专利名称：一种电压与相序保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保护电路，具体的涉及一种用于三相电电机的电压与相序保护电路。
背景技术：
随着经济的发展，电机作为一种电力和动力来源在各行各业得到了广泛应用，因此也衍生了许多用于电机保护的产品，简单的如热继电器等，热继电器工作的动作曲线与电机的实际保护曲线并不一致，从而失去了保护作用。近年来随着技术的发展，出现一些新的保护电路，如附图1所示的典型的阻容移位式的相序保护器电路，其工作原理为对三相电压相位进行移相，移相后的电路叠加在继电器RY上，当相位正常时，继电器RY吸合，接点7、8接通，当相位异常(反相或缺相时)继电器RY上电压不足以使其吸合，接点7、8断开。其结构特点主电路简单.可实现缺相及反相保护，缺点是无法实现检测掉相(R相/S相)、电压不平衡、电压过高与过低保护等功能。
发明内容
本发明提供了一种电压和相序保护电路，在通常的使用环境下，可判断三相电源的状态，保护电动机或其他装置不受破坏.必要时可以其他控制电路提供通讯。为实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实现的一种电压与相序保护电路，包括电压取样部分、逻辑控制输出部分，其中所述电压取样部分由两组电路组成，每组电路包括—电压互感器，从三相高压电两相间引出线电压，将三相高压电信号转换为低压电信号；对于本领域技术人员而言，从三相电间引出线电压是显而易见可以实现的，通常是将三相电的任意两相接入到电压传感器中。采样转换电路单元，其输入端连接所述电压传感器模块的输出端，将低压电信号转换为电压模拟信号和脉冲电信号；所述逻辑控制部分包括微芯片模块，用于对采样转换电路模块输出的电压模拟信号和脉冲电信号进行逻辑分析判断，产生控制信号经输出端输出；复位电路模块，提供微芯片启动的初始信号唤醒微芯片工作；振荡电路模块，提供微芯片计算所需的振荡脉冲信号；输出电路模块，其输入端连接微芯片模块输出端，控制负载的通断。在本发明的电压与相序保护电路中，采样转换电路单元能够同时输出电压模拟信号和脉冲电信号，所述脉冲电信号在电学性质上表现为高电平和低电平作为数字相相位， 从而实现了电压采样检测和相位采样检测合二为一，降低了电路的复杂度，简化了电路结构，提高了工作效率。在本发明的电压与相序保护电路中，采样转换电路单元包括整流电路模块和比较
3电路模块，整流电路模块的电压采样与比较电路模块的相序采样的输入采用同一通道整流电路模块的输入端接收所述电压传感器输出的低电压信号，检测电压变化， 并输出为模拟电压信号提供微芯片进行电压判断；比较电路模块输入端连接所述整流电路模块的输出端，检测输出电压的上升和下降，并将相应的信号上升和下降转换成高电平信号和低电平信号，并输出为数字相相位信号提供微芯片进行相位判断。在本发明的电压与相序保护电路中，并不限制具体的整流电路模块、比较电路模块的实现方法，只要其实现了上述功能能够检测电压和相位变化，从而产生模拟电压信号和数字相相位信号即可，出于成本和实现方便的考虑，在本发明的电压与相序保护电路中， 优选的，整流电路模块为一稳压二极管，所述比较电路模块为一电压比较器，所述电压比较器通过一电阻与稳压二极管的输出连接，通过电阻上的电压检测输出电压的上升和下降。本发明的电压与相序保护电路工作原理为三相电的检测输入端，经电压传感器降压并隔离后将电信号传输到二次侧，再经二极管整流后产生电压模拟信号；当信号上升阶段时，与比较器连接的电阻上产生的电压将使电压比较器的输出产生一个高电平信号， 反之当电压下降阶段时将使输出为低电平.将两路模拟电压信号送入微芯片模块的AD转换口进行电压转换，将电压比较器产生的两个高低电平开关信号作为数字相相位信号送中断口进行相位判断.经过微芯片模块判断三相电电压、相位是否正常后输出控制信号从而实现对电路的保护。在本发明的电压与相序保护电路中，为了提高电压判断的准确程度，所述整流电路模块还连接有滤波电路模块，所述滤波电路模块用于过滤整流电路模块输出信号中的杂波。如本领域技术人员所知，滤膜电路模块可以采用多种电路元件实现，优选的是电解电容。在本发明的电压与相序保护电路中，微芯片模块还连接有电源电路模块，电源电路模块用于提供微芯片工作所必须的电能。在本发明的电压与相序保护电路中，所用的电源电路模块既可以是从整个电路的外部外接电源，也可以采用电路自身作为电源供应的方式，优选的，电源电路模块为所述电压传感器输出的低电压信号经由采样转换电路单元的整流电路模块的整流信号提供，从而实现了不用另外接单独的电源，电路结构紧凑。在本发明的电压与相序保护电路中，复位电路模块设有一复位端，所述复位端设有复位按钮，用于执行微芯片模块的复位操作。进一步的，在本发明的电压与相序保护电路中，微芯片模块还连接有通讯电路模块，提供与其他控制器通讯的信号与端口，实现与其他控制系统的连接与控制，从而丰富了本发明电路的功能，使其易于扩展。本发明的电压与相序保护电路，通过采用电压互感器，可以精确检测电压变化；通过电压采样与相序采样的输入采用同一通道，从而能够同时输出为模拟电压信号供电压判断，输出为数字信号供相位判断；对于模拟电压信号，在采样时可以通过设定一个零点，在过零点时统一抓取数据.避免电压波动带来的采样误差；对于数字相相位采样，以充电时间段采样的方式，由于其与电压采样的输入为同一通道，相对位置一致，可以实现相位检测，从而实现两部分采产样电路的合二为一，提高了电路的灵敏性，简化了电路结构。进一步的，通过电源模块的结构改进，本发明的电压与相序保护电路可以不依赖于单独的外接电源即可进行工作，并且还可以通过通讯电路模块方便与其他控制系统互联实现智能控制，扩展了电路的功能和应用方式。
图1为现有的阻容移位式的相序保护器电路结构图；图2为本发明电压与相序保护电路的工作原理图；附图3为本发明电压与相序保护电路的结构框图；附图如为本发明电压与相序保护电路的电压取样部分结构图；附图4b为本发明电压与相序保护电路的微芯片模块、振荡电路模块结构图；附图如为本发明电压与相序保护电路的输出电路模块结构图；附图4d为本发明电压与相序保护电路的复位电路模块结构图。
具体实施例方式参考附图2、3，公开了本发明的电压与相序保护电路模块的工作原理和结构，包括电压取样部分、逻辑控制输出部分，所述电压取样部分由两组电路组成，每组电路包括一个电压互感器，从三相高压电两相间引出线电压，将三相高压电信号转换为低压电信号；一个采样转换电路单元，其输入端连接所述电压传感器模块的输出端，将低压电信号转换为电压模拟信号、脉冲电信号，所述脉冲电信号作为数字相相位信号；每个采样转换电路单元包括一个整流电路模块和一个比较电路模块，其中整流电路模块的电压采样与比较电路模块的相序采样的输入采用同一通道，所述整流电路模块的输入端接收所述传感器模块输出的低电压信号，检测电压变化，并输出为模拟电压信号提供微芯片进行电压判断；所述比较电路模块输入端连接所述整流电路模块的输出端，检测输出电压的上升和下降，并将相应的信号上升和下降转换成高电平信号和低电平信号，并输出为数字相相位信号提供微芯片进行相位判断。所述逻辑控制部分包括微芯片模块，用于对采样转换电路模块输出的电压模拟信号和脉冲电信号进行逻辑分析判断，产生控制信号经输出端输出(在图3中以功能定义为逻辑控制电路)；复位电路模块，提供微芯片启动的初始信号唤醒微芯片工作；振荡电路模块，提供微芯片计算所需的振荡脉冲信号；输出电路模块，其输入端连接微芯片模块输出端，控制负载的通断。其中，微芯片模块还连接有电源电路模块和通讯电路模块，为其提供电能和实现与其他控制系统的通讯。参考图4，公开了本发明电压与相位保护电路的一种具体实现方式，3PH_R、3PH_ S、3PH_T分别为三相电的检测输入端，经VT400、VT401两个电压传感器降压并隔离后将电信号传输到二次侧，再经二极管D400/D401整流后，对C401/C403进行充电，并在V0/V1点产生电压模拟信号，当信号上升阶段时，R402/R408上产生的电压将使电压比较器U400A/ U400B的输出S0/S1产生一个高电平信号，反之当电压下降阶段时将使S0/S1输出为低电平.将V0/V1送入微芯片的AD转换口进行电压转换，并将S0/S1两个开关信号送中断口进行相位判断.经芯片逻辑判断，将产生控制信号控制OUT输出端，使Ql导通或判断的.以
5实现对电动机或其他设备的保护功能.其中每个元件的具体连接方式为(R代表电阻、IC代表芯片、C代表电容、RESET代表复位、CRY振荡信号发生器、VCC电路模块供电接入、GND接地端、D 二极管、U比较器、Q开关)Dl负极、R2与VCC相连，Dl正极与R2、C3、R3相连，R3与IC的RESET引脚相连。 CONl 与 GND、VCC、MODE、RESET 相连，CRYl 的 1、3 脚与 Rl 相连再与 0SC1、0SC2 相连，CRYl 的 2脚与GND相连，Ul的1脚与VCC相连，Ul的2脚与OUT相连，Ul的3脚与R2相连，R2与 R4及Ql的3脚相连，Ql的1脚与Ul的4脚相连，Ql的2脚与CN2相连，R3与Cl相连，R3 与Ql的1脚相连，C3与Ql的2脚相连，R4与Ql的2脚相连，ZNR400与输入1、输出2及 VT400的1、2相连，ZNR401与输入2、输出3及VT401的1、2相连，VT400的3、4与R403相连，VT401的3、4与R411相连，R401的1脚与D400的正极相连，D400负极与R401、R402、 R405相连，R401的2脚与U400的3脚相连，R402的2脚与U400的2脚相连，R405的2脚与GND相连，R404、C400、C401并联后连接于U400的2脚与GND之间，R400与U400的1、4 脚相连，U400的1脚输出为ZO。R407的1脚与D400的正极相连，D400负极与R407、R408、R411相连，R407的2脚与U400的5脚相连，R408的2脚与U400的6脚相连，R411的2脚与GND相连，R402、C403、 C410并联后连接于U400的6脚与GND之间，R407与U400的4、7脚相连，U400的7脚输出为Z1。以上实施例，并非限定本发明的保护范围，仅用于说明本发明的一种具体实现方式。本领域技术人员在理解本发明实质精神的基础上对其中的部件、元件等进行更换以实现相同或者相似的功能，抑或改用其他规格的类似或者相同电器元件，依旧属于本发明的保护范围。本发明的保护范围为其权利要求及其等同变换所覆盖。
权利要求
1.一种电压与相序保护电路，包括电压取样部分、逻辑控制输出部分，其特征在于所述电压取样部分由两组电路组成，每组电路包括一电压互感器，从三相高压电两相间引出线电压，将三相高压电信号转换为低压电信号；采样转换电路单元，其输入端连接所述电压传感器模块的输出端，将低压电信号转换为电压模拟信号、脉冲电信号，所述脉冲电信号作为数字相相位信号；所述逻辑控制部分包括微芯片模块，用于对采样转换电路模块输出的电压模拟信号和脉冲电信号进行逻辑分析判断，产生控制信号经输出端输出；复位电路模块，提供微芯片启动的初始信号唤醒微芯片工作；振荡电路模块，提供微芯片计算所需的振荡脉冲信号；输出电路模块，其输入端连接微芯片模块输出端，控制负载的通断。
2.根据权利要求1所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述采样转换电路单元包括整流电路模块和比较电路模块，所述整流电路模块的电压采样与比较电路模块的相序采样的输入采用同一通道，所述整流电路模块的输入端接收所述传感器模块输出的低电压信号，检测电压变化，并输出为模拟电压信号提供微芯片进行电压判断；所述比较电路模块输入端连接所述整流电路模块的输出端，检测输出电压的上升和下降，并将相应的信号上升和下降转换成高电平信号和低电平信号，并输出为数字相相位信号提供微芯片进行相位判断。
3.根据权利要求2所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述整流电路模块为一稳压二极管，所述比较电路模块为一电压比较器，所述电压比较器通过一电阻与稳压二极管的输出连接，通过电阻上的电压检测输出电压的上升和下降。
4.根据权利要求2或3所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述整流电路模块还连接有滤波电路模块，所述滤波电路模块用于过滤整流电路模块输出信号中的杂波。
5.根据权利要求4所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述滤波电路模块为电解电容。
6.根据权利要求1所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述微芯片模块连接有电源电路模块，所述电源电路模块提供微芯片工作所必须的电能。
7.根据权利要求6所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述电源电路模块为所述电压传感器输出的低电压信号经由采样转换电路单元的整流电路模块的整流信号提供。
8.根据权利要求1所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述微芯片模块还连接有通讯电路模块，提供与其他控制器通讯的信号与端口，实现与其他控制系统的连接与控制。
9.根据权利要求1所述的电压与相序保护电路，其特征在于所述复位电路模块设有一复位端，所述复位端设有复位按钮，用于执行微芯片模块的复位操作。
10.根据权利要求1所述的电压与相序保护电路，所述采样转换电路单元的模拟电压信号通过设定一个零点，在过零点时统一抓取数据；所述采样转换电路单元的数字相相位采样采用以充电时间段采样的方式。
全文摘要
本发明公开了一种电压与相序保护电路，包括电压取样部分、逻辑控制输出部分，其中所述电压取样部分由两组电路组成，每组电路包括一电压互感器和采样转换电路单元；所述逻辑控制部分包括微芯片模块、复位电路模块、振荡电路模块、输出电路模块。进一步的所述电路还包括电源电路模块、通讯电路模块。本发明公开的电压与相序保护电路，同时实现了电压和相位的检测，提高了电路的灵敏度，简化了电路结构；并通过电源模块的结构改进，本发明的电压与相序保护电路可以不依赖于单独的外接电源即可进行工作，并且还可以通过通讯电路模块方便与其他控制系统互联实现智能控制，扩展了电路的功能和应用方式。
文档编号H02H3/38GK102364796SQ201110307469
公开日2012年2月29日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者周海波, 邹正文 申请人:江苏新日丹顿电气有限公司