一种三相风机监测保护电路的制作方法

本实用新型涉及三相风机监测保护领域，具体的涉及一种三相风机监测保护电路。

背景技术：

现有风机的检测，日常运营，检测维护困难。在发生故障时不能对故障进行第一时间处理，减少损失，且发生故障后难以定位故障原因，无法防止下次故障产生，目前缺少一种能够实时监测风机运行的电流电压数据，在故障发生时能够及时上报并储存故障信息的保护电路。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够实时监测风机运行的电流电压数据，在故障发生时能够及时上报并储存故障信息的保护电路。

本实用新型采用的技术方案是：

一种三相风机监测保护电路，包括：电流电压采集电路、三相电能计量芯片U5、MCU、储存芯片、时钟电路和通讯模块，所述电流电压采集电路的输出端与三相电能计量芯片U5的输入端相连，所述三相电能计量芯片U5的输出端与MCU的输入端相连，所述MCU与储存芯片相连以用于记录故障事件，所述时钟电路与MCU相连以用于提供时钟信号，所述通讯模块与MCU相连以用于与上位机通讯。

进一步的，所述电流电压采集电路包括三相电流采集端子、三相电压采集端子、电流互感器、电压互感器，所述三相电流采集端子与电流互感器的一次侧相连，所述电流互感器的二次侧通过RC滤波电路与三相电能计量芯片U5的输入端相连，三相电压采集端子与电压互感器的一次侧相连，所述电压互感器的二次侧通过RC滤波电路与三相电能计量芯片U5的输入端相连。

进一步的，所述三相电流采集端子包括电流正极端子Ia+、电流负极端子I-，电流正极端子Ib+、电流负极端子Ib-，电流正极端子Ic+、电流负极端子Ic-，电流互感器包括CT-A、CT-B和CT-C；

电流正极端子Ia+与CT-A一次侧的正极相连、电流负极端子Ia-与CT-A一次侧的负极相连，CT-A二次侧的正极通过依次串联的电阻RA12、RA14与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，CT-A二次侧的负极通过依次串联的电阻RA11、RA13与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，所述电阻RA11的一端通过电阻RA6与电阻RA12的一端相连，所述电阻RA11的另一端通过电容CA3接地，所述电阻RA12的另一端通过电容CA4接地；

电流正极端子Ib+与CT-B一次侧的正极相连、电流负极端子Ib-与CT-B一次侧的负极相连，CT-B二次侧的正极通过依次串联的电阻RB12、RB14与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，CT-B二次侧的负极通过依次串联的电阻RB11、RB13与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，所述电阻RB11的一端通过电阻RB6与电阻RB12的一端相连，所述电阻RB11的另一端通过电容CB3接地，所述电阻RB12的另一端通过电容CB4接地；

电流正极端子Ic+与CT-C一次侧的正极相连、电流负极端子Ic-与CT-C一次侧的负极相连，CT-C二次侧的正极通过依次串联的电阻RC11、RC13与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，CT-C二次侧的负极通过依次串联的电阻RC9、RC14与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，所述电阻RC11的一端通过电阻RC5与电阻RC9的一端相连，所述电阻RC11的另一端通过电容CC3接地，所述电阻RC9的另一端通过电容CC4接地。

进一步的，所述三相电压采集端子包括电压正极端子Ua+、电压负极端子Ua-，电压正极端子Ub+、电压负极端子Ub-，电压正极端子Uc+、电压负极端子Uc-，电压互感器包括PT-A、PT-B和PT-C；

电压正极端子Ua+通过依次串联的电阻RA1、RA15、RA3与PT-A一次侧的正极相连，电压负极端子Ua-通过依次串联的电阻RA2、RA16、RA4与PT-A一次侧的负极相连，PT-A二次侧的正极通过依次串联的电阻RA8、RA10与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，PT-A二次侧的负极通过依次串联的电阻RA7、RA9与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，所述电阻RA8的一端通过电阻RA5与电阻RA7的一端相连，所述电阻RA8的另一端通过电容CA1接地，所述电阻RA7的另一端通过电容CA2接地；

电压正极端子Ub+通过依次串联的电阻RB1、RB15、RB3与PT-B一次侧的正极相连，电压负极端子Ub-通过依次串联的电阻RB2、RB16、RB4与PT-B一次侧的负极相连，PT-B二次侧的正极通过依次串联的电阻RB8、RB9与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，PT-B二次侧的负极通过依次串联的电阻RB7、RB10与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，所述电阻RB8的一端通过电阻RB5与电阻RB7的一端相连，所述电阻RB8的另一端通过电容CB1接地，所述电阻RB7的另一端通过电容CB2接地；

电压正极端子Uc+通过依次串联的电阻RC1、RC15、RC2与PT-C一次侧的正极相连，电压负极端子Uc-通过依次串联的电阻RC3、RC16、RC4与PT-C一次侧的负极相连，PT-C二次侧的正极通过依次串联的电阻RC7、RC8与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，PT-C二次侧的负极通过依次串联的电阻RC10、RC12与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，所述电阻RC7的一端通过电阻RC7与电阻RC10的一端相连，所述电阻RC7的另一端通过电容CC1接地，所述电阻RC10的另一端通过电容CC2接地。

进一步的，所述通讯模块包括485接口J2、485芯片U1，所述485接口J2用于连接上位机发送监测数据，485接口J2通过485芯片U1与MCU的通讯引脚相连。

进一步的，所述储存芯片为EEPROM芯片。

进一步的，所述MCU的型号为STM32F103V。

进一步的，所述电能计量芯片的型号为ATT7022E。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过能够实时监测风机的三相电压，三相电流状态，在故障发生的第一时间紧急停止风机的电机，避免处理不及时而导致更大的后果。此外在故障发生时，通过储存芯片记录故障前后60s的电流电压状态，便于后期分析定位问题，避免问题重复出现造成更大的安全隐患，还能够通过通讯模块和上位机对接将故障信息整理存储，实现对三相风机全方面的监测和保护。

附图说明

图1为本实用新型三相风机监测保护电路的原理框图；

图2为本实用新型电流电压采集电路的电路原理图；

图3为本实用新型电能计量芯片U1的电路原理图；

图4为本实用新型MCU的电路原理图；

图5为本实用新型通讯模块的电路原理图；

图6为本实用新型储存芯片的电路原理图；

图7为本实用新型时钟电路的电路原理图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

如图1所示为本实用新型的一种三相风机监测保护电路，包括：电流电压采集电路、三相电能计量芯片U5、MCU、储存芯片、时钟电路和通讯模块，电流电压采集电路的输出端与三相电能计量芯片U5的输入端相连，三相电能计量芯片U5的输出端与MCU的输入端相连，MCU与储存芯片相连以用于记录故障事件，时钟电路与MCU相连以用于提供时钟信号，通讯模块与MCU相连以用于向上位机发送故障信息。

如图2-图3所示，电流电压采集电路包括三相电流采集端子、三相电压采集端子、电流互感器、电压互感器，三相电流采集端子与电流互感器的一次侧相连，电流互感器的二次侧通过RC滤波电路与三相电能计量芯片U5的输入端相连，三相电压采集端子与电压互感器的一次侧相连，电压互感器的二次侧通过RC滤波电路与三相电能计量芯片U5的输入端相连，通过RC滤波电路将稳定的电压电流信号输入三相电能计量芯片U5。

三相电流采集端子包括电流正极端子Ia+、电流负极端子Ia-，电流正极端子Ib+、电流负极端子Ib-，电流正极端子Ic+、电流负极端子Ic-，电流互感器包括CT-A、CT-B和CT-C，电流正极端子与三相风机的电源输入端的正极相连，电流负极端子与三相风机的电源输入端的负极相连。

电流正极端子Ia+与CT-A一次侧的正极相连、电流负极端子Ia-与CT-A一次侧的负极相连，CT-A二次侧的正极通过依次串联的电阻RA12、RA14与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，CT-A二次侧的负极通过依次串联的电阻RA11、RA13与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，电阻RA11的一端通过电阻RA6与电阻RA12的一端相连，电阻RA11的另一端通过电容CA3接地，电阻RA12的另一端通过电容CA4接地。

电流正极端子Ib+与CT-B一次侧的正极相连、电流负极端子Ib-与CT-B一次侧的负极相连，CT-B二次侧的正极通过依次串联的电阻RB12、RB14与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，CT-B二次侧的负极通过依次串联的电阻RB11、RB13与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，电阻RB11的一端通过电阻RB6与电阻RB12的一端相连，电阻RB11的另一端通过电容CB3接地，电阻RB12的另一端通过电容CB4接地。

电流正极端子Ic+与CT-C一次侧的正极相连、电流负极端子Ic-与CT-C一次侧的负极相连，CT-C二次侧的正极通过依次串联的电阻RC11、RC13与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，CT-C二次侧的负极通过依次串联的电阻RC9、RC14与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，电阻RC11的一端通过电阻RC5与电阻RC9的一端相连，电阻RC11的另一端通过电容CC3接地，电阻RC9的另一端通过电容CC4接地。

三相电压采集端子包括电压正极端子Ua+、电压负极端子Ua-，电压正极端子Ub+、电压负极端子Ub-，电压正极端子Uc+、电压负极端子Uc-，电压互感器包括PT-A、PT-B和PT-C。

电压正极端子Ua+通过依次串联的电阻RA1、RA15、RA3与PT-A一次侧的正极相连，电压负极端子Ua-通过依次串联的电阻RA2、RA16、RA4与PT-A一次侧的负极相连，PT-A二次侧的正极通过依次串联的电阻RA8、RA10与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，PT-A二次侧的负极通过依次串联的电阻RA7、RA9与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，电阻RA8的一端通过电阻RA5与电阻RA7的一端相连，电阻RA8的另一端通过电容CA1接地，电阻RA7的另一端通过电容CA2接地。

电压正极端子Ub+通过依次串联的电阻RB1、RB15、RB3与PT-B一次侧的正极相连，电压负极端子Ub-通过依次串联的电阻RB2、RB16、RB4与PT-B一次侧的负极相连，PT-B二次侧的正极通过依次串联的电阻RB8、RB9与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，PT-B二次侧的负极通过依次串联的电阻RB7、RB10与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，电阻RB8的一端通过电阻RB5与电阻RB7的一端相连，电阻RB8的另一端通过电容CB1接地，电阻RB7的另一端通过电容CB2接地。

电压正极端子Uc+通过依次串联的电阻RC1、RC15、RC2与PT-C一次侧的正极相连，电压负极端子Uc-通过依次串联的电阻RC3、RC16、RC4与PT-C一次侧的负极相连，PT-C二次侧的正极通过依次串联的电阻RC7、RC8与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，PT-C二次侧的负极通过依次串联的电阻RC10、RC12与电能计量芯片U5的REFOUT引脚相连，电阻RC7的一端通过电阻RC7与电阻RC10的一端相连，电阻RC7的另一端通过电容CC1接地，电阻RC10的另一端通过电容CC2接地。

如图3-4所示，MCU通过SPI串口与电能计量芯片U5相连，优选的，MCU的型号为STM32F103V，电能计量芯片的型号为ATT7022E，STM32F103V通过SPI的方式将ATT7022E的计量寄存器读取入内置RAM中，然后对电能数据进行修正和整理。

如图5所示，通讯模块包括485接口J2、485芯片U1，485接口J2用于连接上位机发送监测数据，485接口J2通过485芯片U1与MCU的通讯引脚相连。

如图6所示，优选的，储存芯片为EEPROM芯片，也可以采用flash储存器或其他类型的储存芯片。

如图7所示，时钟电路包括晶振Y4、时钟芯片U11，所述晶振Y4与时钟芯片U11的引脚X1、引脚X2相连，所述时钟芯片U11的SCL引脚和IO引脚分别与MCU的对应引脚相连以用于输入时钟信号。

本实用新型的工作过程为：

风机运行后，时钟电路开始运行，为MCU提供时钟信号。风机电机的三相电流电压通过电流电压采集电路进入三相电能芯片，三相电能芯片ATT7022E集成了多路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数及频率测量的数字信号处理等电路，能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，并且ATT7022E还能提供基波参数计量：基波有功功率、基波有功电能、基波电流、电压有效值。

STM32F103通过SPI方式将ATT7022E的计量寄存器读取入RAM中，通过都数据的修正调理，进入到参数寄存器中方便后续显示判断；同时读取时钟芯片的实时时钟信息。

当风机出现电流电压故障时，MCU发送485信号给上位机，上位机第一时间紧急停止风机的电机，避免处理不及时而导致更大的后果。此外在故障发生时，通过储存芯片记录故障前后60s的电流电压状态，便于后期分析定位问题，避免问题重复出现造成更大的安全隐患，还能够通过通讯模块和上位机对接将故障信息整理存储，实现对三相风机全方面的监测和保护。

以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。