一種三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于三相交流供電領(lǐng)域，具體涉及三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]三相交流電因?yàn)樵诎l(fā)電、配電方面具有突出的優(yōu)越性而在實(shí)踐中獲得了廣泛的應(yīng)用，而供電缺相或相序錯(cuò)誤經(jīng)常會(huì)損壞某些特殊用電設(shè)備，為避免出現(xiàn)此情況發(fā)生，有必要給某些特殊用電設(shè)備加裝三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路。
[0003]現(xiàn)有的三相輸入電壓缺相檢測(cè)技術(shù)，如圖1所示。
[0004]三相電源輸入端串入電阻(即R1-R3)用于對(duì)三相電源輸入進(jìn)行限流；三相全波整流部分(即D1-D3)用于對(duì)三相輸入進(jìn)行整流；光耦PCl在三相全波整流部分電流輸出為零時(shí)截止，在三相全波整流部分有電流輸出時(shí)導(dǎo)通；在光耦PCl導(dǎo)通時(shí)，電路輸出點(diǎn)(PL)輸出低電平(OV)，相反在光耦截止時(shí)電路輸出高電平(5V);
[0005]在三相電源輸入不缺相時(shí)，三相全波整流部分輸出的電流為六次諧波，且從不過零點(diǎn)。此時(shí)光耦PCl—直導(dǎo)通，PL信號(hào)一直為低電平(OV)。在三相電源輸入缺相時(shí)，三相全波整流部分輸出電流存在過零點(diǎn)，從而光耦PCl在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換，PL信號(hào)輸出為周期性方波；
[0006]將PL信號(hào)送到單片機(jī)(MCU)即為檢測(cè)運(yùn)算處理單元進(jìn)行處理，單片機(jī)(MCU)收到連續(xù)的低電平(OV)信號(hào)時(shí)，判定三相電源輸入不缺相。當(dāng)收到周期性方波信號(hào)時(shí)，通過計(jì)算方波脈沖個(gè)數(shù)是否等于或大于設(shè)定脈沖個(gè)數(shù)判定電源輸入是否缺相，即在方波脈沖個(gè)數(shù)等于或大于設(shè)定脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，判定三相電源輸入缺相；否則判定三相電源輸入不缺相；
[0007]此三相輸入電壓缺相檢測(cè)技術(shù)，只能判定是否缺相，不能判定具體哪相缺相。
[0008]本實(shí)用新型三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路，見圖2。
[0009]在相間串入大阻值的電阻(R1-R3)與光耦(PC1-PC3)，電阻進(jìn)行限流分壓，選取電阻值在相電壓壓差在最大值時(shí)光耦(PC1-PC3)導(dǎo)通，否則光耦截止，在一個(gè)電源周期內(nèi)，只有R相電壓大于S相電壓，R相電壓大于T相電壓，S相電壓大于T相電壓時(shí)，光親導(dǎo)通，否則截止。這樣一個(gè)周期內(nèi)，光耦就在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換；
[0010]在光耦(PC1-PC3)導(dǎo)通時(shí)，電路輸出點(diǎn)(R-PH，S-PH，T-PH)輸出低電平(OV)，光耦截止時(shí)，電路輸出點(diǎn)(R-PH，S-PH，T-PH)輸出高電平(5V)，從而使三個(gè)光耦(PC1-PC3)輸出周期性方波，并將R-PH/S-PH/T-PH三組信號(hào)送到單片機(jī)(MCU)進(jìn)行運(yùn)算處理。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)主要有以下問題:
[0012]三相電源輸入相序錯(cuò)誤時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)將無法進(jìn)行判定。
[0013]三相電源輸入缺相時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)無法判定是三相輸入電源的哪相(R、S、T)缺相?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0014]本實(shí)用新型主要針對(duì)上述三相輸入檢測(cè)方式，無法檢測(cè)三相電源輸入的相序，無法判斷三相電源輸入那相缺相的缺陷，而提出了三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路，使得該電路實(shí)現(xiàn)相序檢測(cè)功能，缺相檢測(cè)功能。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:
[0016]—種三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路，包括高壓部分限流單元、與高壓部分限流單元連接的反峰保護(hù)單元、與反峰保護(hù)單元并聯(lián)的隔離單元、與隔離單元連接的低壓部分限流單元、連接在隔離單元與低壓部分限流單元之間的用于連接檢測(cè)運(yùn)算處理單元的輸出點(diǎn)單元；
[0017]上述隔離單元包括與反峰保護(hù)單元并聯(lián)的光耦PC1、PC2、PC3 ;
[0018]上述光耦PC1、PC2、PC3的輸入端通過高壓部分限流單元分別連接至三相交流電的S相、R相、R相；光耦PCl、PC2、PC3的輸出端分別連接至輸出點(diǎn)單元的輸出點(diǎn)R_PH、S-PH、T-PH ；
[0019]在三相電源輸入不缺相且相序(R-S-T)正確時(shí)，光耦在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換，輸出點(diǎn)R-PH、S-PH、T-PH信號(hào)輸出為周期性方波，因?yàn)槿嚯娫创嬖谙辔徊?，光耦?dǎo)通的時(shí)間點(diǎn)不一樣，所以輸出點(diǎn)R-PH、S-PH、T-PH的周期性方波也存在相位差，且相序和三相電源輸入的相序一樣，如果相序與三相電源輸入的相序相異，通過所述檢測(cè)運(yùn)算處理單元可判定三相電源輸入錯(cuò)誤；
[0020]三相電源輸入不缺相時(shí)，三個(gè)光耦(PC1、PC2、PC3)在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換，輸出點(diǎn)R-PH、S-PH、T-PH信號(hào)輸出為周期性方波，檢測(cè)運(yùn)算處理單元同時(shí)收到三路周期性方波；當(dāng)檢測(cè)運(yùn)算處理單元只收到一路連續(xù)的周期性方波信號(hào)，且其他兩路信號(hào)為高電平時(shí)，通過所述檢測(cè)運(yùn)算處理單元可判定三相電源輸入缺相。
[0021]上述光耦PC1、PC2、PC3的輸入端為發(fā)光二極管，當(dāng)R相電壓大于S相電壓時(shí)，光耦PC3的發(fā)光二極管導(dǎo)通；R相電壓大于T相電壓時(shí)，光親PC2的發(fā)光二極管導(dǎo)通；3相電壓大于T相電壓時(shí)PCl的發(fā)光二極管導(dǎo)通。
[0022]上述光耦PC1、PC2、PC3的輸出端為光敏三極管，當(dāng)光耦PC1、PC2、PC3的發(fā)光二極管分時(shí)導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的光耦PC1、PC2、PC3的光敏三極管也由于電-光-電的轉(zhuǎn)換作用而分時(shí)導(dǎo)通。
[0023]上述高壓部分限流單元包括限流電阻Rl、R2、R3，其中限流電阻Rl跨接于S相電源與光耦PCl的發(fā)光二極管正極之間；限流電阻R2跨接于R相電源與光耦PC2的發(fā)光二極管正極之間；限流電阻R3跨接于R相電源與光耦PC3的發(fā)光二極管正極之間；
[0024]因限流電阻大小會(huì)影響光耦導(dǎo)通時(shí)間長短，會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)運(yùn)算處理單元的判斷處理，故限流電阻阻值的選取至關(guān)重要；
[0025]限流電阻的阻值選擇公式為:Z = (Um-Ug)/Ig
[0026]其中Z為阻值，Um為相間的最大壓差，Ug為光親導(dǎo)通時(shí)的壓降，Ig為光親導(dǎo)通時(shí)的電流。
[0027]上述反峰保護(hù)單元包括箝位二極管D1、D2、D3，所述箝位二極管是反峰二極管的接法，光耦中發(fā)光二極管的反向耐壓只有幾伏，如果有一反向負(fù)脈沖，幅值超過發(fā)光二極管的反向耐壓，光耦就會(huì)損壞，接入Dl后，加在發(fā)光二極管的反向電壓箝制在0.7V，起到保護(hù)作用。
[0028]上述低壓部分限流單元包括限流電阻R4、R5、R6，其中限流電阻R4跨接于直流+5V電源端與光耦PCl的光敏三極管的集電極之間；限流電阻R5跨接于直流+5V電源端與光耦PC2的光敏三極管的集電極之間；限流電阻R6跨接于直流+5V電源端與光耦PC3的光敏三極管的集電極之間；直流+5V電源端通過限流電阻提供合適電流給所述光敏三極管的集電極，限流電阻起偏置作用。
[0029]上述輸出點(diǎn)單元包括輸出點(diǎn)R-PH、輸出點(diǎn)S-PH、輸出點(diǎn)T-PH ;輸出點(diǎn)是光耦輸出方波信號(hào)到檢測(cè)運(yùn)算處理單元進(jìn)行運(yùn)算處理的電氣連接點(diǎn)。
[0030]上述光耦PCl的發(fā)光二極管正極接電阻Rl的一端，同時(shí)接二極管Dl的負(fù)極，所述電阻Rl的另一端接三相電源的S相，所述發(fā)光二極管負(fù)極接所述二極管Dl的正極，同時(shí)接三相電源的T相；光耦PCl的光敏三極管的集電極接電阻R4的一端，同時(shí)接電路輸出點(diǎn)R-PH，所述電阻R4的另一端接直流+5V電源端，所述光敏三極管的發(fā)射極接地GND ;
[0031]上述光耦PC2的發(fā)光二極管正極接電阻R2的一端，同時(shí)接二極管D2的負(fù)極，所述電阻R2的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負(fù)極接所述二極管D2的正極，同時(shí)接三相電源的T相；光耦PC2的光敏三極管的集電極接電阻R5的一端，同時(shí)接電路輸出點(diǎn)S-PH，所述電阻R5的另一端接直流+5V電源端，所述光敏三極管的發(fā)射極接地GND ;
[0032]上述光耦PC3的發(fā)光二極管正極接電阻R3的一端，同時(shí)接二極管D3的負(fù)極，所述電阻R3的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負(fù)極接所述二極管D3的正極，同時(shí)接三相電源的S相；光耦PC2的光敏三極管的集電極接電阻R6的一端，同時(shí)接電路輸出點(diǎn)T-PH，所述電阻R6的另一端接直流+5V電源端，所述光敏三極管的發(fā)射極接地GND。
[0033]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0034]1、本實(shí)用新型三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路中，將三相正弦信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛苑讲ㄐ盘?hào)，不但可提高判斷精度，且單片機(jī)(MCU)更方便處理。
[0035]2、本實(shí)用新型三相輸入電壓缺相及相序錯(cuò)誤檢測(cè)電路中，通過三個(gè)光耦實(shí)現(xiàn)了高低電壓的隔離，使應(yīng)用場(chǎng)合更加多樣化。
【附圖說明】
[0036]圖1為現(xiàn)有三相輸入電壓缺相檢測(cè)技術(shù)的電路示意圖。
[0037]圖2為本實(shí)用新型二相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路的具體電路圖。
[0039]根據(jù)圖2所示，光電耦合器PCl的發(fā)光二極管正極接電阻Rl的一端，同時(shí)接二極管Dl的負(fù)極，所述電阻Rl的另一端接三相電源的S相，所述發(fā)光二極管負(fù)極接所述二極管Dl的正極，同時(shí)接三相電源的T相；光電耦合器PCl的光敏三極管的集電極接電阻R4的
[0040]—端，同時(shí)接電路輸出點(diǎn)R-PH，所述電阻R4的另一端接直流+5V電源端，所述光敏三極管的發(fā)射極接地GND。
[0041]光電耦合器PC2的發(fā)光二極管正極接電阻R2的一端，同時(shí)接二極管D2的負(fù)極，所述電阻R2的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負(fù)極接所述二極管D2的正極，同時(shí)接三相電源的T相；光電耦合器PC2的光敏三極管的集電極接電阻R5的一端，同時(shí)接電路輸出點(diǎn)S-PH，所述電阻R5的另一端接直流+5V電源端，所述光敏三極管的發(fā)射極接地GND。
[0042]光電耦合器PC3的發(fā)光二極管正極接電阻R3的一端，同時(shí)接二極管D3的負(fù)極，所述電阻R3的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負(fù)極接所述二極管D3的正極，同時(shí)接三相電源的S相；光電耦合器PC2的光敏三極管的集電極接電阻R6的一端，同時(shí)接電路輸出點(diǎn)T-PH，所述電阻R6的另一端接直流+5V電源端，所述光敏三極管的發(fā)射極接地GND。
[0043]所述一種三相輸入電壓缺相及相序檢測(cè)電路的工作原理介紹如下:
[0044]我們知道三相交流電之間的相位差為120°，表達(dá)式如下:
[0045]R = U sin (wt)
[0046]S = U sin (wt~2 π /3)