CN201490688U - 相序转换器 - Google Patents
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Abstract
提供一种相序转换器，其包括继电器组、交流接触器组，以及接入在电源输入端的控制上述继电器组和交流接触器组的控制器，该控制器包括MCU电路以及与之电信号连接的电源电路、过零检测电路、输入电压检测电路。本实用新型相序转换器是结合软件和硬件的新型相序转换器，通过有效检测零线接错线、过压和欠压故障，保证交流接触器及相关负载在正常的工作电压范围内工作，极大程度地避免了烧坏的可能性，其检测准确，工作性能好，有效的解决了现有硬件式相序转换器的各种问题。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及三相电源监控领域。
【背景技术】
市场已有一种纯硬件的相序转换器，其中的控制器采用电容将电源相角改变之后驱动一个单刀双掷的小交流继电器。相序错误时小交流继电器常闭，常闭输出触点控制相序错误交流接触器，该交流接触器的输入输出接线方式相反，从而输出正确的相序；相序正确时小交流继电器常开触电闭合，常开输出触点控制相序正确交流接触器，该交流接触器的输入输出接线方式相同，从而输出正确的相序。根据上面的控制方式，达到了一个目的，就是不管输入电源的相序是正确还是错误的，装置的输出电源相序是正确的。
由于是采用纯硬件形式，小交流继电器的驱动回路阻抗不变，但是输入的电源电压是在一定范围内波动的。当输入电源电压较低时，小交流继电器线圈两端分得的电压较低，容易低于小交流继电器的吸合电压，使小交流继电器的输出触点不停地抖动，导致交流接触器不停地吸合、断开，交流接触器输出端会拉弧，产生高温，从而造成交流接触器烧坏。
并且该类型装置无法判断出零线接错线故障，零线接错线上电后，会导致交流接触器线圈端承受380VAC的电压，严重超过额定工作电压220VAC，直接导致线圈发热烧毁。另外该类型装置无法判断出缺相故障。
因此，为解决上述该类型装置无法检测缺相故障、零线接错线故障、过压故障和欠压故障等技术问题，提供一种简单而有效的可实现检测缺相故障、零线接错线故障、过压故障和欠压故障的新型相序转换器实为必要。
【发明内容】
本实用新型目的是提供一种可有效的实现检测缺相故障、零线接错线故障、过压故障和欠压故障，可实现相序容错功能的相序转换器。
为实现本实用新型目的，提供以下技术方案：
提供一种相序转换器，其包括继电器组、交流接触器组，以及接入在电源输入端的控制上述继电器组和交流接触器组的控制器，该控制器包括MCU电路以及与之电信号连接的电源电路、过零检测电路、输入电压检测电路。所述的相序转换器还包括故障显示电路，该显示电路与所述控制器电连接。
该MCU电路为单片机电路，其包括有晶体振荡器和复位电路。
该电源电路包括整流器和两个串联的电解电容。电源产生部分为开关电源方案，输入电源经整流后使用两个串联的电解电容滤波，防止输入为两相火线时将电解电容损坏。开关电源采用降压斩波方式，输出电源地为热地。
相序检测部分使用三极管检测三相交流电源的过零点，通过软件判断三个过零点脉冲是否存在和三者之间的时间差，实现缺相判断和相序判断。
该过零检测电路包括分压限流电阻、三极管Q5和低通滤波电路，该分压限流电阻连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极连接低通滤波电路，低通滤波电路另一端连接MCU电路。分压限流电阻进行分压后，得到交流输入电源有效值对应的直流电压，利用单片机的AD采样功能检测该直流电压，从而得到交流输入电压值，通过软件设定电压的过压保护点和欠压保护点。
该输入电压检测电路将高交流电压转化为低的直流电压，其包括整流二极管、低频滤波电容、高频滤波电容、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻、整流二极管和第二分压电阻依次串联，所述高频滤波电容和低频滤波电容分别与第二分压电阻并联连接。
所述继电器组包括第一继电器、第二继电器，所述控制器选择性地接通所述第一继电器或第二继电器，所述交流接触器组包括第一交流接触器以及第二交流接触器，所述第一继电器输出端连接对应的第一交流接触器，所述第二继电器输出端连接对应的第二交流接触器。
所述的第一交流接触器和第二交流接触器为三相交流接触器，该第一交流接触器输出端的第2、第4和第6引脚分别连接第二交流接触器输出端的第6、第4和第2引脚。
该相序转换器的输出控制电路部分为单片机控制两个直流继电器，直流继电器再控制交流接触器。当有零线接错线、过压和欠压故障时，两个直流继电器均断开，避免交流接触器烧坏。再结合缺相故障检测，可以有效保证交流接触器的负载在正常的工作电压范围内工作。该电源输出控制电路包括三极管Q2、与三极管Q2的基极连接的限流电阻、由三极管Q2所驱动的继电器K1、由继电器K1所驱动的交流接触器和阻容模块RC1。
本实用新型对比现有技术有如下有益效果：
本实用新型相序转换器是结合软件和硬件的新型相序转换器，通过有效检测零线接错线、过压和欠压故障，保证交流接触器及相关负载在正常的工作电压范围内工作，极大程度地避免了烧坏的可能性，其检测准确，工作性能好，有效的解决了现有硬件式相序转换器的各种问题。
【附图说明】
图1相序转换器工作示意图；
图2控制器设计框图；
图3电源电路原理图；
图4过零检测原理图；
图5MCU电路及复位、振荡电路图；
图6输入电压检测电路图；
图7故障显示电路图；
图8交流接触器控制电路图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型相序转换器的工作示意图，其中控制器AP2用于监控电源、控制输出电源和故障显示。它通过检测CON1上输入的4个电源线，得到相应的过零信号和电压信号，从而实现各项功能。
请再参阅图2，该控制器包括MCU电路以及与之联系的电源电路、过零检测电路、输入电压检测电路、故障显示电路、交流接触器控制电路、快测电路、故障输出电路、选择口电路、电流检测电路，以及MCU电路自带的晶体振荡器和复位电路。
图3为电源电路，其中，保险管FU1、压敏电阻RV1为抗雷击器件；电容C2、扼流圈L4为交流电源滤波器件；电阻R6为防止上电冲击电阻；二极管D1为整流二极管，负责将交流电源整流成脉动的直流电源；电容C1、电容C3负责将整流的脉动电压滤波成更稳定的直流电压，电阻R7和电阻R8负责给两个电容均压；开关电源部分负责将高压直流电源转换成低压直流电源+12V，给继电器供电；+5V稳压电路负责将+12V电源转化成+5V电源，给MCU等负责供电。
图4电路用于检测三相火线的过零信号，电路输入信号为电源火线。电阻R1/R60/R68/R69为限流电阻，限制提供给三极管Q5基极的电流；二极管D3起到嵌位作用，当交流电压为负时，将三级管Q5的Vbe电压控制在安全电压范围内；电阻R47为火线未接的情况给三极管Q5基极一个稳定的电平；电容C19用于滤除高频干扰；三极管Q5用于分离出过零信号；电阻R23为三极管Q5集电极限流电阻；电阻R26和电容C10组成一个低通滤波电路。MCU得到的是一个占空比大约50％的方波。
图5为单片机电路，用来处理电源过零信号和输入电压信号，控制故障显示和电源输出。附带一个晶体振荡器，一个复位电路。电容C9、C14为MCU的去藕电容。
图6为输入电压检测电路，将高交流电压转化为低的直流电压，便于单片机检测。二极管D11用于将交流电压整流，电阻R45、R46和R48将整流后的电压波形分压，电容C13用于将分压后的低频滤波，电容C17用于高频滤波；电阻R9为防浪涌电阻；二极管D10为嵌位电阻，避免输入信号超过MCU的工作电压范围。
图7为故障显示电路，用于显示各种故障。电阻R39、R40为限流电阻。
图8为电源输出控制。各器件的作用如下：电阻R52为三极管Q2基极的限流电阻；电阻R58用于给三极管Q2基极一个稳定的电平；三极管Q2用于驱动继电器K1；二极管D16、电容C8用于吸收继电器K1线圈的反电动势；继电器K1用于驱动交流接触器；阻容模块RC1用于吸收继电器K1断开时交流接触器线圈产生的反电动势。
当存在缺相故障、零线接错线、过压故障和欠压故障时，两个继电器均断开，从而控制两个交流接触器均断开，电源无输出；当输入电源L1、L2和L3的相序错误时，继电器K1断开、K2闭合，从而控制图1中的交流接触器KM1断开、KM2闭合，输出电源调整为正确相序；当输入电源L1、L2和L3的相序正确时，继电器K2断开、K1闭合，从而控制图1中的交流接触器KM2断开、KM1闭合，输出电源为正确相序。最终实现相序转换。
以上为本实用新型具体实施例，本实用新型权利范围不以此为限制，所有可等同替换的技术方案均在本实用新型权利范围内。
Claims (7)
1.一种相序转换器，其包括继电器组和交流接触器组，其特征在于，还包括接入在电源输入端的控制上述继电器组和交流接触器组的控制器，该控制器包括MCU电路以及与之电信号连接的电源电路、过零检测电路、输入电压检测电路。
2.如权利要求1所述的相序转换器，其特征在于，所述的相序转换器还包括故障显示电路，该显示电路与所述控制器电连接。
3.如权利要求1所述的相序转换器，其特征在于，该电源电路包括整流器和两个串联的电解电容。
4.如权利要求1所述的相序转换器，其特征在于，该过零检测电路包括分压限流电阻、三极管Q5和低通滤波电路，该分压限流电阻连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极连接低通滤波电路，低通滤波电路另一端连接MCU电路。
5.如权利要求1所述的相序转换器，其特征在于，该输入电压检测电路包括整流二极管、低频滤波电容、高频滤波电容、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻、整流二极管和第二分压电阻依次串联，所述高频滤波电容和低频滤波电容分别与第二分压电阻并联连接。
6.如权利要求1所述的相序转换器，其特征在于，所述继电器组包括第一继电器、第二继电器，所述控制器选择性地接通所述第一继电器或第二继电器，所述交流接触器组包括第一交流接触器以及第二交流接触器，所述第一继电器输出端连接对应的第一交流接触器，所述第二继电器输出端连接对应的第二交流接触器。
7.如权利要求6所述的相序转换器，其特征在于，所述的第一交流接触器和第二交流接触器为三相交流接触器，该第一交流接触器输出端的第2、第4和第6引脚分别连接第二交流接触器输出端的第6、第4和第2引脚。
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