一種三相輸入電壓缺相及相序檢測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實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電路。
【背景技術(shù)】
[0002]三相交流電因為在發(fā)電、配電方面具有突出的優(yōu)越性而在實踐中獲得了廣泛的應(yīng)用，而供電缺相或相序錯誤經(jīng)常會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電路。
[0003]現(xiàn)有的三相輸入電壓缺相檢測技術(shù)，如圖1所示。
[0004]三相電源輸入端串入電阻(即R1-R3)用于對三相電源輸入進行限流；三相全波整流部分(即D1-D3)用于對三相輸入進行整流；光耦PCl在三相全波整流部分電流輸出為零時截止，在三相全波整流部分有電流輸出時導(dǎo)通；在光耦PCl導(dǎo)通時，電路輸出點(PL)輸出低電平(OV)，相反在光耦截止時電路輸出高電平(5V);
[0005]在三相電源輸入不缺相時，三相全波整流部分輸出的電流為六次諧波，且從不過零點。此時光耦PCl—直導(dǎo)通，PL信號一直為低電平(OV)。在三相電源輸入缺相時，三相全波整流部分輸出電流存在過零點，從而光耦PCl在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換，PL信號輸出為周期性方波；
[0006]將PL信號送到單片機(MCU)即為檢測運算處理單元進行處理，單片機(MCU)收到連續(xù)的低電平(OV)信號時，判定三相電源輸入不缺相。當(dāng)收到周期性方波信號時，通過計算方波脈沖個數(shù)是否等于或大于設(shè)定脈沖個數(shù)判定電源輸入是否缺相，即在方波脈沖個數(shù)等于或大于設(shè)定脈沖個數(shù)時，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技術(shù)，只能判定是否缺相，不能判定具體哪相缺相。
[0008]本實用新型三相輸入電壓缺相及相序檢測電路，見圖2。
[0009]在相間串入大阻值的電阻(R1-R3)與光耦(PC1-PC3)，電阻進行限流分壓，選取電阻值在相電壓壓差在最大值時光耦(PC1-PC3)導(dǎo)通，否則光耦截止，在一個電源周期內(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，光親導(dǎo)通，否則截止。這樣一個周期內(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，電路輸出點(R-PH，S-PH，T-PH)輸出低電平(OV)，光耦截止時，電路輸出點(R-PH，S-PH，T-PH)輸出高電平(5V)，從而使三個光耦(PC1-PC3)輸出周期性方波，并將R-PH/S-PH/T-PH三組信號送到單片機(MCU)進行運算處理。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)主要有以下問題:
[0012]三相電源輸入相序錯誤時，現(xiàn)有技術(shù)將無法進行判定。
[0013]三相電源輸入缺相時，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?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0014]本實用新型主要針對上述三相輸入檢測方式，無法檢測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電路，使得該電路實現(xiàn)相序檢測功能，缺相檢測功能。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，本實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單元、與反峰保護單元并聯(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運算處理單元的輸出點單元；
[0017]上述隔離單元包括與反峰保護單元并聯(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單元的輸出點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，光耦在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換，輸出點R-PH、S-PH、T-PH信號輸出為周期性方波，因為三相電源存在相位差，光耦導(dǎo)通的時間點不一樣，所以輸出點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，通過所述檢測運算處理單元可判定三相電源輸入錯誤；
[0020]三相電源輸入不缺相時，三個光耦(PC1、PC2、PC3)在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換，輸出點R-PH、S-PH、T-PH信號輸出為周期性方波，檢測運算處理單元同時收到三路周期性方波；當(dāng)檢測運算處理單元只收到一路連續(xù)的周期性方波信號，且其他兩路信號為高電平時，通過所述檢測運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，光耦PC3的發(fā)光二極管導(dǎo)通；R相電壓大于T相電壓時，光親PC2的發(fā)光二極管導(dǎo)通；3相電壓大于T相電壓時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)光二極管分時導(dǎo)通時，對應(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]因限流電阻大小會影響光耦導(dǎo)通時間長短，會嚴重影響檢測運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)通時的壓降，Ig為光親導(dǎo)通時的電流。
[0027]上述反峰保護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，如果有一反向負脈沖，幅值超過發(fā)光二極管的反向耐壓，光耦就會損壞，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]上述輸出點單元包括輸出點R-PH、輸出點S-PH、輸出點T-PH ;輸出點是光耦輸出方波信號到檢測運算處理單元進行運算處理的電氣連接點。
[0030]上述光耦PCl的發(fā)光二極管正極接電阻Rl的一端，同時接二極管Dl的負極，所述電阻Rl的另一端接三相電源的S相，所述發(fā)光二極管負極接所述二極管Dl的正極，同時接三相電源的T相；光耦PCl的光敏三極管的集電極接電阻R4的一端，同時接電路輸出點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，同時接二極管D2的負極，所述電阻R2的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負極接所述二極管D2的正極，同時接三相電源的T相；光耦PC2的光敏三極管的集電極接電阻R5的一端，同時接電路輸出點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，同時接二極管D3的負極，所述電阻R3的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負極接所述二極管D3的正極，同時接三相電源的S相；光耦PC2的光敏三極管的集電極接電阻R6的一端，同時接電路輸出點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]本實用新型的有益效果是:
[0034]1、本實用新型三相輸入電壓缺相及相序檢測電路中，將三相正弦信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛苑讲ㄐ盘?，不但可提高判斷精度，且單片機(MCU)更方便處理。
[0035]2、本實用新型三相輸入電壓缺相及相序錯誤檢測電路中，通過三個光耦實現(xiàn)了高低電壓的隔離，使應(yīng)用場合更加多樣化。
【附圖說明】
[0036]圖1為現(xiàn)有三相輸入電壓缺相檢測技術(shù)的電路示意圖。
[0037]圖2為本實用新型二相輸入電壓缺相及相序檢測電路不意圖。
【具體實施方式】
[0038]圖2為根據(jù)本實用新型三相輸入電壓缺相及相序檢測電路的具體電路圖。
[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，同時接二極管Dl的負極，所述電阻Rl的另一端接三相電源的S相，所述發(fā)光二極管負極接所述二極管Dl的正極，同時接三相電源的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，同時接電路輸出點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，同時接二極管D2的負極，所述電阻R2的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負極接所述二極管D2的正極，同時接三相電源的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，同時接電路輸出點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，同時接二極管D3的負極，所述電阻R3的另一端接三相電源的R相，所述發(fā)光二極管負極接所述二極管D3的正極，同時接三相電源的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，同時接電路輸出點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°，表達式如下:
[0045]R = U sin (wt)
[0046]S = U sin (wt~2 π /3)