CN106199225B - 缺相检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种缺相检测电路，包括第一光耦、第二光耦、第一二极管、第二二极管、采样电阻以及缺相判断模块，其中：所述第一二极管正向连接在第一限流电阻的后端，所述第二二极管反向连接在第二限流电阻的后端，且所述第一二极管的负极连接到第二二极管的正极；所述采样电阻的第一端连接到第二二极管的负极、第二端连接到第三限流电阻的后端；所述第一光耦和第二光耦的原边以极性相反的方式分别连接在采样电阻的两端；所述缺相判断模块根据第一光耦和第二光耦的副边输出信号确认缺相的相线。本发明通过在原有的缺相检测电路基础上增加一个二极管和两个光耦，以非对称方式实现了三相电源中缺相的相线的识别。
Description
技术领域
本发明涉及三相交流电检测领域，更具体地说，涉及一种用于检测三相交流电是否缺相的缺相检测电路。
背景技术
变频调速已成为主流的调速方式，其中变频器为调速***的核心部分。在工控行业中，变频器缺相运行会造成器件及机器损坏。此外，在某些特殊领域，需进行工变频切换，这要求变频器可判断其输入相序的一致性，避免对其设备造成危害。为避免变频器出现损伤，很多变频器中具有缺陷检测电路和相序检测电路。
然而，现有的缺相检测电路较为简单，例如通过若干电阻及二极管实现，该类缺相检测电路虽然电路简单、成本低，但仅能判断是否出现缺相故障，而不能确认哪一相缺相。
此外，现有的相序检测电路一般是通过AD采样实现，即通过将相电压波形采样进入数字芯片处理来判断相序情况。采用该方式的相序检测电路，需要数字芯片进行大量处理，从而造成数字芯片资源浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述缺陷检测电路无法确认哪一相缺相的问题，提供一种新的缺相检测电路。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种缺相检测电路，包括分别连接到第一相线、第二相线和第三相线的第一限流电阻、第二限流电阻以及第三限流电阻，所述检测电路还包括第一光耦、第二光耦、第一二极管、第二二极管、采样电阻以及缺相判断模块，其中：所述第一二极管正向连接在第一限流电阻的后端，所述第二二极管反向连接在第二限流电阻的后端，且所述第一二极管的负极连接到第二二极管的正极；所述采样电阻的第一端连接到第二二极管的负极、第二端连接到第三限流电阻的后端；所述第一光耦和第二光耦的原边以极性相反的方式分别连接在采样电阻的两端；所述缺相判断模块根据第一光耦和第二光耦的副边输出信号确认缺相的相线。
在本发明所述的缺相检测电路中，所述缺相判断模块在第一光耦和第二光耦的副边均输出脉冲波时确认相线正常、在第一光耦的副边输出高电平且第二光耦的副边输出脉冲波时确认第一相线缺相、在第一光耦的副边输出脉冲波且第二光耦的副边输出高电平时确认第二相线缺相、在第一光耦和第二光耦的副边均输出高电平时确认第三相线缺相。
在本发明所述的缺相检测电路中，所述检测电路还包括相序检测模块，该相序检测模块连接第一光耦和第二光耦的副边，并根据第一光耦和第二光耦的输出脉冲的时序判断第一相线、第二相线和第三相线的相序。
在本发明所述的缺相检测电路中，在所述第一光耦的输出脉冲领先于第二光耦的输出脉冲时，所述相序检测模块确认第一相线、第二相线、第三相线的电流依次相差120°；在所述第一光耦的输出脉冲落后于第二光耦的输出脉冲时，所述相序检测模块确认第一相线、第三相线、第二相线的电流依次相差120°。
在本发明所述的缺相检测电路中，所述采样电阻的第一端经由正向连接的第三二极管连接到第一光耦的原边的正极；所述第二光耦的原边的负极经由正向连接的第四二极管连接到采样电阻的第一端。
本发明的缺相检测电路，通过在原有的缺相检测电路基础上增加一个二极管和两个光耦，以非对称方式实现了三相电源中缺相的相线的识别。并且本发明的缺相检测电路还可用于实现三相电源的相序检测。
附图说明
图1是本发明缺相检测电路实施例的示意图。
图2是缺少第二二极管且未缺相时的采样电阻两端电压的波形图。
图3是本发明缺相检测电路中未缺相时采样电阻两端电压的波形图。
图4是本发明缺相检测电路中未缺相时第一光耦和第二光耦输出电压的波形图。
图5是本发明缺相检测电路中第一相线缺相时采样电阻两端电压的波形图。
图6是本发明缺相检测电路中第二相线缺相时采样电阻两端电压的波形图。
图7是本发明缺相检测电路中第三相线缺相时采样电阻两端电压的波形图。
图8是本发明缺相检测电路中第一相线缺相时第一光耦和第二光耦输出电压的波形图。
图9是本发明缺相检测电路中第二相线缺相时第一光耦和第二光耦输出电压的波形图。
图10是本发明缺相检测电路中第三相线缺相时第一光耦和第二光耦输出电压的波形图。
图11是本发明缺相检测电路中第一相线、第二相线、第三相线电流依次相差120°时第一光耦和第二光耦输出电压的波形图。
图12是本发明缺相检测电路中第一相线、第三相线、第二相线电流依次相差120°时第一光耦和第二光耦输出电压的波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明缺相检测电路实施例的示意图，其可连接到三相电源并用于检测三相电源的缺相线路。本实施例中的缺相检测电路包括分别连接到第一相线、第二相线和第三相线的第一限流电阻R1、第二限流电阻R2以及第三限流电阻R3，且该检测电路还包括第一光耦U1、第二光耦U2、第一二极管D1、第二二极管D2、采样电阻R4以及缺相判断模块。上述第一二极管D1正向连接在第一限流电阻R1的后端(即第一二极管D1的正极连接在第一限流电阻R1的后端)，第二二极管D2反向连接在第二限流电阻R2的后端(即第二二极管D2的负极连接在第二限流电阻R2的后端)，且第一二极管D1的负极连接到第二二极管D2的正极；采样电阻R4的第一端连接到第二二极管D2的负极、第二端连接到第三限流电阻R3的后端；第一光耦U1和第二光耦U2的原边以极性相反的方式分别连接在采样电阻R4的两端(例如第一光耦U1的原边的正极连接到采样电阻R4的第一端、负极连接到采样电阻R4的第二端，第二光耦U2的原边的正极连接到采样电阻R4的第二端、负极连接到采样电阻R4的第一端)；缺相判断模块根据第一光耦U1和第二光耦U2的副边输出信号V1、V2确认缺相的相线。
在上述缺相检测电路中，第一相线、第二相线和第三相线上电压Va、Vb、Vc的表达式如下：
Va＝Vlsinθ；
Vb＝Vlsin(θ+120°)；
Vc＝Vlsin(θ-120°)；
其中V1为电压最大值。
根据电路理论，图1在没有第二二极管D2存在的情况下，采样电阻R4上的电压等于第一相线、第二相线和第三相线上电压Va、Vb、Vc分别加在采样电阻R4上的电压之和：
第一相线在采样电阻R4上的分量为：
第二相线在采样电阻R4上的分量为：
第三相线在采样电阻R4上的分量为：
在R1＝R2＝R3＝R(即第一限流电阻R1、第二限流电阻R2以及第三限流电阻R3的阻值均为R)的情况下上面的表达式可以简化为：
第一相线在采样电阻R4上的分量为：
第二相线在采样电阻R4上的分量为：
第三相线在采样电阻R4上的分量为：
从而，施加在采样电阻R4上的电压为：
该施加到采样电阻R4上的电压为一个正弦电压，其波形如图2所示。
在增加第二二极管D2之后，采样电阻R4上的电压发生变化，具体如下：
当Va1>Vb1>Vc1时，采样电阻R4上的电压还是为第一相线、第二相线、第三相线电压的叠加：
当Vb1>Va1>V1c时，采样电阻R4上的电压为第一相线、第三相线电压的叠加：
当Vb1>Vc1>Va1时，采样电阻R4上的电压为零，即：VR4＝0；
当Vc1>Vb1>Va1时，采样电阻R4上的电压还是为第二相线、第三相线电压的叠加：
当Vc1>Va1>Vb1时，采样电阻R4上的电压还是为第二相线、第三相线电压的叠加：
当Va1>Vc1>Vb1时，采样电阻R4上的电压还是为第一相线、第二相线、第三相线电压的叠加：
通过以上分析可知，在电路中具有第二二极管D2时，采样电阻R4两端的电压存在三种情况，即：或VR4＝0或采样电阻R4两端的电压波形如图3所示。
对应地，图1所示的缺相检测电路中，第一光耦U1和第二光耦U2分别检测采样电阻R4的正向电压和负向电压，当采样电阻R4上电压为正时第一光耦U1导通，当采样电阻R4上电压为负时第二光耦U2导通。即在三相线不缺相时，第一光耦U1的副边输出电压V1和第二光耦U2的副边输出电压V2的波形如图4所示。
当第一相线缺相时，采样电阻R4上的电压波形如图5所示，第一光耦U1的副边输出电压V1和第二光耦U2的副边输出电压V2处的波形如图8所示；当第二相线缺相时，采样电阻R4上的电压波形如图6所示，第一光耦U1的副边输出电压V1和第二光耦U2的副边输出电压V2处的波形如图9所示；当第三相线缺相时，采样电阻R4上的电压波形如图7所示，第一光耦U1的副边输出电压V1和第二光耦U2的副边输出电压V2处的波形如图10所示。
通过，第一光耦U1的副边输出电压V1和第二光耦U2的副边输出电压V2的组合不仅可以判断缺相故障，还可以判断哪一相缺相，理论上在一个周波内可以检测出缺相，即缺相判断模块在第一光耦U1和第二光耦U2的副边均输出脉冲波时确认相线正常、在第一光耦U1的副边输出高电平且第二光耦U2的副边输出脉冲波时确认第一相线缺相、在第一光耦U1的副边输出脉冲波且第二光耦U2的副边输出高电平时确认第二相线缺相、在第一光耦U1和第二光耦U2的副边均输出高电平时确认第三相线缺相，即：
| V1 | V2 | 状态 |
| 50HZ脉冲 | 50HZ脉冲 | 正常 |
| 高电平 | 50HZ脉冲 | 第一相线缺相 |
| 50HZ脉冲 | 高电平 | 第二相线缺相 |
| 高电平 | 高电平 | 第三相线缺相 |
此外，上述缺相检测电路还可包括相序检测模块，并通过该相序检测模块实现相序检测。该相序检测模块连接第一光耦U1和第二光耦U2的副边，并根据第一光耦U1和第二光耦U2的输出脉冲的时序判断第一相线、第二相线和第三相线的相序。
具体地，当第一光耦U1的输出脉冲领先于第二光耦U2的输出脉冲时(如图11所示)，相序检测模块确认第一相线、第二相线、第三相线的电流依次相差120°；在第一光耦U1的输出脉冲落后于第二光耦U1的输出脉冲时(如图12所示)，相序检测模块确认第一相线、第三相线、第二相线的电流依次相差120°。
为提高检测的安全性，可在上述缺相检测电路中增加第三二极管D3和第四二极管D4，即采样电阻R4的第一端经由正向连接的第三二极管D3连接到第一光耦U1的原边的正极；第二光耦U2的原边的负极经由正向连接的第四二极管D4连接到采样电阻R4的第一端。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种缺相检测电路，包括分别连接到第一相线、第二相线和第三相线的第一限流电阻、第二限流电阻以及第三限流电阻，其特征在于：所述检测电路还包括第一光耦、第二光耦、第一二极管、第二二极管、采样电阻以及缺相判断模块，其中：所述第一二极管正向连接在第一限流电阻的后端，所述第二二极管反向连接在第二限流电阻的后端，且所述第一二极管的负极连接到第二二极管的正极；所述采样电阻的第一端连接到第二二极管的负极、第二端连接到第三限流电阻的后端；所述第一光耦和第二光耦的原边以极性相反的方式分别连接在采样电阻的两端；所述缺相判断模块根据第一光耦和第二光耦的副边输出信号确认缺相的相线；
所述缺相判断模块在第一光耦和第二光耦的副边均输出脉冲波时确认相线正常、在第一光耦的副边输出高电平且第二光耦的副边输出脉冲波时确认第一相线缺相、在第一光耦的副边输出脉冲波且第二光耦的副边输出高电平时确认第二相线缺相、在第一光耦和第二光耦的副边均输出高电平时确认第三相线缺相。
2.根据权利要求1所述的缺相检测电路，其特征在于：所述检测电路还包括相序检测模块，该相序检测模块连接第一光耦和第二光耦的副边，并根据第一光耦和第二光耦的输出脉冲的时序判断第一相线、第二相线和第三相线的相序。
3.根据权利要求2所述的缺相检测电路，其特征在于：在所述第一光耦的输出脉冲领先于第二光耦的输出脉冲时，所述相序检测模块确认第一相线、第二相线、第三相线的电流依次相差120°；在所述第一光耦的输出脉冲落后于第二光耦的输出脉冲时，所述相序检测模块确认第一相线、第三相线、第二相线的电流依次相差120°。
4.根据权利要求1所述的缺相检测电路，其特征在于：所述采样电阻的第一端经由正向连接的第三二极管连接到第一光耦的原边的正极；所述第二光耦的原边的负极经由正向连接的第四二极管连接到采样电阻的第一端。
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