一种三相电源相序检测与保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相电源相序检测与保护电路，A、B两相的同步脉冲信号经微分电路、半波整流电路、电容充放电控制电路、集成与门电路、集成电压比较器形成与C相同步脉冲信号相与的信号，按照正相时相与结果为有一定脉宽的控制信号、错相时相与结果恒为低电平信号进行电路设计和参数设置，由此进行相序检测，当出现三相电源相序不正确时将报警并自动断开三相电源。本实用新型采用价格低廉、应用广泛的集成电压比较器和集成门电路，配以少量分立元器件，可检测三相同步信号脉宽在一定范围内变化情况下的相序是否正确，并实现错相自动报警与保护。
【专利说明】
一种三相电源相序检测与保护电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及光伏并网发电技术领域，更具体地说，涉及一种三相电源相序检测与保护电路。
【背景技术】
[0002]三相电源相序实时监测及错相报警与保护是确保光伏并网逆变器等可再生能源并网发电变流器安全可靠运行的重要技术之一。当三相电源相序不正确时，应迅速报警和自动切断三相电源，以保护并网逆变器。
[0003]虽然将三相同步检测脉冲信号接至单片机或DSP的输入接口，采用软件算法可以实现三相电源相序及缺相故障实时监测，但消耗了单片机或DSP的软硬件资源，增加了数字控制器的负担。随着集成电路技术的发展及应用日益广泛，采用以集成电路为核心的硬件电路对三相电源相序进行实时监测及错相报警与保护具有实际意义。
[0004]三相同步脉冲信号是进行相序监测的依据，其有多种生成方法，不同生成方法所获得的同步脉冲信号的脉宽有所不同，可适应同步信号脉宽在宽范围内变化的相序检测电路具有工程实用价值。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种三相电源相序检测与保护电路。
[0006]实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种三相电源相序检测与保护电路，包括由电容Ca、电阻匕构成的第一微分电路及由整流二极管DjP电阻R1串联构成的半波整流电路，所述第一微分电路的输入端与A相同步脉冲信号仏相连，所述第一微分电路的输出端与整流二极管0工的正极相连，所述整流二极管D1的负极与电阻R1的一端相连，所述电阻办的另一端与NPN晶体管VT1的基极相连，所述NPN晶体管VT1的集电极、发射极之间连接有电容C1，所述电容C1与电压比较器LM393引脚2相连，所述电压比较器LM393引脚3与电位器Wi连接，所述电压比较器LM393引脚I与2输入四与门芯片74LS08的引脚I相连;还包括由电容Cb、电阻Rb构成的第二微分电路，所述第二微分电路的输入端与B相同步脉冲信号Ub相连，所述第二微分电路的输出端与整流二极管D2的正极相连，所述整流二极管D2的负极与芯片74LS08的引脚2连接，所述芯片74LS08的引脚3与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与NPN晶体管VT2的基极相连，所述NPN晶体管VT2的集电极、发射极之间连接有电容C2，所述电容C2与电压比较器LM393引脚6相连，所述电压比较器LM393引脚5与电位器W2相连，所述电压比较器LM393引脚7与所述芯片74LS08的引脚10相连;所述芯片74LS08的引脚9与C相同步脉冲信号Uc连接，所述芯片74LS08的引脚8与电阻R5的一端相连，所述电阻R5的另一端与NPN晶体管VT4的基极相连，所述NPN晶体管VT4的基极、发射极之间连接有电容C3，所述NPN晶体管VT4的集电极与继电器J线圈的一端相连，所述继电器J线圈的另一端与电源Vj相连，所述芯片74LS08的引脚8与芯片74LS08的引脚12、引脚13相连，所述芯片74LS08的引脚11与电阻R6及电阻R7的一端相连，所述电阻R7的另一端与发光二极管VD1的正极相连，所述电阻R6的另一端与NPN晶体管VT3的基极相连，所述NPN晶体管VT3的基极、发射极之间连接有电容C4，所述NPN晶体管VT3的集电极与芯片74LS08的引脚4及引脚5相连，所述芯片74LS08的引脚6与电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端接发光二极管VD2的正极相连。
[0007]在上述方案中，所述电容ca、电容Cb的电容值均为0.0OlyF，所述电阻1^、电阻Rb的电阻值均为l〇〇k Q，所述电容心、电容C2的电容值均为0.lyF，所述电阻R2、电阻R4的电阻值均为200k Q，所述电阻抱、电阻R6的电阻值均为5.6k Q，所述电容C3、电容C4的电容值均为47 yF〇
[0008]实施本实用新型一种三相电源相序检测与保护电路，具有以下有益效果:
[0009]本实用新型采用价格低廉、应用广泛的集成电压比较器和集成门电路，配以少量分立元器件，可检测三相同步信号脉宽在一定范围内变化情况下的相序是否正确，并实现错相自动报警与保护。【附图说明】
[0010]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0011]图1为一种三相电源相序检测与保护电路的示意图。【具体实施方式】
[0012]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0013]如图1所示，本实用新型一种三相电源相序检测与保护电路，包括由电容Ca、电阻Ra 构成的第一微分电路及由整流二极管Di和电阻Ri串联构成的半波整流电路，第一微分电路的输入端与A相同步脉冲信号Ua相连，第一微分电路的输出端与整流二极管Di的正极相连， 整流二极管Di的负极与电阻h的一端相连，电阻h的另一端与NPN晶体管VTi的基极相连， NPN晶体管VT^集电极、发射极之间连接有电容Q，电容&与电压比较器LM393引脚2相连， 电压比较器LM393引脚3与电位器1连接，电压比较器LM393引脚1与2输入四与门芯片 74LS08的引脚1相连;还包括由电容Cb、电阻Rb构成的第二微分电路，第二微分电路的输入端与B相同步脉冲信号Ub相连，第二微分电路的输出端与整流二极管D2的正极相连，整流二极管D2的负极与芯片74LS08的引脚2连接，芯片74LS08的引脚3与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与NPN晶体管VT2的基极相连，NPN晶体管VT2的集电极、发射极之间连接有电容C2，电容C2与电压比较器LM393引脚6相连，电压比较器LM393引脚5与电位器W2相连，电压比较器 LM393引脚7与芯片74LS08的引脚10相连;芯片74LS08的引脚9与C相同步脉冲信号Uc连接， 芯片74LS08的引脚8与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与NPN晶体管VT4的基极相连，NPN 晶体管VT4的基极、发射极之间连接有电容C3，NPN晶体管VT4的集电极与继电器J线圈的一端相连，继电器J线圈的另一端与电源Vj相连，芯片74LS08的引脚8与芯片74LS08的引脚12、弓| 脚13相连，芯片74LS08的引脚11与电阻R6及电阻R7的一端相连，电阻R?的另一端与发光二极管VDi的正极相连，电阻R6的另一端与NPN晶体管VT3的基极相连，NPN晶体管VT3的基极、发射极之间连接有电容C4，NPN晶体管VT3的集电极与芯片74LS08的引脚4及引脚5相连，芯片 74LS08的引脚6与电阻Rs的一端相连，电阻Rs的另一端接发光二极管VD2的正极相连。
[0014]其中，电容Ca、电容Cb的电容值均为0.0OlyF，电阻Ra、电阻Rb的电阻值均为100kQ，电容C1、电容C2的电容值均为0.lyF，电阻R2、电阻R4的电阻值均为200kΩ，电阻R5、电阻R6的电阻值均为5.6kΩ，电容C3、电容C4的电容值均为47yF。
[0015]本实用新型的工作原理如下:
[0016]A相同步脉冲信号仏经第一微分电路和半波整流电路输出与A相同步脉冲上升沿对应的正向尖脉冲，该正向尖脉冲作为控制电容&充放电的NPN晶体管VT1的基极信号，因此当A相同步脉冲上升沿到来时，NPN晶体管VT1因基极出现正向尖脉冲而导通，电容C1SNPN晶体管VTia速放电，随后NPN晶体管￥1'1因基极正向尖脉冲消失而截止，电容&开始充电，电容Cl的电压信号输送至集成电压比较器LM393引脚2，集成电压比较器LM393引脚3接由电位器Wi获得的参考电压信号Vrefi。通过设置电阻R2、电容Ci和参考电压信号Vrefi的大小，使电容Ci在20/3ms时间内充电电压小于Vrefi，而在大于20/3ms但小于40/3ms的时间内充电电压大于Vref1。故若相序正确，在B相同步脉冲上升沿到来时，集成电压比较器LM393引脚I输出信号Ql将为高电平;而若相序不正确，在B相同步脉冲上升沿到来时，Ql为低电平信号。
[0017]将Ql信号接至2输入四与门芯片74LS08的引脚I，B相同步脉冲信号Ub经第二微分电路和整流二极管D2输出接至芯片74LS08引脚2，芯片74LS08的引脚3信号为引脚1、引脚2信号相与的结果，若相序正确，芯片74LS08的引脚3将输出对应B相同步脉冲上升沿的正向尖脉冲，若相序不正确，芯片74LS08的引脚3输出信号Q2恒为低电平。将芯片74LS08的引脚3信号Q2经电阻R3输出作为控制电容&充放电的NPN晶体管VT2的基极信号，因此若相序正确，当B相同步脉冲上升沿到来时，NPN晶体管VT2因基极出现正向尖脉冲而导通，电容C2SNPN晶体管VT2迅速放电，随后NPN晶体管VT2因基极正向尖脉冲消失而截止，电容&开始充电，电容C2的电压信号接至集成电压比较器LM39 3引脚6，集成电压比较器LM39 3引脚5接由电位器W2获得的参考电压信号VREF2，通过设置电阻R2、电容C2及参考电压信号VREF2的大小，使电容C2在20/3ms时间内充电电压小于VREF2，而经50/3ms时间的充电，电容C2充电电压上升至VREF2。故若相序正确，当C相同步脉冲上升沿到来时，集成电压比较器LM393引脚7输出信号Q3将为高电平;而若相序不正确，在C相同步脉冲上升沿到来时，Q3恒为低电平信号。
[0018]将Q3信号接芯片74LS08的引脚10，(:相同步脉冲信号1]。接芯片741^08的引脚9，芯片74LS08的引脚8信号为引脚9、引脚10信号相与的结果，若相序正确，当C相同步脉冲信号的脉宽小于或等于180度时，芯片74LS08的引脚8输出即为C相同步脉冲信号，当C相同步脉冲信号的脉宽大于180度时，芯片74LS08的引脚8输出信号脉宽限制为180度;若相序不正确，芯片74LS08的引脚8输出恒为低电平。芯片74LS08的引脚8输出信号经电阻抱、电容C3构成的低通滤波器输出作为控制继电器J线圈通电的NPN晶体管VT4的基极信号，芯片74LS08的引脚11信号为引脚12、引脚13信号相与的结果，而芯片74LS08的引脚11同时与电阻R6、电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接显示相序正确的发光二极管VD1的正极，电阻R6的另一端接NPN晶体管VT3的基极，低通滤波电容C4并联在NPN晶体管VT3的基极、发射极两端，NPN晶体管VT3的集电极同时与芯片74LS08的引脚4、引脚5相连，芯片74LS08的引脚6信号为引脚
4、引脚5信号相与的结果，片74LS08的引脚6接电阻R8的一端，R8的另一端接显示相序不正确的发光二极管VD2的正极。因此，当相序正确时，NPN晶体管VT3、NPN晶体管VT4导通，继电器J得电工作，继电器J的常开接点闭合，接通三相电源，显示相序正确的发光二极管VD1被驱动点亮;若相序不正确，NPN晶体管VT3、NPN晶体管VT4截止，继电器J断电，继电器J的常开接点打开，自动切断三相电源，显示相序不正确的发光二极管VD2被驱动发光报警。
[0019]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【主权项】
1.一种三相电源相序检测与保护电路，其特征在于，包括由电容Ca、电阻Ra构成的第一 微分电路及由整流二极管Di和电阻Ri串联构成的半波整流电路，所述第一微分电路的输入 端与A相同步脉冲信号匕相连，所述第一微分电路的输出端与整流二极管口:的正极相连，所 述整流二极管Di的负极与电阻h的一端相连，所述电阻h的另一端与NPN晶体管VTi的基极 相连，所述NPN晶体管集电极、发射极之间连接有电容Q，所述电容Q与电压比较器 LM393引脚2相连，所述电压比较器LM393引脚3与电位器1连接，所述电压比较器LM393引脚 1与2输入四与门芯片74LS08的引脚1相连；还包括由电容Cb、电阻Rb构成的第二微分电路，所述第二微分电路的输入端与B相同步 脉冲信号Ub相连，所述第二微分电路的输出端与整流二极管出的正极相连，所述整流二极管 D2的负极与芯片74LS08的引脚2连接，所述芯片74LS08的引脚3与电阻R3的一端相连，所述电 阻R3的另一端与NPN晶体管VT2的基极相连，所述NPN晶体管VT2的集电极、发射极之间连接有 电容C2,所述电容C2与电压比较器LM393引脚6相连，所述电压比较器LM393引脚5与电位器W2 相连，所述电压比较器LM393引脚7与所述芯片74LS08的引脚10相连；所述芯片74LS08的引脚9与C相同步脉冲信号Uc连接，所述芯片74LS08的引脚8与电阻R5 的一端相连，所述电阻的另一端与NPN晶体管VT4的基极相连，所述NPN晶体管VT4的基极、 发射极之间连接有电容C3，所述NPN晶体管VT4的集电极与继电器J线圈的一端相连，所述继 电器J线圈的另一端与电源Vj相连，所述芯片74LS08的引脚8与芯片74LS08的引脚12、引脚 13相连，所述芯片74LS08的引脚11与电阻R6及电阻R?的一端相连，所述电阻R?的另一端与发 光二极管VDi的正极相连，所述电阻R6的另一端与NPN晶体管VT3的基极相连，所述NPN晶体管 VT3的基极、发射极之间连接有电容C4,所述NPN晶体管VT3的集电极与芯片74LS08的引脚4及 引脚5相连，所述芯片74LS08的引脚6与电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端接发光二极 管VD2的正极相连。2.根据权利要求1所述的一种三相电源相序检测与保护电路，其特征在于，所述电容Ca、 电容Cb的电容值均为0.00 lyF，所述电阻1^、电阻Rb的电阻值均为100k Q，所述电容&、电容C2 的电容值均为〇.1此，所述电阻1?2、电阻R4的电阻值均为200k Q，所述电阻他、电阻R6的电阻 值均为5.6k Q，所述电容C3、电容C4的电容值均为47yF。
【文档编号】G01R29/18GK205594082SQ201620402612
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】王宏华, 王成亮, 许焕清, 戴锋, 魏旭, 蒋泉, 蒋一泉, 邓洁清
【申请人】江苏方天电力技术有限公司, 河海大学, 国网江苏省电力公司, 国家电网公司