(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204116466 U(45)授权公告日 2015.01.21
(21)申请号 201420594151.X(22)申请日 2014.10.14
(73)专利权人深圳市南方通用电气有限公司
地址518103 广东省深圳市宝安区福永镇福
园一路天瑞工业园A5栋(72)发明人肖长松
(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限
责任公司 11240
代理人吴贵明(51)Int.Cl.
G01R 29/18(2006.01)G01R 29/16(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)实用新型名称
用于三相电的相序和缺相检测电路(57)摘要
本实用新型公开了一种用于三相电的相序和缺相检测电路，包括三路检测支路，每路检测支路均包括：限流电阻、光电耦合器，限流电阻用于对检测的电源信号进行分压限流，并将经分压限流后的电源信号传递至光电耦合器的输入端；光电耦合器的输出端生成方波信号并连接至用以进行相序和缺相判断的处理器；检测电路还设有公共中性点，三路光电耦合器的输入端共用公共中性点。本实用新型实现了在电动执行机构运行过程中三相输入电源的电压变化检测，进而经处理器检测光电耦合器生成的方波信号进行缺相和相序的判断，实现了对电动执行机构的静态缺相检测和动态缺相检测，且本检测电路不需要电源零线或者电动执行机构的中线，具有通用性。CN 204116466 U CN 204116466 U
权 利 要 求 书
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1.一种用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，包括用于对应检测三相输入电源的各相电源的三路检测支路，每路所述检测支路均包括：限流电阻、光电耦合器，
所述限流电阻用于对检测的电源信号进行分压限流，并将经分压限流后的电源信号传递至所述光电耦合器的输入端；
所述光电耦合器的输出端生成方波信号并连接至用以进行相序和缺相判断的处理器；
所述检测电路还设有公共中性点，三路所述光电耦合器的输入端共用所述公共中性点。
2.根据权利要求1所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，所述限流电阻包括设于对应的所述检测支路上的第一限流电阻，每路所述第一限流电阻分别经第二限流电阻连接至所述公共中性点。
3.根据权利要求1所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，所述光电耦合器的输入端设有防反二极管和/或保护电容。4.根据权利要求3所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，所述保护电容为金属化聚丙烯薄膜电容。
5.根据权利要求1所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，每路所述光电耦合器的输出端经反相器连接至所述处理器。6.根据权利要求5所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，所述反相器为74H C 14施密特触发反相器。
7.根据权利要求1至6任一所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，所述光电耦合器为6N 137光电耦合器。
8.根据权利要求7所述的用于三相电的相序和缺相检测电路，其特征在于，所述处理器为单片机。
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说 明 书
用于三相电的相序和缺相检测电路
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及检测电路领域，特别地，涉及一种用于三相电的相序和缺相检测
电路。背景技术
电力的应用在工业生产和日常生活中已占据着不可或缺的地位，设备依靠三相供电工作时往往要求对三相电源的接入的相序正确性和完整性进行检测，现有的相序和缺相检测主要是通过“相同步器”来实现，其电路原理如图1所示，包括三组支路，每组支路分别对应连接三相电源U、V、W相线之一，各支路均设有限流电阻、二极管、光电耦合器，在光电耦合器的输出端产生方波信号，图2示出了图1中方波PHASEA、PHASEB、PHASEC的波形示意图；当U、V、W三相中的一相出现断路时，这三路方波就会缺少一路，对这三路方波检测其有、无，就可以知道三相电机静止时，电动执行机构外部三相电源是否发生缺相。同时，对这三路方波进行检测，也可以知道三相电源的相序，从而为电动执行机构的“相序自动校正”功能提供依据。
[0003] 但现有技术中的相同步器进行三相电源的缺相检测，只能做到对三相电机静止时的情况进行缺相检测，而当三相电机已经在接收到主控单元发出的打开或者关闭指令而开始运行时，如果电动执行机构外部的三相电源在运行过程中发生缺相，则通过这样的相同步电路是检测不出来的。原因在于，这时的三相电机通过内部定子绕组形成感应电动势，故此时三相方波仍旧存在，所以只通过检测这三路方波是否存在来获得是否缺相的判断，容易造成判断误差。
[0002]
实用新型内容
[0004] 本实用新型目的在于提供一种用于三相电的相序和缺相检测电路，以解决现有的相同步器无法对运行中的电动执行机构的缺相进行准确判断的技术问题。[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：[0006] 一种用于三相电的相序和缺相检测电路，包括用于对应检测三相输入电源的各相电源的三路检测支路，每路检测支路均包括：限流电阻、光电耦合器，[0007] 限流电阻用于对检测的电源信号进行分压限流，并将经分压限流后的电源信号传递至光电耦合器的输入端；
[0008] 光电耦合器的输出端生成方波信号并连接至用以进行相序和缺相判断的处理器；
[0009] 检测电路还设有公共中性点，三路光电耦合器的输入端共用公共中性点。[0010] 进一步地，限流电阻包括设于对应的检测支路上的第一限流电阻，每路第一限流电阻分别经第二限流电阻连接至公共中性点。
进一步地，光电耦合器的输入端设有防反二极管和/或保护电容。
[0012] 进一步地，保护电容为金属化聚丙烯薄膜电容。
[0011]
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说 明 书
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进一步地，每路光电耦合器的输出端经反相器连接至处理器。[0014] 进一步地，反相器为74HC14施密特触发反相器。[0015] 进一步地，光电耦合器为6N137光电耦合器。[0016] 进一步地，处理器为单片机。[0017] 本实用新型具有以下有益效果：
[0018] 本实用新型用于三相电的相序和缺相检测电路，通过设置模拟三相中性点的公共中性点，且各光电耦合器的输入端均共用该公共中性点，实现了在电动执行机构运行过程中三相输入电源的电压变化检测，进而经处理器检测光电耦合器生成的方波信号进行缺相和相序的判断，实现了对电动执行机构的静态缺相检测和动态缺相检测，且本检测电路不需要电源零线或者电动执行机构的中线，具有通用性，可广泛应用于不同类型的电动执行机构的缺相和相序检测，提高电动执行机构的运行安全性。[0019] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。附图说明
[0020] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0021] 图1是现有技术中相同步器的电路结构示意图；[0022] 图2是图1中光电耦合器生成的方波示意图；
图3是本实用新型实施例用于三相电的相序和缺相检测电路的电路结构示意图；
[0024] 图4是图3中三路方波的状态示意图。
[0023]
具体实施方式
[0025] 以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意和所有的组合。[0026] 参照图3，本实用新型的优选实施例提供了一种用于三相电的相序和缺相检测电路，该检测电路包括用于对应检测三相输入电源的各相电源的三路检测支路，每路检测支路均包括：限流电阻、光电耦合器，其中，限流电阻用于对检测的电源信号进行分压限流，并将经分压限流后的电源信号传递至光电耦合器的输入端；光电耦合器的输出端生成方波信号并连接至用以进行相序和缺相判断的处理器。本实施例检测电路还设有公共中性点，三路光电耦合器的输入端共用公共中性点。本实施例检测电路，通过设置模拟三相中心点的公共中性点，实现了在电动执行机构运行过程中三相输入电源的电压变化检测，进而经处理器检测光电耦合器生成的方波信号进行缺相和相序的判断，实现了对电动执行机构的静态缺相检测和动态缺相检测，且本检测电路不需要电源零线或者电动执行机构的中线，具有通用性，可广泛应用于不同类型的电动执行机构的缺相和相序检测，提高电动执行机构的运行安全性。[0027] 参照图3，本实施例中，优选地，三相输入电源的U相对应有光电耦合器U2、V相对
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应有光电耦合器U3、W相对应有光电耦合器U4，各光电耦合器均经限流电阻连接至单相线路，各光电耦合器的输出端生成方波信号，以供处理器进行检测和判断。本实施例中，光电耦合器选用6N137光电耦合器，6N137光电耦合器为单通道的高速光耦，能够快速准确地获得三相电源各相的过零状态。[0028] 优选地，限流电阻包括设于对应的检测支路上的第一限流电阻，每路第一限流电阻分别经第二限流电阻连接至公共中性点。本实施例中，参照图3，U相线路中，电阻R2经电阻R3连接至公共中性点O；V相线路中，电阻R4经电阻R5连接至公共中性点O；W相线路中，电阻R6经电阻R7连接至公共中性点O。优选地，电阻R2-R7选用稳定性好的金属膜电阻，以满足各检测支路的分压限流的需求。[0029] 优选地，本实施例中，为了保护6N137光电耦合器的输入级，各路光电耦合器的输入端均设有防反二极管和保护电容。以U相线路为例，该线路在电阻R2的末端与公共中线点O之间并联设置电容C23，电阻R2的末端再经分压电阻连接至光电耦合器U2的阳极输入端子，光电耦合器U2的阴极输入端子连接至公共中性点O，且公共中性点O与分压电阻之间经防反二极管连接。V相线路和W相线路的设置类似，在此不再赘述。优选地，保护电容为金属化聚丙烯薄膜电容，即MKP电容。[0030] 优选地，为了在光电耦合器的输出端生成比较规整的方波，每路光电耦合器的输出端经反相器连接至处理器。本实施例中，反相器为74HC14施密特触发反相器，处理器为单片机，三路光电耦合器输出的方波经74HC14反相器整形后，得到三路方波信号XU1、XU2、XU3，三路方波信号XU1、XU2、XU3输入单片机带CCP(Capture，Compare，PWM)捕捉功能的三只管脚，以对三相电的相序和缺相进行比较判断。[0031] 以下对相序和缺相的检测进行说明：[0032] 一、相序检测：[0033] 本实施例中，图3的XU1、XU2、XU3的三路方波信号，直接进入单片机带CCP捕捉功能的三只管脚RG0、RG3、RG4，再通过任意两个RG口的状态来检测相序。三路方波的状态如图4所示：
[0034] 比如第一路方波进入RG0管脚，第二路方波进入RG3管脚。当RG0管脚上的方波的上升沿到来时，马上判断RG3的状态，由图4可知应该是“低电平”状态，而RG0的方波的下降沿到来的时候，RG3应该是“高电平”状态，从而得出此时的相序为“正序”。而当外部三相电源的相序发生变化的时候，当RG0管脚上的方波的上升沿到来时，马上判断RG3的状态，则此时RG3读出应该是“高电平”状态，而RG0的方波的下降沿到来的时候，RG3读出应该是“低电平”状态，从而得出此时的相序为“负序”。这样便可以知道三相电源的相序，从而为执行机构的三相电机运行提供“相序自动矫正”的功能。[0035] 二、缺相检测：[0036] 1、静态缺相：指电动执行机构的三相电机还未通电运行前就发生的缺相。比如图3中的U相悬空，则XU1处就一直是“低电平”状态，不会有方波输出。当U相接零时，U相对于“公共中性点O”的电压就会发生变化，这样XU1的方波宽度就会发生变化，而对于其它的V和W相，也会出现类似的现象，从而可以判断出发生的“静态缺相”。[0037] 2、动态缺相：指电动执行机构的三相电机通电运行的过程中发生的缺相。动态缺相时，对于接零缺相，与静态缺相的检测方法类似，不再重复说明。而对于动态悬空缺相，由
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于三相电机的结构因素，XU1、XU2、XU3仍旧会有三路方波输出，但是其高电平宽度会发生变化，这为检测动态缺相提供了可能。正是由于三相电机在运行过程中存在这样的特征，所以一般的“相同步器”电路是检测不出电动执行机构的电机在运行过程中发生的悬空缺相。本实施例是通过单片机的CCP功能，对三个端口的方波的宽度进行检测，正常情况下，宽度应该是6.7ms，当出现缺相的时候，宽度会增加，大约在7.6～10ms之间。通过单片机内部CCP单元的捕捉，从而检测出是否缺相。比如U相突然悬空，则在XU1输出的方波的高电平就会变宽，而V相和W相也有类似的情景。单片机CCP捕捉功能属于硬件检测，比利用管脚电平发生变化而采用中断定时的软件检测方法更好。[0038] 在检测的时候，为了避免由于干扰等其它因素的影响，如果出现“缺相”，会重复检测多次，然后才会停止电机运行、并且在LCD屏幕上打出“电源缺相”的报警信息，同时故障继电器会动作、并且把缺相的信息通过现场总线系统上传到中央控制室。[0039] 经过实践证明，本实施例检测电路可靠地保护了电动执行机构的电机。该方案具有通用性，也适合其它行业对三相电机的保护，可靠地、迅速地、方便地解决了三相电机在静止和运行过程中发生的缺相烧毁的问题。[0040] 从以上的描述可知，本实用新型实施例具有以下有益效果：[0041] 本实用新型用于三相电的相序和缺相检测电路，通过设置模拟三相中性点的公共中性点，且各光电耦合器的输入端均共用该公共中性点，实现了在电动执行机构运行过程中三相输入电源的电压变化检测，进而经处理器检测光电耦合器生成的方波信号进行缺相和相序的判断，实现了对电动执行机构的静态缺相检测和动态缺相检测，且本检测电路不需要电源零线或者电动执行机构的中线，具有通用性，可广泛应用于不同类型的电动执行机构的缺相和相序检测，提高电动执行机构的运行安全性。[0042] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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