一种用于软起动器的三相电压不平衡保护模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种电压不平衡保护模块。
【背景技术】
[0002]根据原理分析，造成三相电压不平衡的原因有多种，主要体现在:1)电力供电系统的三相电压不平衡；2)电动机内部某相之路虚接；3)电动机绕组匝间短路或对地短路；
4)接线错误等。为保护电气设备的安全，在煤矿井下软启动器中必须加入电压不平衡保护。
[0003]当前可查到的解决方法是:1)电容串联降压，当有一相缺相时会驱动中间判断电路使保护输出；2)电压互感器取三相信号，经过信号处理，经单片机AD采样，再计算不平衡度，然后进行保护输出。由此可以看出:方法I)只能对100%电压不平衡进行保护。方法2)由于采用电压互感器这种非线性器件会使不平衡度加大，再加上AD信号处理，占用大量的单片机资源。为此一种既适用于煤矿井下用又能使不平衡度准确且少占用单片机的三相电压不平衡保护模块就成了软启动器的关键技术。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种用于软起动器的三相电压不平衡保护模块，以解决上述技术问题。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]一种用于软起动器的三相电压不平衡保护模块，包括三相电压信号输入端，还包括与所述三相电压信号输入端连接的限压限流电路、与所述限压限流电路连接的过零比较检测电路、与所述过零比较检测电路连接的三相电压不平衡检测电路、与所述三相电压不平衡检测电路连接的输出电路；
[0007]所述三相电压不平衡检测电路包括电阻R14、电阻R15、电阻R16，所述电阻R14、电阻R15、电阻R16的一端分别连接经所述过零比较检测电路比较后的三路信号，所述电阻R14、电阻R15、电阻R16的另一端连接在一起后连接滤波电容C6的一端，所述滤波电容C6的另一端接地；
[0008]所述电阻R14、电阻R15、电阻R16的另一端连接在一起后还接入到比较器U2A的同相输入端、比较器U2B的反相输入端；
[0009]所述三相电压不平衡检测电路包括12VDC电源输出端，所述12VDC电源输出端依次连接电阻R19、电阻R20、稳压二极管D3和可调电阻R21后接地，所述比较器U2A的反相输入端通过电容C5接地，起到滤波、抗干扰的作用；
[0010]所述电阻R20和稳压二极管D3之间还与所述比较器U2A的反相输入端连接，所述稳压二极管D3和可调电阻R21之间还与所述比较器U2B的同相输入端连接，所述比较器U2A的输出端、所述比较器U2B的输出端分别接入所述输出电路。
[0011]本实用新型可以通过调整可调电阻R21的阻值，使比较器U2B的同相输入端电平为4.6V，可测得比较器U2B的反相输入端电平为6.7V，这两个电平作为三相电压不平衡的上下限电平。当电压不平衡度不超过上下限电平范围时，正常工作。反之，电压不平衡度超过上下限电平范围后，输出电路保护。本实用新型的输出电路可以用于接到执行机构进行保护，也可接到单片机数字口进行判断。
[0012]本实用新型用于煤矿井下软启动，适用电压等级低于1140V(允许过压130% Ue)的情况。本实用新型通过稳压二极管D3和可调电阻R21来界定三相电压不平衡度的上下限范围，来实现是否进行三相电压不平衡的判断。本实用新型具有制作简单、成本低、可靠性尚等特点。
[0013]所述限压限流电路可以采用现有的限压限流电路，也可以采用如下限压限流电路:
[0014]所述三相电压信号输入端分别连接电阻R1、电阻R2、电阻R3，所述电阻Rl经电阻R9、电阻R7、电容C4后接地；所述电阻R2经电阻R11、所述电阻R7、所述电容C4后接地；所述电阻R3经电阻R13、所述电阻R7、所述电容C4后接地，所述电阻R9、电阻Rl1、电阻R13与所述电阻R7之间的连接点组成不接地中性点。
[0015]所述过零比较检测电路可以采用现有的过零比较检测电路，也可以采用如下过零比较检测电路:
[0016]所述电阻Rl通过电阻R4连接比较器UlB的同相输入端，所述电阻R4和所述比较器UlB的同相输入端之间通过电容Cl接地；
[0017]所述电阻R2通过电阻R5连接比较器UlD的同相输入端，所述电阻R5和所述比较器UlD的同相输入端之间通过电容C2接地；
[0018]所述电阻R3通过电阻R6连接比较器UlC的同相输入端，所述电阻R6和所述比较器UlC的同相输入端之间通过电容C3接地；
[0019]5V电源输出端分别通过电阻R8连接到所述电阻Rl和电阻R4之间、通过电阻RlO连接到所述电阻R2和电阻R5之间、通过电阻R12连接到所述电阻R3和电阻R6之间；
[0020]所述中性点通过所述电阻R7分别连接所述比较器UlB的反相输入端、所述比较器UlD的反相输入端、所述比较器UlC的反相输入端。本实用新型通过5V电源输出端分别使电阻Rl和电阻R4之间、电阻R2和电阻R5之间、电阻R3和电阻R6之间的直流电平提升到5V，使正负波形都能通过电位比较，得到完整的波形。中性点经电阻R7分别接到三个比较器的反相输入端上作为比较基准信号，在三相电压经过比较后，实现在三个比较器的输出端得到完整的正、负波形。
[0021]本实用新型的5V电源可以通过比较器电源分压得到:
[0022]所述12VDC电源输出端经电阻R17、电阻R18后接地，比较器UlA的同相输入端连接到所述电阻R17和电阻R18之间，所述比较器UlA的反相输入端连接所述比较器UlA的输出端，所述比较器UlA的输出端作为所述5V电源输出端。
[0023]所述输出电路可以采用现有的输出电路，也可以采用如下的输出电路:
[0024]所述输出电路包括整流电路、滤波电路，所述整流电路采用整流二极管D1、整流二极管D2，所述整流二极管Dl的正极连接所述比较器U2A的输出端，所述整流二极管Dl的负极连接输出保护端；
[0025]所述整流二极管D2的正极连接所述比较器U2B的输出端，所述整流二极管D2的负极也连接所述输出保护端；
[0026]所述滤波电路采用电阻R23、电容C7，所述电容C7的一端连接所述输出保护端，所述电容C7的另一端接地，所述电阻R23与所述电容C7并联。当电压不平衡度不超过范围时，输出保护端输出低电平。反之，当电压不平衡度超过范围后输出保护端输出高电平，可接到执行机构进行保护，也可接到单片机数字口进行判断。
[0027]本实用新型在电路正常工作时，三相电压不平衡度允许值为±2%，短时不得超过±4%。当三相电压不平衡或出现电压断相后，中性点就会偏移，在进行比较、三相叠加后，当正波形来时，会超过上限电平6.7V。当负波形来时，会小于下限电平4.6V，从而使输出保护端呈现高电平，实现电压不平衡保护。当三相电压不平衡度小于±4%时，即使中性点发生偏移，但不超过上下限电平，从而使输出呈现低电平，不会保护。
[0028]有益效果:由于采用上述技术方案，本实用新型较少的占用单片机资源，采用合理的电路连接关系，通过稳压二极管D3和可调电阻等措施来界定三相电压不平衡度的上下限范围，实现是否进行三相电压不平衡的判断，既适用于煤矿井下软启动用，又能使不平衡度检测准确，还具有制作简单、成本低、可靠性高等特点。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型的一种电路连接示意图；
[0030]图2为叠加5V电源后的其中一相的波形；
[0031]图3为与中性点进行比较的其中一相的波形；
[0032]图4为与中性点比较后的其中一相的波形；
[0033]图5为三相叠加再滤波后的波形，即三相电压平衡时的波形；
[0034]图6为三相不平衡度超过±4%的波形；
[0035]图7为保护输出波形；
[0036]图8为三相不平衡度没超过±4%的波形。
【具体实施方式】
[0037]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[0038]参照图1，一种用于软起动器的三相电压不平衡保护模块，包括三相电压信号输入端J1、限压限流电路、过零比较检测电路、三相电压不平衡检测电路、输出电路。
[0039]I)限压限流电路:包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，三相电压由三相电压信号输入端Jl接入，分别为A相、B相和C相，A相经电阻R1、电阻R9，B相经电阻R2、电阻Rll，C相经电阻R3、电阻R13后，A相、B相和C相相连，再经电阻R7、电容C4接地，组成不接地中性点N。
[0040]2)