一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体为一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路。

背景技术：

在高频智能大功率三相四线输入叉车充电机设备中，交流电网可能存在问题，尤其是当交流电路输入缺零线时通常检测比较复杂，而对于三相四线输入的叉车充电机，零线是必不可少的，如果零线发生断路，可能会导致用电设备故障，甚至使设备烧毁。所以缺零保护对于许多三相四线的用电设备是非常重要的，但是现有的检测手段存在检测不敏感或过于敏感，容易发生误报警等问题。在三相电压平衡的情况下，零线的电压相对于三相电压瞬时值之和为零，根据零线上的电压很难检测零线是否断路，所以缺零检测一般要检测零线的电流，如果零线上的电流为零，即认为零线断路。但是大部分三相四线用电设备在空载时零线电流很小，要分辨出这个很小的电流存在一定的困难，如果检测方法不当，很可能造成空载时的误报警，所以对检测精度和分辨率提出很高的要求，目前一般采用以下两种缺零检测方法。

在零线上串联检测电阻的缺零检测方法最常见的缺零检测方法是在零线上串联一个阻值很小的采样电阻，通过检测电阻上的压降就可以检测到零线上的电流，这种方法的缺陷在于电阻阻值的选取与电阻的功率成为一对矛盾，为了提高检测精度，应尽量选取较大阻值的电阻，但是三相四线用电设备的功率一般较大，在满载时零线电流一般都在几十安培以上，甚至达到几百安培，针对这个范围的电流，采样电阻的大小一般应在10毫欧姆以下，否则电阻上将产生很大的发热；但在空载情况下，零线电流很小，甚至小于1A，这时采集到的电压信号只有10mV左右，这个电压信号很容易受到外部磁场或线路干扰的影响，导致检测失败，甚至出现误报警，导致系统不能正常工作

为了避免电阻检测中电阻发热和干扰问题，在一些设备中采用电流传感器的缺零检测方法，一般是采用霍耳电流传感器或电流互感器检测电流。这种方法虽然避免了电阻发热，并解决了检测电路与功率电路不隔离的问题，但是同样存在传感器检测精度和分辨率不高的问题，一般传感器的精度只能达到0.5级，在空载情况下同样容易发生误报警。并且这种检测方法必须采用精度和分辨率较高的电流传感器，提高了设备的成本。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路，能够有效地对零线进行缺零检测，成本低，易于实现，可靠性高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路，包括电流互感器，所述电流互感器一端与零线连接、另一端与信号处理电路连接；所述信号处理电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第二运算放大器的同向输入端与第7电阻的一端连接，所述第7电阻的另一端与第6电容的一端连接，所述第6电容的另一端接地；所述第6电容的两端并联有第7电解电容；所述第6电容的两端并联有第9电阻；所述第6电容的两端并联有相互串联的第3二极管和第10电阻，所述第3二极管的正极与第7电阻连接，所述第3二极管的负极与第10电阻连接；所述第6电容的两端并联有相互串联的第4二极管和第5二极管，所述第4二极管的负极与第7电阻连接，所述第4二极管的正极与第5二极管的负极连接；所述第6电容的两端并联有相互串联的第6二极管和第7二极管，所述第6二极管的负极与第7电阻连接，所述第6二极管的正极与第7二极管的负极连接；所述第二运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端之间通过第6电阻串联；所述第6电阻两端并联有第5电容；所述第二运算放大器的反向输入端与第6电阻之间与第8电阻的一端连接，所述第8电阻的另一端接地；所述第二运算放大器的输出端与第一运算放大器的反向输入端连接；所述第一运算放大器的正向输入端与第2电阻的一端连接，所述第2电阻的另一端分别与第4电阻的一端以及第5电阻的一端连接，所述第4电阻的另一端接电源，所述第5电阻的另一端接地；所述第5电阻的两端并联有第4电容；所述第一运算放大器的正向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间串联有第1电阻；所述第一运算放大器的负电源端与所述第一运算放大器的输出端之间串联有第3电容；所述第一运算放大器的输出端与零线检测结果的输出端连接。

所述三相电路的缺零检测方法是使零线从电流互感器中穿过，根据电流互感器的输出对零线上的电流进行检测，判断是否缺零线或是否零线已断路。采用电流互感器作为电流传感器，成本低且易于实现。由于电流互感器是一种磁性元件，可利用其非线性工作区的特性，让实际工作电流的检测落入非线性区，大大增加了可靠性。

作为优选，所述第二运算放大器的同向输入端与第1二极管的正极连接，所述第1二极管的负极接电源。

作为优选，所述第二运算放大器的同向输入端与第2二极管的负极连接，所述第2二极管的正极接地。

作为优选，所述第二运算放大器的正电源端接电源，所述第二运算放大器的正电源端与电源之间与第2电容的一端连接，所述第2电容的另一端接地。

作为优选，所述第一运算放大器的正电源端接电源，所述第一运算放大器的正电源端与电源之间与第1电容的一端连接，所述第1电容的另一端接地。

作为优选，所述第一运算放大器的负电源端接地。

作为优选，所述第6二极管的正极与第7二极管之间以及所述第4二极管的正极与第5二极管之间设有与所述电流互感器连接的连接器。

本实用新型的有益效果是，通过电流互感器及电流信号处理电路来检测零线中是否有电流，从而判断零线是否中断，成本低，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路中的部分结构示意图；

图2为本实用新型一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路中的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1、图2所示，一种三相四线输入叉车充电机输入保护电路，包括电流互感器，所述电流互感器一端与零线连接、另一端与信号处理电路连接；所述信号处理电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第二运算放大器的同向输入端与第7电阻的一端连接，所述第7电阻的另一端与第6电容的一端连接，所述第6电容的另一端接地；所述第6电容的两端并联有第7电解电容；所述第6电容的两端并联有第9电阻；所述第6电容的两端并联有相互串联的第3二极管和第10电阻，所述第3二极管的正极与第7电阻连接，所述第3二极管的负极与第10电阻连接；所述第6电容的两端并联有相互串联的第4二极管和第5二极管，所述第4二极管的负极与第7电阻连接，所述第4二极管的正极与第5二极管的负极连接；所述第6电容的两端并联有相互串联的第6二极管和第7二极管，所述第6二极管的负极与第7电阻连接，所述第6二极管的正极与第7二极管的负极连接；所述第二运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端之间通过第6电阻串联；所述第6电阻两端并联有第5电容；所述第二运算放大器的反向输入端与第6电阻之间与第8电阻的一端连接，所述第8电阻的另一端接地；所述第二运算放大器的输出端与第一运算放大器的反向输入端连接；所述第一运算放大器的正向输入端与第2电阻的一端连接，所述第2电阻的另一端分别与第4电阻的一端以及第5电阻的一端连接，所述第4电阻的另一端接电源，所述第5电阻的另一端接地；所述第5电阻的两端并联有第4电容；所述第一运算放大器的正向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间串联有第1电阻；所述第一运算放大器的负电源端与所述第一运算放大器的输出端之间串联有第3电容；所述第一运算放大器的输出端与零线检测结果的输出端连接。

其中，所述第二运算放大器的同向输入端与第1二极管的正极连接，所述第1二极管的负极接电源。所述第二运算放大器的同向输入端与第2二极管的负极连接，所述第2二极管的正极接地。所述第二运算放大器的正电源端接电源，所述第二运算放大器的正电源端与电源之间与第2电容的一端连接，所述第2电容的另一端接地。所述第一运算放大器的正电源端接电源，所述第一运算放大器的正电源端与电源之间与第1电容的一端连接，所述第1电容的另一端接地。所述第一运算放大器的负电源端接地。所述第6二极管的正极与第7二极管之间以及所述第4二极管的正极与第5二极管之间设有与所述电流互感器连接的连接器。

本电路的工作原理是通过检测零线电流的有无来判断零线是否中断，因此无需准确检测零线电流的大小，为降低成本，特别将电流互感器设计成饱和互感器，即当负载电流增加时，互感器可以处于饱和状态。

电路主要包含：

1) 零线电流检测部分：运用互感器检测零线高频电流。

2) 信号处理部分：由同相放大器、比较器构成。同相放大器主要是将电流互感器采得的微弱电压信号放大，作为比较器的输入。比较器的主要任务是区分两种状态，其逻辑设计为：当零线存在时，输出为OC门开路输出； 当零线中断时，输出为低电平，这里取为0V左右，此时智能叉车充电机的CPU检测到零线缺失，停止其工作，并发出告警信号。

上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。