使能触点输出闭合(或断开)一次，为扩展外部功能提供方便。触点输出动作时刻，既可以与欠压电磁铁保持同步，也可以与闭合电磁铁保持同步，或设置在二者之间或二者之后。触点输出是无任何电气连接的纯机械触点闭合或断开过程，可作为电动操作机构的指令信号，也可作为风电柜的远程时序控制信号。

接于全部整流电路之后的电源电路，可以是开关电源、采用电源变压器形式的稳压电源，也可以是串联降压形式的电路等形式。

图2中，压敏电阻器RV1、高压电容器CX1、抑制浪涌的电阻器R0、共摸滤波器L1和高压电容器CX2组成EMC滤波电路，RV1用于抵御来自外部的高压脉冲干扰，CX1、L1和CX2组成π型滤波器，用于抑制自电网电源的雷击、脉冲群等干扰，同时也抑制内部电路可能产生的高电压脉冲干扰。由二极管D1、D2、D3、D4组成全波整流电路，全波整流电路输出+端，直流脉动电压，定义为VH，全波整流电路输出-端，定于为参考地(GND)。

图2中，由电阻器RA1和RA2组成电网电压的分压采样回路，电容器C1滤除此采样信号的高频分量，分压值定义为SA，此信号与VH成严格的比列关系，且相位延时不大于0.01ms。电阻器RB1和RB2组成充电电压VM的分压采样回路，分压值定义为SB,此信号的大小表征了充电电压的高低。

上电瞬间，MCU电路输出控制端CK处于高阻态，三极管Q2呈截止态，VH电压经限流电阻器R1限流向N型MOS管Q1提供电压，电阻器R2拉高Q1的栅极点位，Q1导通，通过二极管D6隔离向储能电容器CDT充电。稳压管Z2限制Q1的栅漏级电压。CDT上的电压逐步上升，电源电路建立12V和5V电压，MCU电路中的MCU启动工作。MCU通过对SB信号进行A/D转换，判断其是否充电到预定的上限值(VMH)，若是，且VH处在过零点时输出控制信号CK转变为高电平信号，通过电阻器R8向三极管Q2提供基级电流，Q2导通，Q1栅极电位通过电阻器R3被拉低，停止充电。若否，MCU继续输出CK为低电平信号。在正常的工作过程中，若储能电压放电下降到某一下限值(VML)时，MCU同样在VH过零点时刻将CK转变为低电平，启动Q1开始充电。也即，充电的启停过程与VH过零点完全同步，最大限度低降低浪涌电流。VMH与VML之差值，即为储能电容器的活化电压。Z1用作最高充电电压的限幅保护。

图3中，二极管D5、D7和P型MOS管Q3组成能量电路，D5防止反向倒灌电流，D7隔离VH高于VM时的电压，保护Q3。当代表电网电压值的VH电压值大于30％Ue时，Q3在MCU输出的CK控制信号作用下关闭，仅VH向欠压电磁铁供电。当代表电网电压值的VH电压值小于30％Ue或为零时，Q3导通，VH和VM联合向欠压电磁铁供电。

电阻器R1为充电限流电阻，R2上拉N型MOS管Q1栅极为高电平，二极管D6为充电隔离电阻，电容器CDT为储能电容器，稳压管Z2限制Q1的栅漏电压，三极管Q2通过限流电阻器R3与Q1栅极连接，稳压管Z1限制Q1栅极的最高电压值，来自MCU电路中的控制信号CK，为高电平时，Q2导通，Q1栅极被拉低截止，停止充电，CK为低电平时，Q1栅极被上拉而导通充电。

图4中，电阻器R4至R7，三极管Q4至Q6和N型MOS管Q7组成欠压脱扣器驱动电路。来自MCU的PWM信号，当其为高电平时，Q4无基级偏置电压二截止，R6将Q6基级上拉为高电平而截止，高电平通过R5向Q5提供基级偏置电流，Q5导通，Q7栅极被下来为低电平，栅极电荷被释放。当其为低电平时，Q5截止，Q4因R4获得偏置电流而导通，Q4集电极电流由R6将Q6基级下拉而导通，12V电压通过R7向Q7充电，Q7迅速导通。周而复始，欠压电磁铁获得由PWM占空比确定的电压值。二极管D8用于Q7截止时欠压电磁铁续流。

MCU输出控制信号CB，为高电平时，N型MOS管Q8导通，闭合电磁铁得电，CB信号转为低电平后，Q8截止，闭合电磁铁失电，二极管D9用于Q8截止时闭合电磁铁续流。

MCU输出控制信号CJ，为高电平时，三极管Q9导通，继电器JK1得电，其常开触点闭合，CJ信号转为低电平后，Q9截止，JK1常开触点断开，二极管D10用于Q9截止时继电器续流。

图5中，MCU电路是以单片机为主要形式的带A/D转换和多接口的电路，模拟通道连接SA，按每10毫秒32次的速率实时采样VH电压值，采样值以数组形式存放，求取一个周期有效值，采用“倒三角”法，获取VH过零点时刻。模拟通道连接SB，按每10毫秒4次的速率实时采样VM电压值，并计算出储能电压的平均值。

VH有效值超过85％的Ue时，通道输出PWM信号，利用改变占空比的方法控制欠压电磁铁获得一个较低的工作电压。根据储能电容器VMH与VML的情况，并结合VH过零点情况，输出CK信号，控制充电回路工作状态。在欠压电磁铁得电工作以后，延时一段可由程序确定的时间，输出CM信号，控制闭合电磁铁动作一次。同样在欠压电磁铁得电工作以后，延时一段可由程序确定的时间，输出CJ信号，控制继电器动作一次。

MCU读取拨码DIP设置状态，其中的1位拨码用于常规/零压(失压)模式设置，如N/Z为ON时定义为常规工作模式，若VH有效值低于70％的Ue时，进一步判断是否需要延时，若延时值到，MCU令PWM信号为高电平，欠压电磁铁失电，动铁芯弹出，实现脱扣动作，若无延时，则立即脱扣。无论是否延时，若VH有效值低于30％的Ue时，立即脱扣。如N/Z为OFF时定义为零压(失压)工作模式，若VH有效值低于30％的Ue时，进一步判断是否需要延时，若延时值到，MCU令PWM信号为高电平，欠压电磁铁失电，动铁芯弹出，实现脱扣动作，若无延时，则立即脱扣。另外的6位用于延时值设置，各位所设置的延时值分别为0.3s，0.5s，0.7s，1s，3s和5s，延时值采用组合累加和的方法进行计算，当各位均为ON时，最大值为10.5s，共计63种延时组合。

图6中，连接于充电电压输出端的VM电压，电阻器RW2为三极管WT提供基极电压的稳压管Z1提供偏置电流，电阻器RW1部分降压，三极管WT为调整管，电阻器RW3为分流电阻，电容器CD1滤波平滑，CD2消除高频噪声，稳压管Z2起保护作用，输出的12V电压为驱动电路提供工作电压。12V电压经稳压器W12稳压为5V为MCU提供工作电压，电容器CD3抑制5V回路里面的高频噪声。

当电网电压满足欠压脱扣器启动条件时，欠压电磁铁得电吸合，为断路器建立第一合闸条件，延时数秒后闭合电磁铁动作一次，为断路器建立第二合闸条件，延时数秒后触点输出动作一次，可令电动操作机构得电启动合闸，或联控其他设备。

模式与延时设置电路中的一位拨码设置脱扣器工作模式，常规模式或零压(失压)模式，当多功能脱扣器设置为常规工作模式时，电网电压在低于额定电压的70％或以下某一值(但不低于30％)时，若延时拨码全部设置为零，进行瞬时脱扣，否则，按延时拨码设置的延时值，延时后进行脱扣。在延时阶段，电网电压若低于额定电压的30％时，无论是否延时结束，都执行脱扣动作。若电网电压恢复到70％的Ue时，自动解除脱扣延时。当多功能脱扣器设置为零电压(失压)模式时，电网电压在低于额定电压的30％或完全无电时，若延时拨码全部设置为零，进行瞬时脱扣，否则，按延时拨码设置的延时值，延时后进行脱扣。若电网电压恢复到30％的Ue时，自动解除脱扣延时。切换模式设置拨码，自动改变多功能脱扣器内部默认的工作参数。

在本发明中，通过程序控制，在欠压电磁铁得电动作之后，延时数秒使能闭合电磁铁动作一次，为断路器提供第二合闸条件。

在本发明中，通过程序控制，在欠压电磁铁得电动作之后，延时数秒使能触点输出动作一次，或启动断路器之电动操作机构进行自动合闸，或触点输出联控其他装置。

在本发明中，采用“活化”充放电技术，并且充放电启停时刻与电网过零点同步，既提高了储能电容器使用寿命，又抑制了浪涌电流。

在本发明中，为充分降低储能回路里向电容器充电的器件的功耗，降低发热量，仅当电网电压小于30％或停电时，才由储能电压向电磁铁供电。

本发明为了解决现有欠压脱扣器区分为常规通用型和零电压(失压)二大类、断路器只能装配一种但供电现场又需要使用各自优点的矛盾问题，发明一种多功能欠压脱扣器，通过技术手段和面板拨码上的“模式切换”，实现既可以是常规通用型欠压脱扣器，又可以是零电压(失压)欠压脱扣器。在此基础上，联动控制闭合电磁铁工作，为断路器合闸提供必要条件。并通过触点输出方式，实现断路器的自动重合闸之功能。

通过模式与延时设置电路中相应拨码位设置，一种多功能脱扣器可设置为零压(失压)瞬时/延时工作模式，可设置为常态(非零压/失压)瞬时/延时工作模式，模式与延时设置电路中相应一位或数位拨码组合设置，确定延时时间，若这些位均处于默认状态时，延时值为0，即为瞬时脱扣方式。电网电压若符合欠压电磁铁工作条件之后，延时数秒，MCU电路发出一信号，通过驱动电路使能闭合电磁铁动作一次，同时使能触点输出闭合一次，为扩展外部功能提供方便。这种多功能的脱扣器，既可是独立的欠电压瞬时/延时欠压脱扣器，又可以是零电压瞬时/延时欠压脱扣器，且通过联控闭合电磁铁，为无人值守场合自动恢复电力供应，提供了极大便利，触点输出更进一步地扩展了本脱扣器的潜在功能。