一种基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路，三相同步检测脉冲信号分别接至74LS138的3个地址输入端，采用硬件电路对某相同步检测脉冲信号上沿到来时所对应的3位2进制地址输入代码进行识别，由此检测相序正确与否，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。采用价格低廉、应用广泛的集成电路，配以少量分立元器件，实现了相序正确与否的检测与错相自动报警与保护。
【专利说明】
一种基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种三相电源相序检测电路，特别是一种基于3位二进制全译码 器的三相电源相序检测电路。
【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用价值。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于3位二进制全译码器的三相电源 相序检测电路。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
[0006] 一种基于3位二进制全译码器的三线电源相序检测电路，其特征在于:三相同步脉 冲信号Ua、Ub、Uc分别与译码器74LS138的1脚、2脚和3脚连接，译码器74LS138的4脚、5脚和8 脚接地，译码器74LS138的6脚接直流电源VCC，译码器74LS138的9脚与电阻R6-端连接，译 码器74LS138的16脚与直流电源VCC和电阻R4-端连接，电阻R6另一端与三极管VT1基极连 接，三极管VT1发射极接地，三极管VT1集电极和电阻R4另一端与电容C1 一端连接，电容C1另 一端与电阻R1 -端、电容C2-端、电阻R2-端和电阻R5-端连接，电阻R1和电阻R2的另一端 接地，电容C2的另一端接Ub，电阻R5另一端与三极管VT2基极连接，三极管VT2发射极接地并 与电容C3-端连接，三极管VT2集电极与电阻R3-端、电容C3另一端和集成比较器LM393的3 脚连接，电阻R3另一端、滑动变阻器W1的一端、电阻R7-端和集成比较器LM393的8脚与直流 电源VCC连接诶，滑动变阻器W1另一端接地，集成比较器LM393的2脚与滑动变阻器W1的滑片 连接，集成比较器LM393的4脚接地，电阻R7另一端与集成比较器LM393的1脚和电阻R8-端 连接，电阻R8另一端与三极管VT3基极连接，三极管VT3集电极与直流电源VCC连接，三极管 VT3发射极与电阻R9和电阻R10的一端连接，电阻R9的另一端与光电二极管VDF正极连接，光 电二极管VDF负极接地，电阻R10另一端与电解电容C2正极和三极管VT4基极连接，电解电容 C2负极和三极管VT4发射极接地，三极管VT4集电极与二极管D1正极和继电器J 一端连接，二 极管D1负极和继电器J另一端与电源VJ连接。
[0007] 进一步地，继电器J选择信号为JZX-22F (D) /4Z的直流继电器。
[0008] 进一步地，电源VJ采用+12V的直流电源。
[0009] 进一步地，电容C1、C2均为O.OOlyF，电阻R1、R2均为100kQ，电容C3采用0.022yF与 o.lyF的独石电容并联。
[0010] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:采用价格低廉、应用广泛的集 成电路，配以少量分立元器件，实现了相序正确与否的检测与错相自动报警与保护。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型的一种基于3位二进制全译码器的三线电源相序检测电路的示 意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对 本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0013] 如图所示，本实用新型的一种基于3位二进制全译码器的三线电源相序检测电路， 其特征在于:三相同步脉冲信号Ua、Ub、Uc分别与译码器74LS138的1脚、2脚和3脚连接，译码 器74LS138的4脚、5脚和8脚接地，译码器74LS138的6脚接直流电源VCC，译码器74LS138的9 脚与电阻R6-端连接，译码器74LS138的16脚与直流电源VCC和电阻R4-端连接，电阻R6另 一端与三极管VT1基极连接，三极管VT1发射极接地，三极管VT1集电极和电阻R4另一端与电 容C1 一端连接，电容C1另一端与电阻R1-端、电容C2-端、电阻R2-端和电阻R5-端连接， 电阻R1和电阻R2的另一端接地，电容C2的另一端接Ub，电阻R5另一端与三极管VT2基极连 接，三极管VT2发射极接地并与电容C3-端连接，三极管VT2集电极与电阻R3-端、电容C3另 一端和集成比较器LM393的3脚连接，电阻R3另一端、滑动变阻器W1的一端、电阻R7-端和集 成比较器LM393的8脚与直流电源VCC连接诶，滑动变阻器W1另一端接地，集成比较器LM393 的2脚与滑动变阻器W1的滑片连接，集成比较器LM393的4脚接地，电阻R7另一端与集成比较 器LM393的1脚和电阻R8-端连接，电阻R8另一端与三极管VT3基极连接，三极管VT3集电极 与直流电源VCC连接，三极管VT3发射极与电阻R9和电阻R10的一端连接，电阻R9的另一端与 光电二极管VDF正极连接，光电二极管VDF负极接地，电阻R10另一端与电解电容C2正极和三 极管VT4基极连接，电解电容C2负极和三极管VT4发射极接地，三极管VT4集电极与二极管D1 正极和继电器J 一端连接，二极管D1负极和继电器J另一端与电源VJ连接。
[0014] 继电器J选择信号为JZX-22F(D)/4Z的直流继电器。电源VJ采用+12V的直流电源。 电容C1、C2均为O.OOlyF，电阻R1、R2均为100kQ，电容C3采用0.022yF与O.lyF的独石电容并 联。
[0015] Ua、Ub、Uc为三相同步脉冲信号，其与三相电网之间可有一定的相位移，但该相位 移的值应固定，且三相一致。将三相同步检测脉冲信号Uc、Ub、Ua分别接至74LS138的3个地 址输入端六2^1^0，在不缺相时，1个工频周期中，三相同步检测脉冲信号共有6个有效的逻 辑状态组合，对应的3位2进制地址输入代码分别为010、110、100、101、001、011，每隔60°将 改变1次，改变的顺序由三相电源相序决定:若相序正确，则依次改变的顺序为:010、110、 100、101、001、011、010、……；若相序错相，则依次改变的顺序为：〇1〇、〇11、〇〇1、1〇1、1〇〇、 110、010、……J4LS138的3个选通端3 1、炙、尾的逻辑状态组合为1、0、0,故对应每一个3位 2进制地址输入代码，8个译码输出端中，均有1个为低电平，其余为高电平。对应3位2进制地 址输入代码〇 1 〇、1 1 〇、1 〇 〇、1 〇 1、〇 〇 1、〇 1 1，为低电平的译码输出端分别为 旯、巧、$、写、寫、因此，视相序正确与否，某相同步检测脉冲信号上沿到来时所对 应的3位2进制地址输入代码不同，出现有效电平信号(低电平)的译码输出端相应不同。以B 相同步脉冲信号为例，当其上沿到来时，若相序不正确，对应的3位2进制地址输入代码为 110，F,、由高电平跳变为低电平;若相序正确，与B相同步脉冲上沿对应的3位2进制地址输入 代码为〇11，骂由高电平跳变为低电平，而写要滞后B相同步脉冲上沿120。才会由高电平跳变 为低电平，图1电路正是根据B相同步脉冲上沿到来时所对应的3位2进制地址输入代码取决 于相序这一特点进行相序识别。€经晶体管VT1构成的非门得到其逻辑非信号Y 6，Y6经C1、R1 微分电路的输出与B相同步脉冲经C2、R2微分电路的输出接至同一点Q1。若相序不正确，Y6 的微分信号与B相同步脉冲的微分信号同时出现，因此在1个工频周期中，Q1点仅有一个正 向尖脉冲;若相序正确，Y6的微分信号要滞后B相同步脉冲的微分信号120°才出现，因此在1 个工频周期中，Q1点将出现两个有间隔的正向尖脉冲。而Q1点的信号为驱动晶体管VT2基极 的控制信号，当VT2导通时，电容C3迅速通过VT2放电，电容C3两端电压即Q2点对地电压迅速 下降。因此，在1个工频周期中，相序正确时C3放电次数要较错相时多1次，故C3两端电压在 相序正确时较相序不正确时要小，通过合理选择电阻R3和电容C3的参数，可使两者有较大 的区分度。将Q2点信号接至集成电压比较器LM393的同相输入端3脚，通过调整反相输入端2 脚参考电压Vref的大小，使在1个工频周期中，相序正确时C3两端电压始终小于Vref，而相序 不正确时存在一定的C3两端电压大于V REF的区间。故相序正确时，比较器输出端1脚始终为 低电平，晶体管VT3、VT4因无正向驱动控制信号而截止，发光二极管VDF不发光，继电器J不 动作;相序不正确时，比较器输出端1脚输出一定宽度的高电平脉冲，驱动VT3，发光二极管 VDF点亮报警，同时比较器输出端1脚的高电平脉冲经VT3同相放大后输出，再经阻容低通滤 波后驱动VT4，使继电器J得电工作，J的常闭接点打开，自动切断三相电源。
[0016]本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型 所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方 式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应 属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路，其特征在于:三相同步脉冲 信号Ua、Ub、Uc分别与译码器74LS138的1脚、2脚和3脚连接，译码器74LS138的4脚、5脚和8脚 接地，译码器74LS138的6脚接直流电源VCC，译码器74LS138的9脚与电阻R6-端连接，译码 器74LS138的16脚与直流电源VCC和电阻R4-端连接，电阻R6另一端与三极管VTl基极连接， 三极管VTl发射极接地，三极管VTl集电极和电阻R4另一端与电容Cl 一端连接，电容Cl另一 端与电阻Rl-端、电容C2-端、电阻R2-端和电阻R5-端连接，电阻Rl和电阻R2的另一端接 地，电容C2的另一端接Ub，电阻R5另一端与三极管VT2基极连接，三极管VT2发射极接地并与 电容C3-端连接，三极管VT2集电极与电阻R3-端、电容C3另一端和集成比较器LM393的3脚 连接，电阻R3另一端、滑动变阻器Wl的一端、电阻R7-端和集成比较器LM393的8脚与直流电 源VCC连接诶，滑动变阻器Wl另一端接地，集成比较器LM393的2脚与滑动变阻器Wl的滑片连 接，集成比较器LM393的4脚接地，电阻R7另一端与集成比较器LM393的1脚和电阻R8-端连 接，电阻R8另一端与三极管VT3基极连接，三极管VT3集电极与直流电源VCC连接，三极管VT3 发射极与电阻R9和电阻RlO的一端连接，电阻R9的另一端与光电二极管VDF正极连接，光电 二极管VDF负极接地，电阻RlO另一端与电解电容C2正极和三极管VT4基极连接，电解电容C2 负极和三极管VT4发射极接地，三极管VT4集电极与二极管Dl正极和继电器J 一端连接，二极 管Dl负极和继电器J另一端与电源VJ连接。2. 按照权利要求1所述的基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路，其特征在 于:所述继电器J选择信号为JZX-22F (D) /4Z的直流继电器。3. 按照权利要求1所述的基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路，其特征在 于:所述电源VJ采用+12V的直流电源。4. 按照权利要求1所述的基于3位二进制全译码器的三相电源相序检测电路，其特征在 于:所述电容Cl、C2均为0.0 OlyF，电阻Rl、R2均为IOOk Ω，电容C3采用0.022yF与0.1 yF的独 石电容并联。
【文档编号】G01R29/18GK205594081SQ201620153715
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】王宏华, 王成亮, 许焕清, 范立新, 戴锋, 魏旭, 蒋泉, 蒋一泉
【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