一种三相电压检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种三相电压检测系统。


背景技术：

2.交流电三相电压的变化会影响用电设备的工作，若出现故障会造成损坏，所以存在需要测量三相电的三相之间电压的情况。目前通常是使用电压传感器等测量仪器，分别对每两相之间的电压进行采样。然而采用电压传感器测量存在着自动化程度低、实时性差、无法第一时间传递故障信号给工作人员等问题，且电压传感器的元件易在故障情况下损坏，在地铁、高铁等对安全性要求较高的领域，可能会造成严重影响。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种三相电压检测系统。该三相电压检测系统基于单相交流接触器，可以实现自动对三相电的每两相之间进行电压检测，同时具有过流和短路保护功能，保证了设备的安全性。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种三相电压检测系统，包括第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块；
5.所述第一检测模块的信号输入端用于与三相电的u相相连，所述第一检测模块的第一检测引脚用于与所述三相电的v相相连，所述第一检测模块的第二检测引脚用于与所述三相电的w相相连；
6.所述第二检测模块的信号输入端用于与所述三相电的v相相连，所述第二检测模块的第一检测引脚用于与所述三相电的u相相连，所述第二检测模块的第二检测引脚用于与所述三相电的w相相连；
7.所述第三检测模块的信号输入端用于与所述三相电的w相相连，所述第三检测模块的第一检测引脚用于与所述三相电的v相相连，所述第三检测模块的第二检测引脚用于与所述三相电的u相相连。
8.在一种实施方式中，所述三相电压检测系统还包括第一控制器、第二控制器和第三控制器；
9.所述第一检测模块的输出端与第一控制器相连，所述第一控制器用于获取所述三相电的u相与v相之间的第一电势差，所述第一控制器还用于获取所述三相电的u相与w相之间的第二电势差；
10.所述第二检测模块的输出端与第二控制器相连，所述第二控制器用于获取所述三相电的v相与u相之间的第三电势差，所述第二控制器还用于获取所述三相电的v相与w相之间的第四电势差；
11.所述第三检测模块的输出端与第三控制器相连，所述第三控制器用于获取所述三相电的w相与v相之间的第五电势差，所述第三控制器还用于获取所述三相电的w相与u相的第六电势差。
12.在一种实施方式中，所述第一检测模块包括单相交流接触器，所述单相交流接触器安装在机箱的内部，所述第二检测模块和所述第三检测模块与所述第一检测模块的结构相同。
13.在一种实施方式中，所述单相交流接触器包括依次连接的启动电路、驱动电路、检测电路、开关电路和过流保护电路；
14.所述启动电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接入启动信号，所述启动电路用于根据所述启动信号输出驱动信号；
15.所述驱动电路用于在接收到所述驱动信号时提供驱动电流以控制所述开关电路开启；
16.所述开关电路的信号输入端用于输入交流电信号，所述开关电路的信号输出端用于输出所述交流电信号；
17.所述检测电路用于对所述单相交流接触器中的电流值进行检测，并在所述电流值大于过流阈值时，输出过流信号；
18.所述过流保护电路的一端连接所述检测电路，所述过流保护电路的另一端连接所述启动电路的第二输入端，所述过流保护电路还与第一公共端相连，所述过流保护电路用于在接收到所述过流信号时输出保护信号。
19.在一种实施方式中，所述启动电路包括非门和与门，所述非门的一端与所述第二输入端相连，所述非门的另一端与所述与门相连，所述与门还与所述第一输入端相连，所述与门的另一端与所述驱动电路相连。
20.在一种实施方式中，所述驱动电路包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述开关电路相连。
21.在一种实施方式中，所述开关电路包括第一驱动电阻、第二驱动电阻、第一可控硅和第二可控硅；
22.所述第一驱动电阻与所述第一可控硅相连；
23.所述第二驱动电阻与所述第二可控硅相连。
24.在一种实施方式中，所述检测电路包括电流互感器、比较模块，所述电流互感器的一端与所述驱动电路相连，所述电流互感器的另一端与所述比较模块相连；
25.所述比较模块包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器与所述第二比较器并联；
26.所述第一比较器的负输入端与所述电流互感器相连，所述第一比较器的正输入端接入第一参考值；
27.所述第二比较器的正输入端与所述电流互感器相连，所述第二比较器的负输入端接入第二参考值。
28.在一种实施方式中，所述过流保护电路包括光耦和自锁模块，所述光耦的一端与比较模块相连，所述光耦的另一端与所述自锁模块相连；
29.所述光耦用于在接收到所述过流信号时导通，所述自锁模块用于在接收到所述过流信号时输出保护信号。
30.在一种实施方式中，所述自锁模块包括：第一二极管、第一保护电阻、第二保护电阻、第一三极管和第二三极管；
31.所述第一二极管的正极与所述光耦相连，所述第一二极管的负极与所述第一三极管的基极相连；
32.所述第一三极管的发射极与第一公共端相连，所述第一三极管的集电极经由所述第一保护电阻与所述第二三极管的基极相连；
33.所述第二三极管的集电极经由所述第二保护电阻与所述第一公共端相连，所述第二三极管的发射极与第二公共端相连。
34.本技术提供的一种三相电压检测系统具有如下有益效果：
35.本技术实施例提供了一种三相电压检测系统，包括第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块；每个检测模块的两个检测引脚分别与三相电的两相相连，每个检测模块的输出端与一个控制器相连，控制器获取每个检测模块测得的电压。这样，可以自动获取三相之间的六个电压值，无需人工操作，自动化程度高，并且可以第一时间发现回路内部是否存在故障。检测模块内部采用单相交流接触器，具备过流、短路保护、滤波等功能，可以很好地保证设备运行的稳定性。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对本技术保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
37.图1示出了本技术实施例提供的三相电压检测系统的一种结构示意图；
38.图2示出了本技术实施例提供的单相交流接触器的一种结构示意图；
39.图3示出了本技术实施例提供的单相交流接触器的一种电路示意图。
40.200-单相交流接触器；210-启动电路；220-驱动电路；230-开关电路；240-检测电路；250-过流保护电路。
具体实施方式
41.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
42.通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.在下文中，可在本技术的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
44.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本
申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本技术的各种实施例中被清楚地限定。
46.请参照图1，为本技术实施例提出的三相电压检测系统的一种结构示意图：所述三相电压检测系统包括第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块；第一检测模块的信号输入端用于与三相电的u相相连，第一检测模块的第一检测引脚用于与所述三相电的v相相连，第一检测模块的第二检测引脚用于与所述三相电的w相相连；第二检测模块的信号输入端用于与所述三相电的v相相连，第二检测模块的第一检测引脚用于与所述三相电的u相相连，第二检测模块的第二检测引脚用于与所述三相电的w相相连；第三检测模块的信号输入端用于与所述三相电的w相相连，第三检测模块的第一检测引脚用于与所述三相电的v相相连，第三检测模块的第二检测引脚用于与所述三相电的u相相连。第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块分别为图1中的act1、act2和act3。第一检测模块的第一检测引脚即图1中标号1的引脚，第二检测引脚即图1中标号2的引脚；第二检测模块和第三检测模块结构与第一检测模块相同，在此不再赘述。
47.第一检测模块的输出端与第一控制器相连，所述第一控制器用于获取所述三相电的u相与v相之间的第一电势差，所述第一控制器还用于获取所述三相电的u相与w相之间的第二电势差；第二检测模块的输出端与第二控制器相连，所述第二控制器用于获取所述三相电的v相与u相之间的第三电势差，所述第二控制器还用于获取所述三相电的v相与w相之间的第四电势差；第三检测模块的输出端与第三控制器相连，所述第三控制器用于获取所述三相电的w相与v相之间的第五电势差，所述第三控制器还用于获取所述三相电的w相与u相的第六电势差。图1中的vin为输入端，vout为输出端。
48.这样，每一个检测模块检测2个两相之间的电压，三个检测模块可以同时检测三相电之间的6个电压；同时，也可以根据检测值的正负，判断相线之间的电势高低，实现了实时性好，获取数据全面的功能。
49.在一种实施方式中，所述第一检测模块包括单相交流接触器，所述单相交流接触器安装在机箱的内部，所述第二检测模块和所述第三检测模块与所述第一检测模块的结构相同。
50.在一种实施方式中，请参照图2，为本技术实施例提出的单相交流接触器200的一种结构示意图。示范性地，该单相交流接触器200包括启动电路210、驱动电路220、开关电路230、检测电路240和过流保护电路250。具体地，启动电路210、驱动电路220、开关电路230、检测电路240和过流保护电路250依次连接，过流保护电路250与第一公共端相连。其中，启动电路210与第一输入端连接，用于接收启动信号并输出驱动信号；驱动电路220用于接收驱动信号并根据驱动信号控制开关电路230导通；开关电路230与三相电的输入端和输出端相连；检测电路240用于检测单相交流接触器200回路中的电流值，并根据电流值判断是否输出过流信号给过流保护电路250；过流保护电路250在接收到过流信号后导通，并输出保护信号，启动电路210的第二输入端接收到保护信号后控制开关电路230的关断，起到了对单相交流接触器200的整体过流保护的作用。
51.如图3所示，所述单相交流接触器200包括：依次连接的启动电路210、驱动电路
220、开关电路230、检测电路240和过流保护电路250；图3中的所有vss表示第一公共端，所有gnd表示接地。
52.所述启动电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端用于接入启动信号，所述启动电路用于根据所述启动信号输出驱动信号；
53.在一种实施方式中，所述启动电路包括非门和与门，所述非门的一端与所述第二输入端相连，所述非门的另一端与所述与门相连，所述与门还与所述第一输入端相连，所述与门的另一端与所述驱动电路相连。
54.如图3所示，图3中的u2为所述非门，非门的输入端与输出端的电平状态总是反相的，当输入端输入高电平时，输出端输出低电平，反之，当输入端输入低电平时，输出端输出高电平；为便于描述，在本实施例中用逻辑1表示高电平，用逻辑0表示低电平。
55.所述与门u3包括两个输入端，一个输出端。与门只有在两个输入端的输入电平相同时，才输出逻辑1，否则输出逻辑0。与门u3的输入端之一与非门u2的输出端相连，另一个输入端与外部的信号源相连，用于接收外部输入的启动信号sw arm。在一种实施方式中，外部的信号源可以为单片机。
56.当启动信号sw arm为逻辑1时，同时保护信号fault为0，即电路没有过流，非门u2输出逻辑1，与门u3输出逻辑1，经由第五电阻r5与驱动电路相连。在一种实施方式中，所述与门还经由第一电容与第一公共端相连，所述与门还经由第三保护电阻r3与第一公共端相连。在一种实施方式中，所述第一公共端为公共接地端vss。
57.所述驱动电路用于在接收到所述驱动信号时提供驱动电流以控制所述开关电路开启；所述开关电路的信号输入端用于输入交流电信号，所述开关电路的信号输出端用于输出所述交流电信号；所述驱动电路包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述开关电路相连。需要注意的是，本实施例提供的单相交流接触器用于控制交流回路的通断，交流电信号不分正负，所述开关电路的信号输入端和信号输出端这一描述仅用来区分接线，而非用来限定电信号的流向。在一种实施方式中，所述开关电路的信号输入端为图3中的440vi，所述开关电路的信号输出端为图3中的440vo。
58.所述开关电路包括第一驱动电阻、第二驱动电阻、第一可控硅和第二可控硅；所述第一驱动电阻与所述第一可控硅相连；所述第二驱动电阻与所述第二可控硅相连。
59.如图3所示，在一种实施方式中，所述驱动芯片u1为光隔离器fod4118，驱动芯片u1包含1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、5引脚、6引脚。驱动芯片u1的1引脚经由第五电阻r5与门u3的输出端相连，驱动芯片u1的2引脚与第一公共端相连；当驱动芯片u1的6引脚与4引脚检测到单相交流接触器中的交流电电压经过零点时，6引脚与4引脚导通，驱动电流流经第一驱动电阻，产生驱动电压驱动第一可控硅d1导通；驱动电流流经第二驱动电阻，产生驱动电压驱动第二可控硅d2导通；这样，驱动电路导通，单相交流接触器导通。所述驱动电路还包括串联的第四电阻r4和第二电容c2，第四电阻r4和第二电容c2所在支路与第一可控硅d1、第二可控硅d2所在支路并联，起到滤波作用。第二可控硅d2的负极经由保险丝f1与外接交流电的信号输入端相连。
60.所述检测电路用于对所述单相交流接触器中的电流值进行检测，并在所述电流值大于过流阈值时，输出过流信号。
61.在一种实施方式中，所述检测电路包括电流互感器、比较模块，所述电流互感器的
一端与所述开关电路相连，所述电流互感器的另一端与所述比较模块相连。
62.在一种实施方式中，所述电流互感器u4的型号为l18p060d15，所述电流互感器u4的6引脚与第一可控硅d1的正极相连，5引脚与外接交流电的输出端相连，4引脚与比较模块相连，4引脚还经由第六电阻r6接地；所述电流互感器u4的1引脚还与外接的第一电平相连，2引脚接地，3引脚与外接的第二电平相连，1引脚与2引脚之间接入第三电容c3，2引脚与3引脚之间接入第四电容c4。第三电容c3、第四电容c4的作用为滤波。在一种实施方式中，所述第一电平为15v，第二电平为-15v。
63.在一种实施方式中，所述比较模块包括第一比较器u6和第二比较器u7，所述第一比较器u6与所述第二比较器u7并联；所述第一比较器u6的负输入端与所述电流互感器u4相连，所述第一比较器u6的正输入端接入第一参考值ref-；所述第二比较器u7的正输入端与所述电流互感器相连，所述第二比较器u7的负输入端接入第二参考值ref+。所述第一参考值ref-为最低电流值，所述第二参考值ref+为最高参考值，即过流阈值，最低参考值ref-与最高参考值ref+基于设备能正常运行且能保证安全性的条件，根据实际情况设定。
64.在一种实施方式中，第一比较器u6的输出端与第三二极管d5的正极相连，第三二极管d5的负极与过流保护模块相连，第二比较器u7的输出端与第四二极管d6的正极相连，第四二极管d6的负极与过流保护模块相连。当回路中的电流值在最低参考值ref-与最高参考值ref+之间时，第一比较器u6输出低电平，第二比较器u7输出低电平，光耦保持关断状态。
65.在一种实施方式中，比较模块经由第九电阻r9与光耦相连，比较模块还经由第九电阻r9和第五电容c5接地。
66.所述过流保护电路的一端连接所述检测电路，所述过流保护电路的另一端连接所述启动电路的第二输入端，所述过流保护电路还与第一公共端相连，所述过流保护电路用于在接收到所述过流信号时输出保护信号。
67.在一种实施方式中，所述过流保护电路包括光耦和自锁模块，所述光耦的一端与所述比较模块相连，所述光耦的另一端与所述自锁模块相连；
68.所述光耦用于在接收到所述过流信号时导通，所述自锁模块用于在接收到所述过流信号时输出保护信号。
69.在一种实施方式中，所述自锁模块包括：第一二极管d3、第一保护电阻r1t、第二保护电阻r2t、第一三极管q1和第二三极管q2；所述第一二极管d3的正极与所述光耦相连，所述第一二极管d3的负极与所述第一三极管q1的基极相连；所述第一三极管q1的发射极与第一公共端vss相连，所述第一三极管q1的集电极经由所述第一保护电阻r1t与所述第二三极管q2的基极相连；所述第二三极管q2的集电极经由所述第二保护电阻r2t与所述第一公共端vss相连，所述第二三极管q2的发射极与第二公共端相连。
70.在一种实施方式中，所述光耦u5型号为tlp785。光耦u5的1引脚与比较模块，2引脚接地，3引脚经由第六电容c6与第一公共端相连，4引脚与第二公共端相连。光耦u5的3引脚还经由第七电阻r7与自锁模块相连。所述第二公共端接入第三电平，在一种实施方式中第三电平为5v。
71.在一种实施方式中，所述光耦还经由第二二极管d4与第一输入端相连。所述第一二极管d3的负极还经由第八电阻r8与非门u2的输入端相连。
72.当检测电路检测到回路中的电流值大于过流阈值时，第二比较器u7输出高电平，比较电路输出过流信号给光耦u5，光耦u5导通，自锁模块输出高电平，保护信号为逻辑1，则非门u2输出逻辑0，与门u3输出逻辑0，驱动电路中的第一可控硅d1和第二可控硅d2关断，单相交流接触器关断。这样，可以当检测到回路中的电流值大于过流阈值时，迅速关断单相交流接触器，实现了单相交流接触器的智能控制，操作上信息化、智能化，并且很好地保护了应用所述三相电压检测系统的电气设备安全性。
73.本技术实施例提供的三相电压检测系统，包括第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块；每个检测模块的输出端均存在控制器，每个控制器获取两相之间的电势差，这样，可以获取三相之间的六个电势差，无需人工操作，自动化程度高；检测模块内部采用单相交流接触器，具备过流、短路保护、滤波等功能，可以很好地保证设备运行的稳定性。
74.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者终端中还存在另外的相同要素。
75.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
76.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术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技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。