JP3285191B2 - 検相回路 - Google Patents

検相回路

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孝男 小島
敏夫 長谷川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として低圧の三
相回路における正相、逆相、欠相を判定して相回転(相
順)を検出するための検相回路に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図3
は、この種の検相回路の従来技術を示している。図にお
いて、R,S,Tは配電線に接続された三相入力端子、
P1,P2は判定出力端子、R1〜R6は抵抗、C1〜
C8はコンデンサ、PC1,PC2はフォトカプラを示
す。
【0003】この検相回路は、基本的にはコンデンサC
1〜C6及び抵抗R1〜R4によって各相のベクトル合
成を行い、フォトカプラPC1,PC2のオン、オフ状
態を検出して正相、逆相、欠相を判定している。例え
ば、フォトカプラPC1,PC2のオン、オフに応じた
判定出力端子P1,P2の電圧レベルを論理「1」,
「0」に対応させ、P1,P2の論理が(0,1)であ
れば正相、同じく(1,0)であれば逆相、(1,1)
であれば欠相と判定している。
【0004】この方法では、コンデンサC1〜C6や抵
抗R1〜R4等の値のアンバランスに起因して誤差電圧
が発生すると、フォトカプラPC1,PC2を不要にオ
ンさせる場合がある。特に、配電線の電圧が高い場合や
周波数の変動時にはこの誤差分が大きく、誤動作の可能
性も高くなる。
【0005】ここで、図4は逆相検出回路のベクトル図
を示すもので、Tが正相ベクトル、T’が逆相ベクトル
であり、図3におけるコンデンサの分圧により電圧
CC,VC C'を、コンデンサ及び抵抗の分圧によりVR
作り、VCC'とVRとの電位差が50V程度の時に逆相を
検出している。従って、正相検出時には電位差ゼロが理
想的であるが、原理的には、コンデンサや抵抗の値のば
らつき及び周波数の変動により、電位差が発生すること
になる。更に、印加電圧を500V程度まで上昇させる
と電位差は更に増加し、しきい値の50Vを超えて欠相
判定を行う場合もある。
【0006】図5は、従来の検相回路全体の構成を示し
た機能ブロック図であり、11は正相検出回路、12は
逆相検出回路、31,32は各々のレベル判定回路、4
0は検相判定回路である。上述のように、従来では特に
配電線電圧が高い場合に検出回路の出力電圧がしきい値
を超えて誤動作しやすく、例えば図5に矢印で示すよう
に、配電線電圧が逆相で電圧が大きい場合に正相検出回
路の出力がしきい値を超えて誤検出してしまう不都合が
ある。このような不都合を解決するには、定数の揃った
素子を選別する必要があり、多くのコストや調整を必要
としていた。
【0007】一方、他の従来技術として、特開昭59−
175328号公報に記載された相順検出装置が知られ
ている。この相順検出装置は、各相電流をフォトカプラ
等により電圧に変換して取り出し、これをコンパレータ
により相対比較してその結果に応じ相順(正相、逆相)
を検出するものである。しかるに、この従来技術におい
ても、素子定数のばらつきや周波数変動、電圧変動に起
因する誤検出のおそれがあり、正確な相順検出を行えな
いという問題があった。
【0008】そこで本発明は、回路素子の定数のばらつ
きをある程度許容してコストの低減を図り、電圧変動や
周波数変動の影響が少ない検相回路を提供しようとする
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、三相の配電線に接続される三相入力端子
コンデンサ及び抵抗を介して第1,第2のフォトカプ
の入力側にそれぞれ接続され、第1,第2のフォトカ
プラの出力電流を抵抗を介して相回転に応じた電圧に変
換して出力する正相検出回路及び逆相検出回路と、一定
のしきい値と第1のフォトカプラの出力電流に相当する
正相検出回路の第1の出力電圧とを比較する第1のコン
パレータ、前記正相検出回路の第1の出力電圧と第2の
フォトカプラの出力電流に相当する電圧の抵抗分圧値で
ある逆相検出回路の第2の出力電圧とを比較する第2の
コンパレータ、第1のフォトカプラの出力電流に相当す
る電圧の抵抗分圧値である前記正相検出回路の第2の出
力電圧と第2のフォトカプラの出力電流に相当する前記
逆相検出回路の第1の出力電圧とを比較する第3のコン
パレータ、及び、前記しきい値と前記逆相検出回路の第
1の出力電圧とを比較する第4のコンパレータからな
るレベル比較回路と、第1、第4のコンパレータの出力
が加えられる第3のNAND回路、第2のコンパレータ
の出力と第3のNAND回路の出力が加えられる第1の
NAND回路、及び、第3のコンパレータの出力と第3
のNAND回路の出力が加えられる第2のNAND回
路、を備え、第1,第2のNAND回路の出力端子から
正相、逆相及び欠相に対応した論理出力を得るレベル判
定回路と、を有するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1はこの実施形態を示す回路図であ
り、図3と同一の構成要素には同一の符号を付してあ
る。図1において、低圧の配電線に接続される三相入力
端子R,S,Tは、コンデンサC1〜C6及び抵抗R1
〜R4を介して第1,第2のフォトカプラPC1,PC
2内の発光ダイオードの並列回路の両端にそれぞれ接続
されている。
【0011】フォトカプラPC1,PC2内のフォトト
ランジスタのコレクタは直流電源(電源電圧VCC)に接
続され、エミッタは抵抗R5,R7の直列回路、抵抗R
6,R8の直列回路にそれぞれ接続されている。また、
これらの直列回路にはコンデンサC7,C8が各々並列
に接続されている。
【0012】フォトカプラPC1内のフォトトランジス
タのエミッタは、コンパレータCP1の反転入力端子と
コンパレータCP2の非反転入力端子とに接続され、フ
ォトカプラPC2内のフォトトランジスタのエミッタ
は、コンパレータCP3の非反転入力端子とコンパレー
タCP4の反転入力端子とに接続されている。
【0013】コンパレータCP1及びコンパレータCP
4の非反転入力端子は、電源電圧V CCを分圧する抵抗R
9,R10の相互接続点に接続されている。また、コン
パレータCP2の反転入力端子は、前記抵抗R6,R8
の相互接続点に接続され、コンパレータCP3の反転入
力端子は、前記抵抗R5,R7の相互接続点に接続され
ている。これらのコンパレータCP1〜CP4の出力端
子には、プルアップ抵抗R11〜R14が接続されてい
る。なお、本発明ではコンパレータ出力がオープンコレ
クタであるためプルアップ抵抗を接続しているが、直接
出力するコンパレータの場合にはこれらのプルアップ抵
抗は不要である。
【0014】 コンパレータCP1,CP4の出力端子
第3のNAND回路ND3の入力側に接続され、その
出力端子は第1,第2のNAND回路ND1,ND2の
各一方の入力端子に接続されている。コンパレータCP
2,CP3の出力端子は、上記第1,第2のNAND回
路ND1,ND2の各他方の入力端子に接続されてい
る。
【0015】なお、図1において、13,14は後述す
る図2の正相検出回路、逆相検出回路にそれぞれ対応
し、23,24は正相、逆相のレベル比較回路、33,
34は正相、逆相のレベル判定回路にそれぞれ対応して
いる。
【0016】図2は図1の回路を機能ブロックにより表
したものであり、正相、逆相のレベル比較回路23,2
4の出力も併せて図示してある。すなわち、本実施形態
を図5の従来技術と比較すると、正相検出回路13、逆
相検出回路14と正相、逆相のレベル判定回路33,3
4との間に、両検出回路13,14の出力を取り込んで
比較処理を行う正相、逆相のレベル比較回路23,24
を備えている点が主たる相違である。ここで、検相判定
回路40は、レベル判定回路33,34の出力としての
判定出力端子P1,P2の論理出力に基づき、正相、逆
相、欠相を判定する機能を持つ。
【0017】次に、この実施形態の動作を図1及び図2
を参照しつつ説明する。図1において、いま、相順がR
→S→Tで逆相であるとすると、フォトカプラPC2の
出力電流がフォトカプラPC1の出力電流よりも大きい
ため、コンパレータCP2の反転入力端子の電圧(逆相
検出回路14の第2の出力電圧とする)はコンパレータ
CP3の反転入力端子の電圧(正相検出回路13の第2
の出力電圧とする)よりも高くなる。
【0018】また、コンパレータCP4の反転入力端子
の電圧(逆相検出回路14の第1の出力電圧とする)は
コンパレータCP1の反転入力端子の電圧(正相検出回
路13の第1の出力電圧とする)よりも高くなり、同様
にしてコンパレータCP3の非反転入力端子の電圧はコ
ンパレータCP2の非反転入力端子の電圧よりも高くな
る。
【0019】ここで、コンパレータCP1,CP4の非
反転入力端子にはいずれも抵抗R9,R10による電源
電圧VCCの分圧値がしきい値として加えられており、電
源電圧VCC及び抵抗R9,R10、並びに抵抗R5〜R
8の値等を所定の値に設定しておけば、コンパレータC
P1,CP2,CP3,CP4の出力電圧レベルの論理
はそれぞれ「1(H)」,「0(L)」,「1」,
「0」となる。
【0020】従って、NAND回路ND3の出力は
「1」となり、NAND回路ND1の出力は「1」、N
AND回路ND2の出力は「0」となる。これにより、
判定出力端子P1,P2からは(1,0)という逆相の
判定出力が得られる。
【0021】相順が正相の場合には、詳述しないが、フ
ォトカプラPC1の出力電流と同PC2の出力電流の大
小関係が逆転し、逆相時とは逆の動作によって判定出力
端子P1,P2から(0,1)という判定出力が得られ
る。また、欠相の場合には(1,1)という判定出力が
得られる。
【0022】この実施形態では、正相検出回路13及び
逆相検出回路14の出力電圧を単純に相対比較するので
はなく、コンパレータCP1,CP4により抵抗R9,
R10の分圧値と正相検出回路13及び逆相検出回路1
4の出力電圧とをそれぞれ比較してそれらの比較結果を
NAND回路ND3に加え、正相検出回路13及び逆相
検出回路14の出力電圧をコンパレータCP2,CP3
により各々比較した結果をNAND回路ND3の出力と
共にNAND回路ND1,ND2に加えて正相、逆相の
判定出力を得ている。
【0023】このため、図3〜図5の従来技術と比較し
た場合、図2の出力波形に示すごとく、正相または逆相
時には常にレベル比較回路23,24のいずれか一方の
みから出力が得られるようになる。よって、例えば配電
線の電圧が大きい逆相時にも、誤って正相のレベル比較
回路23から出力が得られる不都合はなく、電圧変動や
周波数変動に対して常に安定した検相判定を行うことが
できる。
【0024】同時に、フォトカプラPC1,PC2より
も配電線側のコンデンサや抵抗に定数のばらつきがあっ
ても、しきい値電圧を与える抵抗R5〜R10等が所定
の値であればディジタル的な判定出力が得られるため、
回路定数の調整に煩わされたり、特性の揃った素子を選
別することによるコスト上昇のおそれもない。
【0025】また、特開昭59−175328号公報に
記載された相順検出装置に比べ、正相及び逆相の検出電
圧を直接的に相対比較した結果のみに基づくものではな
いから、コンデンサや抵抗の定数のばらつきがそのまま
判定結果に影響するおそれが少なく、正確な検相が可能
である。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンデン
サや抵抗等の回路素子の定数に若干のばらつきがあって
も正確な相回転検出が可能であり、素子の選別を容易に
してコストの低減を図ることができる。また、定数の調
整に伴う労力や時間の低減も可能である。更に、配電線
の電圧変動や周波数変動の影響を受けずに高精度な検相
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す回路図である。
【図2】本発明の実施形態の機能ブロック図及び動作波
形図である。
【図3】従来技術を示す回路図である。
【図4】従来技術における逆相検出回路のベクトル図で
ある。
【図5】従来技術を示す機能ブロック図及び動作波形図
である。
【符号の説明】
13 正相検出回路 14 逆相検出回路 23,24 レベル比較回路 33,34 レベル判定回路 40 検相判定回路 R,S,T 三相入力端子 P1,P2 判定出力端子 PC1,PC2 フォトカプラ CP1〜CP4 コンパレータ ND1〜ND3 NAND回路 R1〜R14 抵抗 C1〜C8 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−175328(JP,A) 特開 昭60−131027(JP,A) 実開 昭56−54478(JP,U) 実開 平4−30485(JP,U) 特公 昭45−27435(JP,B1) 特公 昭47−1425(JP,B1) 特公 昭49−5072(JP,B1) 特公 昭47−1426(JP,B1) 実公 昭41−10945(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 29/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相の配電線に接続される三相入力端子
    コンデンサ及び抵抗を介して第1,第2のフォトカプ
    の入力側にそれぞれ接続され、第1,第2のフォトカ
    プラの出力電流を抵抗を介して相回転に応じた電圧に変
    換して出力する正相検出回路及び逆相検出回路と、 一定のしきい値と第1のフォトカプラの出力電流に相当
    する正相検出回路の第1の出力電圧とを比較する第1の
    コンパレータ、前記正相検出回路の第1の出力電圧と
    2のフォトカプラの出力電流に相当する電圧の抵抗分圧
    値である逆相検出回路の第2の出力電圧とを比較する第
    2のコンパレータ、第1のフォトカプラの出力電流に相
    当する電圧の抵抗分圧値である前記正相検出回路の第2
    の出力電圧と第2のフォトカプラの出力電流に相当する
    前記逆相検出回路の第1の出力電圧とを比較する第3の
    コンパレータ、及び、前記しきい値と前記逆相検出回路
    の第1の出力電圧とを比較する第4のコンパレータ
    らなるレベル比較回路と、 第1、第4のコンパレータの出力が加えられる第3のN
    AND回路、第2のコンパレータの出力と第3のNAN
    D回路の出力が加えられる第1のNAND回路、及び、
    第3のコンパレータの出力と第3のNAND回路の出力
    が加えられる第2のNAND回路、を備え、第1,第2
    のNAND回路の出力端子から正相、逆相及び欠相に対
    応した論理出力を得るレベル判定回路と、 を有することを特徴とする検相回路。
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