用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，包括三路檢測(cè)支路，每路檢測(cè)支路均包括：限流電阻、光電耦合器，限流電阻用于對(duì)檢測(cè)的電源信號(hào)進(jìn)行分壓限流，并將經(jīng)分壓限流后的電源信號(hào)傳遞至光電耦合器的輸入端；光電耦合器的輸出端生成方波信號(hào)并連接至用以進(jìn)行相序和缺相判斷的處理器；檢測(cè)電路還設(shè)有公共中性點(diǎn)，三路光電耦合器的輸入端共用公共中性點(diǎn)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中三相輸入電源的電壓變化檢測(cè)，進(jìn)而經(jīng)處理器檢測(cè)光電耦合器生成的方波信號(hào)進(jìn)行缺相和相序的判斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)缺相檢測(cè)和動(dòng)態(tài)缺相檢測(cè)，且本檢測(cè)電路不需要電源零線(xiàn)或者電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中線(xiàn)，具有通用性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測(cè)電路領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]電力的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中已占據(jù)著不可或缺的地位，設(shè)備依靠三相供電工作時(shí)往往要求對(duì)三相電源的接入的相序正確性和完整性進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)有的相序和缺相檢測(cè)主要是通過(guò)“相同步器”來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路原理如圖1所示，包括三組支路，每組支路分別對(duì)應(yīng)連接三相電源U、V、W相線(xiàn)之一，各支路均設(shè)有限流電阻、二極管、光電耦合器，在光電耦合器的輸出端產(chǎn)生方波信號(hào)，圖2示出了圖1中方波PHASEA、PHASEB, PHASEC的波形示意圖；當(dāng)U、V、W三相中的一相出現(xiàn)斷路時(shí)，這三路方波就會(huì)缺少一路，對(duì)這三路方波檢測(cè)其有、無(wú)，就可以知道三相電機(jī)靜止時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外部三相電源是否發(fā)生缺相。同時(shí)，對(duì)這三路方波進(jìn)行檢測(cè)，也可以知道三相電源的相序，從而為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的“相序自動(dòng)校正”功能提供依據(jù)。
[0003]但現(xiàn)有技術(shù)中的相同步器進(jìn)行三相電源的缺相檢測(cè)，只能做到對(duì)三相電機(jī)靜止時(shí)的情況進(jìn)行缺相檢測(cè)，而當(dāng)三相電機(jī)已經(jīng)在接收到主控單元發(fā)出的打開(kāi)或者關(guān)閉指令而開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，如果電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外部的三相電源在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生缺相，則通過(guò)這樣的相同步電路是檢測(cè)不出來(lái)的。原因在于，這時(shí)的三相電機(jī)通過(guò)內(nèi)部定子繞組形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故此時(shí)三相方波仍舊存在，所以只通過(guò)檢測(cè)這三路方波是否存在來(lái)獲得是否缺相的判斷，容易造成判斷誤差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，以解決現(xiàn)有的相同步器無(wú)法對(duì)運(yùn)行中的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺相進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路,包括用于對(duì)應(yīng)檢測(cè)三相輸入電源的各相電源的三路檢測(cè)支路，每路檢測(cè)支路均包括:限流電阻、光電耦合器，
[0007]限流電阻用于對(duì)檢測(cè)的電源信號(hào)進(jìn)行分壓限流，并將經(jīng)分壓限流后的電源信號(hào)傳遞至光電耦合器的輸入端；
[0008]光電耦合器的輸出端生成方波信號(hào)并連接至用以進(jìn)行相序和缺相判斷的處理器；
[0009]檢測(cè)電路還設(shè)有公共中性點(diǎn)，三路光電耦合器的輸入端共用公共中性點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步地，限流電阻包括設(shè)于對(duì)應(yīng)的檢測(cè)支路上的第一限流電阻，每路第一限流電阻分別經(jīng)第二限流電阻連接至公共中性點(diǎn)。
[0011]進(jìn)一步地，光電耦合器的輸入端設(shè)有防反二極管和/或保護(hù)電容。
[0012]進(jìn)一步地，保護(hù)電容為金屬化聚丙烯薄膜電容。
[0013]進(jìn)一步地，每路光電耦合器的輸出端經(jīng)反相器連接至處理器。
[0014]進(jìn)一步地，反相器為74HC14施密特觸發(fā)反相器。
[0015]進(jìn)一步地，光電耦合器為6N137光電耦合器。
[0016]進(jìn)一步地，處理器為單片機(jī)。
[0017]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0018]本實(shí)用新型用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，通過(guò)設(shè)置模擬三相中性點(diǎn)的公共中性點(diǎn)，且各光電耦合器的輸入端均共用該公共中性點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中三相輸入電源的電壓變化檢測(cè)，進(jìn)而經(jīng)處理器檢測(cè)光電耦合器生成的方波信號(hào)進(jìn)行缺相和相序的判斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)缺相檢測(cè)和動(dòng)態(tài)缺相檢測(cè)，且本檢測(cè)電路不需要電源零線(xiàn)或者電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中線(xiàn)，具有通用性，可廣泛應(yīng)用于不同類(lèi)型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺相和相序檢測(cè)，提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行安全性。
[0019]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本實(shí)用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中相同步器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是圖1中光電耦合器生成的方波示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是圖3中三路方波的狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意和所有的組合。
[0026]參照?qǐng)D3，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路包括用于對(duì)應(yīng)檢測(cè)三相輸入電源的各相電源的三路檢測(cè)支路，每路檢測(cè)支路均包括:限流電阻、光電耦合器，其中，限流電阻用于對(duì)檢測(cè)的電源信號(hào)進(jìn)行分壓限流，并將經(jīng)分壓限流后的電源信號(hào)傳遞至光電耦合器的輸入端；光電耦合器的輸出端生成方波信號(hào)并連接至用以進(jìn)行相序和缺相判斷的處理器。本實(shí)施例檢測(cè)電路還設(shè)有公共中性點(diǎn)，三路光電耦合器的輸入端共用公共中性點(diǎn)。本實(shí)施例檢測(cè)電路，通過(guò)設(shè)置模擬三相中心點(diǎn)的公共中性點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中三相輸入電源的電壓變化檢測(cè)，進(jìn)而經(jīng)處理器檢測(cè)光電耦合器生成的方波信號(hào)進(jìn)行缺相和相序的判斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)缺相檢測(cè)和動(dòng)態(tài)缺相檢測(cè)，且本檢測(cè)電路不需要電源零線(xiàn)或者電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中線(xiàn)，具有通用性，可廣泛應(yīng)用于不同類(lèi)型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺相和相序檢測(cè)，提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行安全性。
[0027]參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中，優(yōu)選地，三相輸入電源的U相對(duì)應(yīng)有光電耦合器U2、V相對(duì)應(yīng)有光電耦合器U3、W相對(duì)應(yīng)有光電耦合器U4，各光電耦合器均經(jīng)限流電阻連接至單相線(xiàn)路，各光電耦合器的輸出端生成方波信號(hào)，以供處理器進(jìn)行檢測(cè)和判斷。本實(shí)施例中，光電耦合器選用6N137光電耦合器，6N137光電耦合器為單通道的高速光耦，能夠快速準(zhǔn)確地獲得三相電源各相的過(guò)零狀態(tài)。
[0028]優(yōu)選地，限流電阻包括設(shè)于對(duì)應(yīng)的檢測(cè)支路上的第一限流電阻，每路第一限流電阻分別經(jīng)第二限流電阻連接至公共中性點(diǎn)。本實(shí)施例中，參照?qǐng)D3，U相線(xiàn)路中，電阻R2經(jīng)電阻R3連接至公共中性點(diǎn)O 'N相線(xiàn)路中，電阻R4經(jīng)電阻R5連接至公共中性點(diǎn)O ;W相線(xiàn)路中，電阻R6經(jīng)電阻R7連接至公共中性點(diǎn)O。優(yōu)選地，電阻R2-R7選用穩(wěn)定性好的金屬膜電阻，以滿(mǎn)足各檢測(cè)支路的分壓限流的需求。
[0029]優(yōu)選地，本實(shí)施例中，為了保護(hù)6N137光電耦合器的輸入級(jí)，各路光電耦合器的輸入端均設(shè)有防反二極管和保護(hù)電容。以U相線(xiàn)路為例，該線(xiàn)路在電阻R2的末端與公共中線(xiàn)點(diǎn)O之間并聯(lián)設(shè)置電容C23，電阻R2的末端再經(jīng)分壓電阻連接至光電耦合器U2的陽(yáng)極輸入端子，光電耦合器U2的陰極輸入端子連接至公共中性點(diǎn)0，且公共中性點(diǎn)O與分壓電阻之間經(jīng)防反二極管連接。V相線(xiàn)路和W相線(xiàn)路的設(shè)置類(lèi)似，在此不再贅述。優(yōu)選地，保護(hù)電容為金屬化聚丙烯薄膜電容，即MKP電容。
[0030]優(yōu)選地,為了在光電稱(chēng)合器的輸出端生成比較規(guī)整的方波，每路光電稱(chēng)合器的輸出端經(jīng)反相器連接至處理器。本實(shí)施例中，反相器為74HC14施密特觸發(fā)反相器，處理器為單片機(jī)，三路光電耦合器輸出的方波經(jīng)74HC14反相器整形后，得到三路方波信號(hào)XU1、XU2、XU3，三路方波信號(hào)XU1、XU2、XU3輸入單片機(jī)帶CCP (Capture，Compare, PWM)捕捉功能的三只管腳，以對(duì)三相電的相序和缺相進(jìn)行比較判斷。
[0031]以下對(duì)相序和缺相的檢測(cè)進(jìn)行說(shuō)明:
[0032]一、相序檢測(cè):
[0033]本實(shí)施例中，圖3的XU1、XU2、XU3的三路方波信號(hào)，直接進(jìn)入單片機(jī)帶CCP捕捉功能的三只管腳RG0、RG3、RG4，再通過(guò)任意兩個(gè)RG 口的狀態(tài)來(lái)檢測(cè)相序。三路方波的狀態(tài)如圖4所示:
[0034]比如第一路方波進(jìn)入RGO管腳，第二路方波進(jìn)入RG3管腳。當(dāng)RGO管腳上的方波的上升沿到來(lái)時(shí)，馬上判斷RG3的狀態(tài)，由圖4可知應(yīng)該是“低電平”狀態(tài)，而RGO的方波的下降沿到來(lái)的時(shí)候，RG3應(yīng)該是“高電平”狀態(tài)，從而得出此時(shí)的相序?yàn)椤罢颉?。而?dāng)外部三相電源的相序發(fā)生變化的時(shí)候，當(dāng)RGO管腳上的方波的上升沿到來(lái)時(shí)，馬上判斷RG3的狀態(tài)，則此時(shí)RG3讀出應(yīng)該是“高電平”狀態(tài)，而RGO的方波的下降沿到來(lái)的時(shí)候，RG3讀出應(yīng)該是“低電平”狀態(tài)，從而得出此時(shí)的相序?yàn)椤柏?fù)序”。這樣便可以知道三相電源的相序，從而為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三相電機(jī)運(yùn)行提供“相序自動(dòng)矯正”的功能。
[0035]二、缺相檢測(cè):
[0036]1、靜態(tài)缺相:指電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三相電機(jī)還未通電運(yùn)行前就發(fā)生的缺相。比如圖3中的U相懸空，則XUl處就一直是“低電平”狀態(tài)，不會(huì)有方波輸出。當(dāng)U相接零時(shí)，U相對(duì)于“公共中性點(diǎn)O”的電壓就會(huì)發(fā)生變化，這樣X(jué)Ul的方波寬度就會(huì)發(fā)生變化，而對(duì)于其它的V和W相，也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的現(xiàn)象，從而可以判斷出發(fā)生的“靜態(tài)缺相”。
[0037]2、動(dòng)態(tài)缺相:指電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三相電機(jī)通電運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生的缺相。動(dòng)態(tài)缺相時(shí)，對(duì)于接零缺相，與靜態(tài)缺相的檢測(cè)方法類(lèi)似，不再重復(fù)說(shuō)明。而對(duì)于動(dòng)態(tài)懸空缺相，由于三相電機(jī)的結(jié)構(gòu)因素，XUU XU2、XU3仍舊會(huì)有三路方波輸出，但是其高電平寬度會(huì)發(fā)生變化，這為檢測(cè)動(dòng)態(tài)缺相提供了可能。正是由于三相電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在這樣的特征，所以一般的“相同步器”電路是檢測(cè)不出電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的懸空缺相。本實(shí)施例是通過(guò)單片機(jī)的CCP功能，對(duì)三個(gè)端口的方波的寬度進(jìn)行檢測(cè)，正常情況下，寬度應(yīng)該是6.7ms,當(dāng)出現(xiàn)缺相的時(shí)候，寬度會(huì)增加，大約在7.6?1ms之間。通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部CCP單元的捕捉，從而檢測(cè)出是否缺相。比如U相突然懸空，則在XUl輸出的方波的高電平就會(huì)變寬，而V相和W相也有類(lèi)似的情景。單片機(jī)CCP捕捉功能屬于硬件檢測(cè)，比利用管腳電平發(fā)生變化而采用中斷定時(shí)的軟件檢測(cè)方法更好。
[0038]在檢測(cè)的時(shí)候，為了避免由于干擾等其它因素的影響，如果出現(xiàn)“缺相”，會(huì)重復(fù)檢測(cè)多次，然后才會(huì)停止電機(jī)運(yùn)行、并且在LCD屏幕上打出“電源缺相”的報(bào)警信息，同時(shí)故障繼電器會(huì)動(dòng)作、并且把缺相的信息通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)上傳到中央控制室。
[0039]經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，本實(shí)施例檢測(cè)電路可靠地保護(hù)了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)。該方案具有通用性，也適合其它行業(yè)對(duì)三相電機(jī)的保護(hù)，可靠地、迅速地、方便地解決了三相電機(jī)在靜止和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的缺相燒毀的問(wèn)題。
[0040]從以上的描述可知，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下有益效果:
[0041]本實(shí)用新型用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，通過(guò)設(shè)置模擬三相中性點(diǎn)的公共中性點(diǎn)，且各光電耦合器的輸入端均共用該公共中性點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中三相輸入電源的電壓變化檢測(cè)，進(jìn)而經(jīng)處理器檢測(cè)光電耦合器生成的方波信號(hào)進(jìn)行缺相和相序的判斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)缺相檢測(cè)和動(dòng)態(tài)缺相檢測(cè)，且本檢測(cè)電路不需要電源零線(xiàn)或者電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中線(xiàn)，具有通用性，可廣泛應(yīng)用于不同類(lèi)型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺相和相序檢測(cè)，提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行安全性。
[0042]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于，包括用于對(duì)應(yīng)檢測(cè)三相輸入電源的各相電源的三路檢測(cè)支路，每路所述檢測(cè)支路均包括:限流電阻、光電耦合器， 所述限流電阻用于對(duì)檢測(cè)的電源信號(hào)進(jìn)行分壓限流，并將經(jīng)分壓限流后的電源信號(hào)傳遞至所述光電耦合器的輸入端； 所述光電耦合器的輸出端生成方波信號(hào)并連接至用以進(jìn)行相序和缺相判斷的處理器； 所述檢測(cè)電路還設(shè)有公共中性點(diǎn)，三路所述光電耦合器的輸入端共用所述公共中性點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 所述限流電阻包括設(shè)于對(duì)應(yīng)的所述檢測(cè)支路上的第一限流電阻，每路所述第一限流電阻分別經(jīng)第二限流電阻連接至所述公共中性點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 所述光電耦合器的輸入端設(shè)有防反二極管和/或保護(hù)電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 所述保護(hù)電容為金屬化聚丙烯薄膜電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 每路所述光電耦合器的輸出端經(jīng)反相器連接至所述處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 所述反相器為74H C 14施密特觸發(fā)反相器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 所述光電稱(chēng)合器為6N 137光電稱(chēng)合器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于三相電的相序和缺相檢測(cè)電路，其特征在于， 所述處理器為單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01R29/18GK204116466SQ201420594151
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】肖長(zhǎng)松 申請(qǐng)人:深圳市南方通用電氣有限公司