專利名稱：無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及三相交流電缺相檢測(cè)電路，更具體地說(shuō)是一種無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
三相交流供電方式在電機(jī)、開關(guān)電源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在三相電源系統(tǒng)中，通常有兩種不同的使用方法，一種是有零線(或稱中性線)的系統(tǒng)，一般是指星型接法的系統(tǒng)；另一種是不需要零線的系統(tǒng)，一般是指三角形接法的系統(tǒng)。當(dāng)三相交流電處于缺相運(yùn)行的狀態(tài)下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)、開關(guān)電源的損壞。對(duì)三相交流電的缺相的高效、快速檢測(cè)，對(duì)缺相保護(hù)具有重要的作用。在有零線的三相系統(tǒng)中，由于可用零線作為公共的參考地，因此要檢測(cè)三相電壓的參數(shù)是很簡(jiǎn)單的；但是在無(wú)零線的三相 系統(tǒng)中，由于缺少一個(gè)公共的參考電位，因此，要檢測(cè)三相的電壓參數(shù)將變得復(fù)雜。特別是當(dāng)出現(xiàn)某相電缺相時(shí)，由于三相的相互耦合作用，對(duì)檢測(cè)電壓的準(zhǔn)確性更是復(fù)雜，如圖I所示，在電網(wǎng)三相電中包括了 A相、B相、C相和一零線N，在電網(wǎng)中接了很多負(fù)載Zl、Z2、Z3(包括感性負(fù)載、容性負(fù)載)，當(dāng)C相出現(xiàn)了缺相現(xiàn)象時(shí)，其中A相、B相經(jīng)過(guò)負(fù)載Z2和/或負(fù)載Z3的耦合作用下，缺相后的C相仍有一定的耦合信號(hào)，產(chǎn)生耦合信號(hào)對(duì)電壓檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成偏差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，在無(wú)零線作為公共的參考地的情況下，采用差分的電壓信號(hào)檢測(cè)技術(shù)與信號(hào)退耦隔離技術(shù)，用于解決無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)過(guò)程的干三相的相互耦合影響及檢測(cè)精度低的問(wèn)題。本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案一種無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于該缺相檢測(cè)電路包括第一支路、第二支路、第三支路，每個(gè)支路均包括一差分取樣單元、一去耦電路、一整流濾波電路及一比較電路，每一支路的輸入端為差分取樣單元的輸入端，差分取樣單元的輸出端接至去耦電路的輸入端，去耦電路的輸出端接至整流濾波電路，整流濾波電路輸出端連接比較電路。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述第一支路的輸入端分別連接三相交流電的第一相線和第二相線，所述第二支路的輸入端分別連接三相交流電的第二相線和第三相線，所述第三支路的輸入端分別連接三相交流電的第一相線和第三相線。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述差分取樣單元包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第一比較器，所述第一電阻的一端和第三電阻的一端分別為差分取樣單元的輸入端，第一電阻的另一端分別連接第二電阻和第一電容的一端及第一比較器的正輸入端，第二電阻和第一電容的另一端接地，第三電阻的另一端分別接至第四電阻和第二電容的一端及第一比較器的負(fù)輸入端，第四電阻和第二電容的另一端接至第ー比較器的輸出端。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述的去耦電路包括第五電阻、第三電容、第二比較器，所述第三電容的一端為去耦電路的輸入端，第三電容的另一端分別接至第五電阻的一端和第二比較器的正輸入端，第五電阻的另一端接地，第二比較器的負(fù)輸入端接至第二比較器的輸出端，該第二比較器的輸出端為去I禹電路的輸出端。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述整流濾波電路是將差分取樣單元所取樣的信號(hào)經(jīng)去耦電路后的交流信號(hào)整流為直流信號(hào)，所述第一電阻和所述第三電阻的阻值相等，所述第二電阻和所述第四電阻的阻值相等，所述第一電容和所述第二電容的電容值相等。本實(shí)用新型采用三個(gè)差分取樣單元負(fù)責(zé)將三相電壓進(jìn)行取樣，分別對(duì)三相中的兩相間AB，AC，BC分別取樣，再經(jīng)過(guò)去耦電路將差分取樣回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行直流隔離，去除由于三相不平衡時(shí)耦合的直流分量，再經(jīng)過(guò)整流與比較電路對(duì)取樣的信號(hào)進(jìn)行整流濾波，然后進(jìn)行比較判斷，電壓是否正常。其中整流與比較電路的電路形式可以有多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在(I)采用差分的電壓信號(hào)檢測(cè)技術(shù)與信號(hào)退耦隔離技術(shù)，檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)干擾小，精度高，容易實(shí)現(xiàn)精確控制；(2)能夠有效地克服三相交流電在三相不平衡時(shí)相互耦合作用造成的相互干擾；(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，性能可靠，每相電壓可以單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)與判斷。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明；但本實(shí)用新型的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路不局限于實(shí)施例。

圖I三相電中，某項(xiàng)缺相的耦合原理的示意圖。圖2為本實(shí)用新型的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路的原理框圖。圖3為本實(shí)用新型中差分取樣單元的原理圖。圖4為本實(shí)用新型中去耦電路的原理圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的ー比較電路。
具體實(shí)施方式
參見圖2、3，無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，包括第一支路、第二支路、第三支路，每個(gè)支路均包括一差分取樣單元I、ー去耦電路2、一整流濾波電路3及一比較電路4，每ー支路的輸入端為差分取樣單元I的輸入端，差分取樣單元I的輸出端接至去耦電路2的輸入端，去耦電路2的輸出端接至整流濾波電路3，整流濾波電路3輸出端連接比較電路4。所述第一支路的輸入端分別連接三相交流電的第一相線A和第二相線B，所述第ニ支路的輸入端分別連接三相交流電的第二相線B和第三相線C，所述第三支路的輸入端分別連接三相交流電的第一相線A和第三相線C。所述差分取樣單元I包括第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容Cl、第二電容C2、第一比較器Ul,所述第一電阻Rl的一端和第三電阻R3的一端分別為差分取樣單兀I的輸入端，第一電阻Rl的另一端分別連接第二電阻R2和第一電容Cl的一端及第一比較器Ul的正輸入端,第二電阻R2和第一電容Cl的另一端接地,第三電阻R3的另一端分別接至第四電阻R4和第二電容C2的一端及第一比較器Ul的負(fù)輸入端，第四電阻R4和第二電容C2的另一端接至第一比較器Ul的輸出端。所述的去耦電路2包括第五電阻R5、第三電容C3、第二比較器U2，所述第三電容C3的一端為去稱電路2的輸入端,第三電容C3的另一端分別接至第五電阻R5的一端和第二比較器U2的正輸入端，第五電阻R5的另一端接地，第二比較器U2的負(fù)輸入端接至第二比較器U2的輸出端，該第二比較器U2的輸出端為該去耦電路2的輸出端。實(shí)施例中的比較電路4包括第六電阻R6、第七電阻R7、第三比較器U3，所述的整流濾波電路3的輸出端為比較電路4的輸入端且接至第三比較器U3的負(fù)輸入端，所述第六電阻R6的一端接地，第六電阻R6的另一端分別接第七電阻的一端和第三比較器U3的正輸入端，第七電阻的另一端接至電源VCC，第三比較器U3的輸出端接第八電阻R8的一端作為比較電路的輸出端，第八電阻的另一端接至電源VCC。本實(shí)用新型的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，包括第一支路、第二支路、第三支路，其中第一支路的差分取樣單元I采樣三相交流電第一相線A、第二相線B的電壓取樣，輸出電壓信號(hào)Ul-I,電壓信號(hào)Ul-I經(jīng)過(guò)去I禹電路2輸出電壓信號(hào)U1-2,該電壓信號(hào)U1-2經(jīng)過(guò)整流濾波電路3將取樣的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流電壓信號(hào)U1-3，直流電壓信號(hào)U1-3連接至比較電路4的輸入端，比較電路4輸出電壓U1，當(dāng)三相交流電中第一相線A、第二相線B正常時(shí)Ul為低電平輸出，若第一相線A、第二相線B中某一項(xiàng)中發(fā)生缺相時(shí)，直流電壓U1-3比較低，Ul為高電平輸出；第二支路的差分取樣單元I采樣三相交流電第二相線B、第三相線C的電壓取樣，輸出電壓U2-1，該電壓U2-1經(jīng)過(guò)去耦電路2輸出電壓U2-2，電壓U2-2經(jīng)過(guò)整流濾波電路3將取樣的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流電壓U2-3，直流電壓信號(hào)連接至比較電路4的輸入端，比較電路4輸出電壓U2，當(dāng)三相交流電中第二相線B、第三相線C正常時(shí)U2為低電平輸出，若第二相線B、第三相線C中某一項(xiàng)中發(fā)生缺相時(shí)，直流電壓U2-3比較低，U2為高電平輸出；第三支路的差分取樣單元I采樣三相交流電第一相線A、第三相線C的電壓取樣，輸出電壓U3-1，電壓U3-1經(jīng)過(guò)去耦電路2輸出電壓U3-2，電壓U3-2經(jīng)過(guò)整流濾波電路3將取樣的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流電壓U3-3，直流電壓信號(hào)連接至比較電路4的輸入端，當(dāng)三相交流電中第一相線A、第三相線C正常時(shí)U3為低電平輸出，若第一相線A、第三相線C某一項(xiàng)中發(fā)生缺相時(shí)，直流電壓U3-3比較低，U3為高電平輸出。因此，可以根據(jù)三個(gè)支路的輸出端的U1、U2、U3的電壓值，判斷出第一相線A、第二相線B、第三相線C中是否缺相。在理想的情況下(未考慮三相不平衡時(shí)耦合作用)，具體原理分析如下設(shè)(IUb、分別為三相交流電的A相、B相、C相電壓對(duì)應(yīng)的相量形式，Up
為三相電的峰值大小，分別為如下表示，
Ua = UpZa0; Ub = "pZl20。； Oc = UfZ240°；而線電壓與相電壓的關(guān)系表示為如下Uab=Ua Ub =Mbc =Ub-Uc =；UAC = Ua Uc= ^^301■，可得，線電壓=相電壓X方，線電壓領(lǐng)先于相電壓30_。結(jié)合附圖2和附圖3，根據(jù)運(yùn)放的虛短、虛斷特性，可得如下，U+=」とも=U- H = H
II11R1=R3 ；R2=R4, R1+R2=R3+R4 ；第一支路的差分取樣單元將采樣的信號(hào)Utl=(^A-ら)^。然而，在實(shí)際的情況中，市電三相電接了許多負(fù)載(參見附圖1)，當(dāng)某相發(fā)生缺相 時(shí)，造成三相不平衡時(shí)耦合作用，故需要去耦電路2(參見附圖2、3)，進(jìn)行去除由于三相不平衡時(shí)耦合的直流分量取得Uw的交流信號(hào)，將流經(jīng)去耦電路2的交流信號(hào)值經(jīng)整流濾波電路3轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)1ん3，電壓信號(hào)Uw與比較電路的參考電壓Ukef進(jìn)行比較判斷。
當(dāng)A相、B相兩相間未發(fā)生缺相吋，U11 = ,5^f/AZ30',經(jīng)過(guò)耦電路2、整流濾波電路3，
取得Um，其中實(shí)施例圖4可知，=>U胃=^^,輸出端的電
壓Ul為低電平。當(dāng)A相發(fā)生缺相時(shí)，在理想的情況下，未考慮三相中B相和C相經(jīng)過(guò)市電的零線和
負(fù)載連接的作用下，即A相處產(chǎn)生的耦合信號(hào)為零，Uh，然而實(shí)際的情況中，市
電的三相電接了許多負(fù)載(參見附圖1)，當(dāng)A相發(fā)生缺相時(shí)，經(jīng)過(guò)去耦電路2 (參見附圖2、3)，可以將三相中B相和C相經(jīng)過(guò)市電的零線和負(fù)載連接的作用下的耦合信號(hào)，第三電容C3
進(jìn)行濾除直流分量，經(jīng)整流濾波電路3,取得if , IJ1 <Usw =<11.,輸出聞電
1-3 1-3JKiCI Hr Jv/ 1-3
平，通過(guò)比較電路4輸出電壓Ul的值可以判斷是否缺相，其中比較電路當(dāng)B相發(fā)生缺相，同
理可證。根據(jù)以上分析，第二支路和第三支路同理可以求得Uil = ( - Uc}~，
U34 - {UA ucy ~，發(fā)生缺相檢測(cè)原理分析一祥。上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)ー步說(shuō)明本實(shí)用新型的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，但本實(shí)用新型并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于該缺相檢測(cè)電路包括第一支路、第二支路、第三支路，每個(gè)支路均包括一差分取樣單元、一去耦電路、一整流濾波電路及一比較電路，每一支路的輸入端為差分取樣單元的輸入端，差分取樣單元的輸出端接至去耦電路的輸入端，去耦電路的輸出端接至整流濾波電路，整流濾波電路輸出端連接比較電路。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于所述第一支路的輸入端分別連接三相交流電的第一相線和第二相線，所述第二支路的輸入端分別連接三相交流電的第二相線和第三相線，所述第三支路的輸入端分別連接三相交流電的第一相線和第三相線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于所述差分取樣單兀包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第一比較器，所述第一電阻的一端和第三電阻的一端分別為差分取樣單兀的輸入端，第一電阻的另一端分別連接第二電阻和第一電容的一端及第一比較器的正輸入端，第二電阻和第一電容的另一端接地，第三電阻的另一端分別接至第四電阻和第二電容的一端及第一比較器的負(fù)輸入端，第四電阻和第二電容的另一端接至第一比較器的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于所述第一電阻和所述第三電阻的阻值相等，所述第二電阻和所述第四電阻的阻值相等，所述第一電容和所述第二電容的電容值相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于所述的去率禹電路包括第五電阻、第三電容、第二比較器，所述第三電容的一端為去稱電路的輸入端，第三電容的另一端分別接至第五電阻的一端和第二比較器的正輸入端，第五電阻的另一端接地，第二比較器的負(fù)輸入端接至第二比較器的輸出端作為去耦電路的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路，其特征在于所述整流濾波電路是將差分取樣單元所取樣的信號(hào)經(jīng)去耦電路后的交流信號(hào)整流為直流信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及三相交流電缺相檢測(cè)電路，更具體地說(shuō)是一種無(wú)零線系統(tǒng)的三相電壓缺相檢測(cè)電路。其包括第一支路、第二支路、第三支路，每個(gè)支路均包括一差分取樣單元、一去耦電路、一整流濾波電路及一比較電路，每一支路的輸入端為差分取樣單元的輸入端，差分取樣單元的輸出端接至去耦電路的輸入端，去耦電路的輸出端接至整流濾波電路，整流濾波電路的輸出端接至比較電路。本實(shí)用新型采用差分的電壓信號(hào)檢測(cè)技術(shù)與信號(hào)退耦隔離技術(shù)，有效地克服三相交流電由于相互耦合作用造成的相互干擾導(dǎo)致電壓檢測(cè)偏差，具備檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)干擾小，精度高，該檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，性能可靠。
文檔編號(hào)G01R29/16GK202522633SQ20122011976
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者許勇枝, 陳成輝, 陳賜松, 黃詹江勇 申請(qǐng)人:廈門科華恒盛股份有限公司