CN101819261A - 一种三相电源缺相掉电检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相电源缺相掉电检测电路，包括工作电源、对三相电源进行整流采样检测并输出缺相检测信号(VO)的缺相检测模块(1)，对三相电源每一相分别采样检测并输出掉电检测信号(VA、VB、VC)的掉电检测模块(2)，接收缺相检测信号和掉电检测信号并输出检测结果的检测结果输出模块(3)；检测结果输出模块(3)的输出信号(VOUT)送外部执行装置。与现有技术相比，能在输入电压323伏至480伏之间，故障发生10毫秒之内，准确地检测出三相电源缺相掉电故障，并输出报警信号，报警信号保持至少20毫秒。

Description

一种三相电源缺相掉电检测电路

技术领域

本发明涉及电源检测电路，尤其涉及一种三相电源缺相掉电检测电路。

背景技术

随着科技的飞速发展，三相电力系统越来越复杂，各行各业对三相电源的需求越来越多，要求用电设备对电网的适应能力也越来越高，故此对电源检测电路也提出了更高的要求，要求其具有非常好的时效性，和输入大范围的检测能力。检测电路要尽可能快而准确的检测到电源缺相、掉电故障，随之发出一系列的报警和保护动作。目前用于检测三相电源缺相掉电的检测电路，一类是对三相电源全桥整流后采样再处理分析；另一类是对三相电源每一相分别取采样后再处理分析。但是都不能满足在输入电压波动范围大的环境里快速检测出缺相的要求。

发明内容

本发明是要解决现有检测电路不能快速地检测出三相电源缺相掉电的缺陷，提出一种具有的缺相检测模块和掉电检测模块的，能快速检测三相电源缺相掉电的检测电路。

为解决所述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种三相电源缺相掉电检测电路，包括工作电源，对三相电源进行整流采样检测并输出缺相检测信号的缺相检测模块，对三相电源每一相分别采样检测并输出掉电检测信号的掉电检测模块，接收缺相检测信号和掉电检测信号并输出检测结果的检测结果输出模块；检测结果输出模块的输出信号送外部执行装置。

在一个实施例中，缺相检测模块包括对三相电源进行整流的整流模块，对整流模块输出电压进行采样并输出采样信号的整流信号采样模块，接整流信号采样模块输出端对整流信号进行滤波并输出整流实时信号的滤波电路，接整流信号采样模块输出端对整流信号进行峰值保持处理并输出整流可变基准信号的峰值保持电路，对整流实时信号和整流可变基准信号进行对比分析并输出所述的缺相检测信号的整流信号分析模块。掉电检测模块包括对三相电源单相的信号采样检测并对应输出A相掉电检测信号、B相掉电检测信号和C相掉电检测信号的A相掉电检测子模块、B相掉电检测子模块和C相掉电检测子模块；所述三个子模块皆包括对电源单相进行采样的信号采样模块，接信号采样模块输出端对采样信号进行绝对值处理的绝对值处理模块，接绝对值处理模块输出端对绝对值信号进行滤波并输出实时信号的滤波电路，接绝对值处理模块输出端对绝对值信号进行峰值保持处理并输出可变基准信号的峰值保持电路，对实时信号和可变基准信号进行对比分析并输出所述的掉电检测信号的信号分析模块。

与现有技术相比，本发明公开的三相电源缺相掉电检测电路具有的缺相检测模块和掉电检测模块，两模块都具有可变基准电压模块，能在输入电压323伏至480伏之间，故障发生10毫秒之内，准确地检测出三相电源缺相掉电故障，并输出报警信号，报警信号保持至少20毫秒。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作出详细的说明，其中：

图1为本发明较佳实施例的原理框图；

图2为本发明较佳实施例的电路图；

图3为整流波在接进波峰时缺相的波形图；

图4为整流波在接进波谷时缺相的波形图；

图5为缺相检测波形图；

图6为掉电检测波形图。

具体实施方式

本发明包括工作电源VCCP，对三相电源进行整流采样检测并输出缺相检测信号VO的缺相检测模块1，对三相电源每一相分别采样检测并输出掉电检测信号VA、VB、VC的掉电检测模块2，接收缺相检测信号和掉电检测信号并输出检测结果的检测结果输出模块3；检测结果输出模块3的输出信号VOUT送外部执行装置。

参看图1，在本发明较佳实施例中，缺相检测模块1包括对三相电源进行整流的整流模块4，对整流模块4输出电压进行采样并输出采样信号的整流信号采样模块5，接整流信号采样模块5输出端对整流信号进行滤波并输出整流实时信号的滤波电路6，接整流信号采样模块5输出端对整流信号进行峰值保持处理并输出整流可变基准信号的峰值保持电路7，对整流实时信号和整流可变基准信号进行对比分析并输出缺相检测信号的整流信号分析模块8。参看图2，整流信号采样模块5包括由集成运算放大器构成的隔离跟随器；整流信号分析模块8为集成运算放大器构成的开环比较器；其中开环比较器同相输入端接整流实时信号，开环比较器反相输入端接整流可变基准信号。

参看图1，在本发明较佳实施例中，掉电检测模块2包括对三相电源单相的信号采样检测并对应输出A相掉电检测信号VA、B相掉电检测信号VB和C相掉电检测信号VC的A相掉电检测子模块、B相掉电检测子模块和C相掉电检测子模块；三个子模块皆包括对电源单相进行采样的信号采样模块9、10、11，接信号采样模块9、10、11输出端对采样信号进行绝对值处理的绝对值处理模块12、13、14，接绝对值处理模块12、13、14输出端对绝对值信号进行滤波并输出实时信号的滤波电路15、16、17，接绝对值处理模块12、13、14输出端对绝对值信号进行峰值保持处理并输出可变基准信号的峰值保持电路18、19、20，对实时信号和可变基准信号进行对比分析并输出掉电检测信号VA、VB、VC的信号分析模块21、22、23。参看图2，信号采样模块9、10、11包括由集成运算放大器构成的隔离跟随器，三相电源单相的信号接隔离跟随器反相输入端；绝对值处理模块12、13、14包括由集成运算放大器构成的绝对值电路，采样信号接绝对值电路同相输入端；信号分析模块21、22、23为集成运算放大器构成的开环比较器；其中开环比较器同相输入端接实时信号，开环比较器反相输入端接可变基准信号。

参看图2，在本发明较佳实施例中，检测结果输出模块3包括由集成运算放大器构成的比较器；其中比较器反相输入端接缺相检测信号VO和掉电检测信号VA、VB、VC，比较器同相输入端接串联在工作电源VCCP与地之间的两个分压电阻R813、R823的公共端上。

在工作时，整流模块4对三相电源进行整流，整流后的电压波形分压采样后通过由U801组成的隔离跟随器，使得无中线整流出来的虚地同模块的虚地之间不会有压漂，U801输出端的信号的一路经由R806、C797构成的滤波电路6成为实时信号，送整流信号分析模块中的比较器U803的同相输入端；U801输出端的信号的另一路经由R801、R802、C799构成的峰值保持电路7成为整流可变基准信号，送U803的反相输入端。U803在无故障时输出电平VO为高电平，有缺相故障时低电平。A、B、C相掉电检测子模块为三条参数相同，平行独立的支路。现以A相掉电检测子模块为例进行说明，由U806等元件构成的信号采样模块9，对A相电源进行采样。由U804构成的绝对值处理模块12，将该信号进行绝对值处理。U804输出端的信号的一路经由R812、C794构成的滤波电路15成为实时信号，并送信号分析模块中的比较器U805的同相输入端；U804输出端的信号的另一路经由R817、R819、C795构成的峰值保持电路18成为可变基准信号，送U805的反相输入端。U805在无故障时输出电平VA为高电平，有缺相故障时低电平。

根据矢量叠加原理可以知道三相在全桥整流出来的时候纹波比较小，一旦少了一相后，纹波会变的很大，本发明就是利用这个原理来取采样信号的，但是掉相时，该相所处的相位对纹波的影响方式是不一样的，通过图3、4可以看出。图中曲线D为三相整流后的波形，曲线D’和D”为缺相后的整流波形，它们都作为实时信号被送到整流信号分析模块中比较器U803的同相输入端。对于这种不定的影响，比较器采用一般的恒定基准是不可能在输入电压波动范围大的时侯快速的检测出故障来的。本发明采用了峰值保持电路，将基准信号处理为实时跟踪的可变的基准信号E。这样就可以基本上屏蔽此不定因素，以及输入电压波动范围大的影响，达到快速检测到缺相故障的目的。参看图5示出的缺相检测波形图，整流可变基准信号E在缺相故障发生后，幅值大幅度增加，送整流信号分析模块的比较器U803反相输入端，输出端VO由高电平翻转为低电平，该低电平送检测结果输出模块的比较器U810，U810输出端的VOUT由低电平转为高电平，送出故障信号。

在掉电时即缺三相时，只用缺相检测模块1根据纹波将不能满足在第一个倍频后的周期内检测出来掉电故障，本发明采用对三相电源每一相分别采样检测的掉电检测模块2。掉电后，三相间如果有电容，将有一定的残压，但是由于相序差是120度，必将至少有一个电容上的储能很少。如图6所示，G为未发生故障时的实时信号，G’为发生故障后的实时信号，F可变基准信号，F’为发生故障后的可变基准信号，当掉电故障发生后，比较器将实时信号G’与可变基准信号F’比较，使得比较器输出端的电位由高翻转为低，翻转时间取决于实时信号G’与可变基准信号F’第一个相交的点出现的时间，同时还决定是VA、VB、VC哪一个翻转。因此本模块能能在输入电压323伏至480伏之间，故障发生10毫秒之内，准确地检测出三相电源缺相掉电故障，并输出报警信号，报警信号保持至少20毫秒。

本发明可用于三相有中线电源的检测，亦可用于三相无中线电源的检测。

以上描述了本发明的较佳实施方式，但是本技术领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种三相电源缺相掉电检测电路，包括工作电源，其特征在于还包括：对三相电源进行整流采样检测并输出缺相检测信号(VO)的缺相检测模块(1)，对三相电源每一相分别采样检测并输出掉电检测信号(VA、VB、VC)的掉电检测模块(2)，接收缺相检测信号和掉电检测信号并输出检测结果的检测结果输出模块(3)；检测结果输出模块(3)的输出信号(VOUT)送外部执行装置。

2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于：所述的缺相检测模块(1)包括对三相电源进行整流的整流模块(4)，对整流模块(4)输出电压进行采样并输出采样信号的整流信号采样模块(5)，接整流信号采样模块(5)输出端对整流信号进行滤波并输出整流实时信号的滤波电路(6)，接整流信号采样模块(5)输出端对整流信号进行峰值保持处理并输出整流可变基准信号的峰值保持电路(7)，对整流实时信号和整流可变基准信号进行对比分析并输出所述的缺相检测信号的整流信号分析模块(8)。

3.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于：所述的掉电检测模块(2)包括对三相电源单相的信号采样检测并对应输出A相掉电检测信号(VA)、B相掉电检测信号(VB)和C相掉电检测信号(VC)的A相掉电检测子模块、B相掉电检测子模块和C相掉电检测子模块；所述三个子模块皆包括对电源单相进行采样的信号采样模块(9、10、11)，接信号采样模块(9、10、11)输出端对采样信号进行绝对值处理的绝对值处理模块(12、13、14)，接绝对值处理模块(12、13、14)输出端对绝对值信号进行滤波并输出实时信号的滤波电路(15、16、17)，接绝对值处理模块(12、13、14)输出端对绝对值信号进行峰值保持处理并输出可变基准信号的峰值保持电路(18、19、20)，对实时信号和可变基准信号进行对比分析并输出所述的掉电检测信号(VA、VB、VC)的信号分析模块(21、22、23)。

4.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于：所述的检测结果输出模块(3)包括由集成运算放大器构成的比较器；其中比较器反相输入端接所述缺相检测信号(VO)和掉电检测信号(VA、VB、VC)，比较器同相输入端接串联在工作电源与地之间的两个分压电阻的公共端上。

5.如权利要求2所述的检测电路，其特征在于：所述的整流信号采样模块(5)包括由集成运算放大器构成的隔离跟随器；整流信号分析模块(8)为集成运算放大器构成的开环比较器；其中开环比较器同相输入端接所述的整流实时信号，开环比较器反相输入端接所述的整流可变基准信号。

6.如权利要求3所述的检测电路，其特征在于：所述的信号采样模块(9、10、11)包括由集成运算放大器构成的隔离跟随器，所述三相电源单相的信号接隔离跟随器反相输入端；所述的绝对值处理模块(12、13、14)包括由集成运算放大器构成的绝对值电路，所述的采样信号接绝对值电路同相输入端；信号分析模块(21、22、23)为集成运算放大器构成的开环比较器；其中开环比较器同相输入端接所述的实时信号，开环比较器反相输入端接所述的可变基准信号。

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