一种三相交流电相序模拟测试源的测试装置的制作方法

本发明涉及相序检测技术领域，具体涉及一种三相交流电相序模拟测试源的测试装置。

背景技术：

目前电能的生产、输送和分配，一般都采用对称三相制。三相交流电源的相序对某些设备有直接的影响：只有相同相序的装置才能并联工作；相序不同，三相电动机的转动方向就不同；相序有错，电度表的计量就不准确，预先确定三相电源的相序就显得特别重要。

因而出现了很多相序检测装置，多数三相电源工作的工业控制设备上也会设有专门的相序检测/报警电路，此类装置通常需具有正相序/逆相序以及a，b，c三相缺相的检测报警功能，如何对此类相序检测装置/电路的相序检测/报警功能进行检测、验证是保证此类装置能够正常工作必要前提，常见的方法有以下几种：

第一种方法为：直接接入三相交流电网，通过三根火线的通断，以及接线顺序进行功能验证。

上述方法有如下缺陷：

1、对检测场地有特定的要求，需要检测场地有三相交流电网；

2、操作时，有一定的危险性，若操作不当，则易造成人员伤害。

第二种方法为：使用三相交流电网模拟器，通过三根火线的通断，以及接线顺序进行功能验证。

上述方法有如下缺陷：

1、三相交流电网模拟器结构复杂，售价昂贵；

2、操作时有一定的危险性，操作不当时，易造成人员伤害。

如何克服现有的三相交流电相序检测装置存在的缺陷：成本高、结构复杂，且一台测试装置无法模拟各种相序的故障状态，是待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种三相交流电相序模拟测试源的测试装置，用以解决现有技术存在的成本高、结构复杂，且操作不便的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种三相交流电相序模拟测试源的测试装置，所述装置包括单片机、三路d/a转换器、三路低通滤波器、三路信号运算电路、三路功率放大电路、三路升压变压器和继电器；所述单片机，驱动三路d/a转换器产生三路频率为预设频率，相位差为120°的直流偏置正弦信号；各路d/a转换器，根据所述单片机的数据指令进行数字量到模拟电压的转换，以产生相应的直流偏置正弦信号波形；各路低通滤波器，对对应的各路d/a转换器输出的直流偏置正弦信号波形中的高频噪声进行滤除，以输出各路平滑的直流偏置正弦信号波形；各路信号运算电路，将对应的各路平滑的直流偏置正弦信号波形进行减法放大运算，以得到各路幅值范围增大的交流正弦波形信号；各路功率放大电路，对各路幅值范围增大的交流正弦波形信号进行功率放大，以得到各路对应的交流正弦功率信号；各路升压变压器，对各路对应的交流正弦功率信号进行升压处理，并对各路电压幅值范围进行调整，得到输出的三路电压对地有效值均为220v，且三路电压之间的电压有效值为380v，以实现对三相交流电网的模拟；所述继电器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器；所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器均为单触点常开继电器；所述第四继电器和所述第五继电器均为双触点常开常闭继电器；所述单片机分别控制所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、以及所述第五继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行正相序的模拟动作，或执行逆相序的模拟动作，或执行缺a相的模拟动作，或执行缺b相的模拟动作，或执行缺c相的模拟动作。

可选地，所述装置还包括控制面板；所述控制面板，用于接收用户的按键指令，所述按键指令至少包括以下一项：控制所述装置执行正相序的模拟动作的第一按键指令；控制所述装置执行逆相序的模拟动作的第二按键指令；控制所述装置执行缺a相的模拟动作的第三按键指令；控制所述装置执行缺b相的模拟动作的第四按键指令；控制所述装置执行缺c相的模拟动作的第五按键指令；和/或，所述控制面板还用于指示所述装置的输出状态，所述输出状态至少包括以下一项：正相序、逆相序、a、b、c三相的通/断。

可选地，所述单片机还用于根据接收到的用户的按键指令执行相应的模拟动作，并生成对应的状态指示，所述执行相应的模拟动作至少包括以下一项：执行正相序的模拟动作；执行逆相序的模拟动作；执行缺a相的模拟动作；执行缺b相的模拟动作；执行缺c相的模拟动作。

可选地，所述装置还包括供电电源，所述供电电源为所述三相交流电相序模拟测试源的测试装置进行供电。

可选地，所述装置还包括接线端子，所述接线端子包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子，所述装置处于不同的相序模拟状态，则各接线端子中的所述第一接线端子、所述第二接线端子、所述第三接线端子分别对应于正相序的a、b、c、或分别对应于逆相序的a、b、c，所述第四接线端子为公共端，所述第四接线端子为三相四线制的地线。

可选地，所述单片机控制所述第四继电器和所述第五继电器均处于断电状态，且所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器均处于上电闭合状态，则执行正相序的模拟动作，所述装置处于正相序模拟状态时，则所述第一接线端子对应于正相序的a，所述第二接线端子对应于正相序的b，所述第三接线端子对应于正相序的c。

可选地，所述单片机控制所述第四继电器和所述第五继电器均处于上电状态，且所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器均处于上电闭合状态，则执行逆相序的模拟动作，所述装置处于逆相序模拟状态时，则所述第一接线端子对应于逆相序的c，所述第二接线端子对应于逆相序的b，所述第三接线端子对应于逆相序的a。

可选地，所述单片机控制所述第四继电器和所述第五继电器均处于断电状态，所述第一继电器处于断电状态，且所述第二继电器和所述第三继电器均处于上电闭合状态，则执行缺a相的模拟动作，所述装置处于缺a相的模拟状态时，则所述第一接线端子处于悬空状态，以执行缺a相的模拟动作，所述第二接线端子对应于正相序的b，所述第三接线端子对应于正相序的c；或者，所述单片机控制所述第四继电器和所述第五继电器均处于断电状态，所述第二继电器处于断电状态，且所述第一继电器和所述第三继电器均处于上电闭合状态，则执行缺b相的模拟动作，所述装置处于缺b相的模拟状态时，则所述第二接线端子处于悬空状态，以执行缺b相的模拟，所述第一接线端子对应于正相序的a，所述第三接线端子对应于正相序的c；或者，所述单片机控制所述第四继电器和所述第五继电器均处于断电状态，所述第三继电器处于断电状态，且所述第一继电器和所述第二继电器均处于上电闭合状态，则所述第三接线端子处于悬空状态，以执行缺c相的模拟动作，所述第一接线端子对应于正相序的a，所述第二接线端子对应于正相序的b。

可选地，所述装置产生的三相交流电网模拟源为具有预设阈值的电流，所述电流的所述预设阈值为小于5ma；这样，该测试装置输出电流小，即使用户发生误操作，用户也无触电危险。

本发明实施例具有如下优点：本发明实施例提供的三相交流电相序模拟测试源的测试装置包括单片机、三路d/a转换器、三路低通滤波器、三路信号运算电路、三路功率放大电路、三路升压变压器和继电器；单片机，驱动三路d/a转换器产生三路频率为预设频率，相位差为120°的直流偏置正弦信号；各路d/a转换器，根据单片机的数据指令进行数字量到模拟电压的转换，以产生相应的直流偏置正弦信号波形；各路低通滤波器，对对应的各路d/a转换器输出的直流偏置正弦信号波形中的高频噪声进行滤除，以输出各路平滑的直流偏置正弦信号波形；各路信号运算电路，将对应的各路平滑的直流偏置正弦信号波形进行减法放大运算，以得到各路幅值范围增大的交流正弦波形信号；各路功率放大电路，对各路幅值范围增大的交流正弦波形信号进行功率放大，以得到各路对应的交流正弦功率信号；各路升压变压器，对各路对应的交流正弦功率信号进行升压处理，并对各路电压幅值范围进行调整，得到输出的三路电压对地有效值均为220v，且三路电压之间的电压有效值为380v，以实现对三相交流电网的模拟；继电器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器；第一继电器、第二继电器和第三继电器均为单触点常开继电器；第四继电器和第五继电器均为双触点常开常闭继电器；单片机分别控制第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、以及第五继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行正相序的模拟动作，或执行逆相序的模拟动作，或执行缺a相的模拟动作，或执行缺b相的模拟动作，或执行缺c相的模拟动作；这样，本发明实施例提供的测试装置，一次接线后，通过按键操作就能够提供正相序、逆相序、a、b、c三相任意相缺相的功能模拟，方便对相序检测装置/电路的相应功能进行测试验证，且该装置成本低，结构简单，易于推广。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的三相交流电相序模拟测试源的测试装置的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

根据本发明的实施例，提供了一种三相交流电相序模拟测试源的测试装置，如图1所示，为本发明实施例1提供的三相交流电相序模拟测试源的测试装置的一实施例的结构示意图。三相交流电相序模拟测试源的测试装置包括单片机、三路d/a转换器、三路低通滤波器、三路信号运算电路、三路功率放大电路、三路升压变压器和继电器；单片机，驱动三路d/a转换器产生三路频率为预设频率，相位差为120°的直流偏置正弦信号；各路d/a转换器，根据单片机的数据指令进行数字量到模拟电压的转换，以产生相应的直流偏置正弦信号波形；各路低通滤波器，对对应的各路d/a转换器输出的直流偏置正弦信号波形中的高频噪声进行滤除，以输出各路平滑的直流偏置正弦信号波形；各路信号运算电路，将对应的各路平滑的直流偏置正弦信号波形进行减法放大运算，以得到各路幅值范围增大的交流正弦波形信号；各路功率放大电路，对各路幅值范围增大的交流正弦波形信号进行功率放大，以得到各路对应的交流正弦功率信号；各路升压变压器，对各路对应的交流正弦功率信号进行升压处理，并对各路电压幅值范围进行调整，得到输出的三路电压对地有效值均为220v，且三路电压之间的电压有效值为380v，以实现对三相交流电网的模拟；继电器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器；第一继电器、第二继电器和第三继电器均为单触点常开继电器；第四继电器和第五继电器均为双触点常开常闭继电器；单片机分别控制第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、以及第五继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行正相序的模拟动作，或执行逆相序的模拟动作，或执行缺a相的模拟动作，或执行缺b相的模拟动作，或执行缺c相的模拟动作；这样，本发明实施例提供的测试装置，一次接线后，通过按键操作就能够提供正相序、逆相序、a、b、c三相任意相缺相的功能模拟，方便对相序检测装置/电路的相应功能进行测试验证，且该装置成本低，结构简单，易于推广。

需要说明的是，通过控制继电器的通断状态，就能够模拟各种相序的故障状态；如上所述，单片机通过控制五个继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行不同的相序模拟动作，使得该测试装置的结构更加简单，此外，还降低了该测试装置的成本。

在一个可选的例子中，所述装置还包括控制面板；控制面板，用于接收用户的按键指令，按键指令至少包括以下一项：控制装置执行正相序的模拟动作的第一按键指令；控制所述装置执行逆相序的模拟动作的第二按键指令；控制所述装置执行缺a相的模拟动作的第三按键指令；控制所述装置执行缺b相的模拟动作的第四按键指令；控制所述装置执行缺c相的模拟动作的第五按键指令。

在一个可选的例子中，控制面板除了接收用户的按键指令之外，控制面板还用于指示所述装置的输出状态，输出状态至少包括以下一项：正相序、逆相序、a、b、c三相的通/断；这样，本发明实施例提供的测试装置相对于现有的测试装置而言，用户界面友好，便于用户实际操作，且操作简单。

在一个可选的例子中，单片机还用于根据接收到的用户的按键指令执行相应的模拟动作，并生成对应的状态指示，执行相应的模拟动作至少包括以下一项：执行正相序的模拟动作；执行逆相序的模拟动作；执行缺a相的模拟动作；执行缺b相的模拟动作；执行缺c相的模拟动作；这样，相对于现有的测试装置而言，本发明实施例提供的测试装置结构简单，将对不同相序的模拟过程集中到同一测试装置中，降低了测试装置的成本。

在一个可选的例子中，所述装置还包括供电电源，供电电源为所述三相交流电相序模拟测试源的测试装置进行供电。

在一个可选的例子中，所述装置还包括接线端子，接线端子包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子，所述装置处于不同的相序模拟状态，则各接线端子中的第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子分别对应于正相序的a、b、c、或分别对应于逆相序的a、b、c，第四接线端子为公共端，第四接线端子为三相四线制的地线。

在一个可选的例子中，单片机控制第四继电器和第五继电器均处于断电状态，且第一继电器、第二继电器和第三继电器均处于上电闭合状态，则执行正相序的模拟动作，所述装置处于正相序模拟状态时，则第一接线端子对应于正相序的a，第二接线端子对应于正相序的b，第三接线端子对应于正相序的c；这样，单片机通过控制相应的继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行正相序的模拟动作。

在一个可选的例子中，单片机控制第四继电器和第五继电器均处于上电状态，且第一继电器、第二继电器和第三继电器均处于上电闭合状态，则执行逆相序的模拟动作，所述装置处于逆相序模拟状态时，则第一接线端子对应于逆相序的c，第二接线端子对应于逆相序的b，第三接线端子对应于逆相序的a；这样，单片机通过控制相应的继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行逆相序的模拟动作。

在一个可选的例子中，单片机控制第四继电器和第五继电器均处于断电状态，第一继电器处于断电状态，且第二继电器和第三继电器均处于上电闭合状态，则执行缺a相的模拟动作，所述装置处于缺a相的模拟状态时，则第一接线端子处于悬空状态，以执行缺a相的模拟动作，第二接线端子对应于正相序的b，第三接线端子对应于正相序的c；这样，单片机通过控制相应的继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行缺a相的模拟动作。

在一个可选的例子中，单片机控制第四继电器和第五继电器均处于断电状态，第二继电器处于断电状态，且第一继电器和第三继电器均处于上电闭合状态，则执行缺b相的模拟动作，所述装置处于缺b相的模拟状态时，则第二接线端子处于悬空状态，以执行缺b相的模拟，第一接线端子对应于正相序的a，第三接线端子对应于正相序的c；这样，单片机通过控制相应的继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行缺b相的模拟动作。

在一个可选的例子中，单片机控制第四继电器和第五继电器均处于断电状态，第三继电器处于断电状态，且第一继电器和第二继电器均处于上电闭合状态，则第三接线端子处于悬空状态，以执行缺c相的模拟动作，第一接线端子对应于正相序的a，第二接线端子对应于正相序的b；这样，单片机通过控制相应的继电器处于断电状态，或处于上电闭合状态，以执行缺c相的模拟动作。

在一个可选的例子中，所述装置产生的三相交流电网模拟源为具有预设阈值的电流，电流的预设阈值为小于5ma；这样，本发明实施例提供的测试装置所产生的三相交流电网模拟源仅提供微小电流(小于5ma)，即使用户误触摸到接线端子也不会对人体产生巨大伤害，相对于现有的测试装置，本发明实施例提供的测试装置在使用上，更加安全且快捷。

实施例2

根据本发明的实施例，提供了一种实际应用中，采用本实施例的三相交流电相序模拟测试源的测试装置进行测试的实例，本实施例的测试装置图同样可以参考图1，

如图1所示，本发明实施例提供的三相交流电相序模拟测试源的测试装置包括：主控单片机；人机交互控制面板；三路d/a转换器；三路低通滤波器；三路信号运算电路；三路功率放大电路；三组升压变压器；三个单触点常开继电器；二个双触点常开常闭继电器；以及供电电源。

采用本实施例的三相交流电相序模拟测试源的测试装置进行测试，具体如下所述：

主控单片机负责1)根据查表运算，驱动三路d/a转换器产生三路频率为50hz，相位差为120°的直流偏置正弦信号；2)人机交互：根据用户需要产生正相序、逆相序以及a、b、c三相的缺相模拟动作以及状态指示；需要说明的是，查表运算是本领域的常规技术手段，在此不再赘述。

人机交互控制面板接收用户按键指令以及装置输出状态指示：正相序、逆相序以及a、b、c三相的通/断；

三路d/a转换器根据单片机数据指令进行数字量到模拟电压的转换，产生所需直流偏置正弦信号波形，此时，该直流偏置正弦信号的幅值范围为0至+5v；

三路低通滤波器通带频率设定为100hz，对d/a转化器输出的直流偏置正弦信号波形中的高频噪声进行滤除，实现波形的平滑输出，此时信号的幅值范围为0至+5v；

三路信号运算电路将幅值范围为0至+5v直流偏置正弦波形信号进行减法放大运算，将其幅值范围调整为-12v至+12v；

三路功率放大电路对幅值范围为-12v至+12v的交流正弦波形信号进行功率放大，以提供较大的电流负载能力；

三路升压变压器对幅值范围为-12v至+12v的交流正弦功率信号进行升压处理，将电压幅值范围调整为-311.2v至+311.2v(有效值为220v)，此时变压器输出的三路电压对地有效值均为220v(相电压)，由于三路电压分别存在120°的相位差，因此，三路电压之间的电压有效值为380v(线电压)；此时便初步实现了三相交流电网的模拟；

接下来，单片机控制5个继电器，分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器用以实现正相序、逆相序以及a、b、c三相的缺相模拟动作，具体如下：

1.正相序：单片机控制第四继电器、第五继电器均断电(接通常闭触点)，第一继电器、第二继电器、第三继电器均上电闭合(接通常开触点)，此时，第一接线端子对应于正相序的a，第二接线端子对应于正相序的b，第三接线端子对应于正相序的c；

2.逆相序：单片机控制第四继电器和第五继电器均上电(接通常开触点)，第一继电器、第二继电器、第三继电器均上电闭合(接通常开触点)，此时，第一接线端子对应于逆相序的c，第二接线端子对应于逆相序的b，第三接线端子对应于逆相序的a；

3.缺a相：单片机控制第四继电器和第五继电器均断电(接通常闭触点)，第一继电器断电、第二继电器和第三继电器均上电闭合(接通常开触点)，此时，第一接线端子悬空，缺a相，第二接线端子对应于正相序的b，第三接线端子对应于正相序的c；

4.缺b相：单片机控制第四继电器和第五继电器均断电(接通常闭触点)，第二继电器断电，第一继电器和第三继电器均上电闭合(接通常开触点)，此时，第二接线端子悬空，缺b相，此时，第一接线端子对应于正相序的a，第三接线端子对应于正相序的c；

5.缺c相：单片机控制第四继电器和第五继电器均断电(接通常闭触点)，第三继电器断电，第一继电器和第二继电器均上电闭合(接通常开触点)，此时，第三接线端子悬空，缺c相，第一接线端子对应于正相序的a，第二接线端子对应于正相序的b。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。