一种基于移相原理的相序保护电路

1.本发明属于船用配电技术领域，具体涉及一种基于移相原理的相序保护电路。


背景技术：

2.在船舶配电网络中，当船靠岸后通常都需要把岸电(来自陆地的三相三线ac380v电源)接到船上，用于节省船上发电机的能耗，在岸电和船电对接过程中，需要正确地把岸电三相三线abc线接到船电的三相三线a’b’c’接点上。由于船靠岸是周期性事件，这就决定了船电和岸电接线是一件频繁的事情，过程中接错线的情况极容易发生。当岸电三相三线abc线和船电三相三线a’b’c’的任意一相接反后，相序就会反掉，电机随之也会反转，进而给配电网络带来很大的安全隐患，因此设计一种简单可靠的相序检测保护电路来识别此种错误就变得十分有必要。
3.在传统的船舶配电网络中，通常都采用电压采样的方式，通过用单片机去采集岸电的三相电顺序来判断是否和船电一致，若不一致则采用禁止合闸的指令，使得船岸间的连接断路器无法合闸，进而保护船上设备不被破坏。上述传统方式使用单片机、数字的电路来识别相序错误，缺点是单片机容易死机、复位，稳定性较差，且容易受到干扰，发出错误指令。
4.鉴于上述已有技术，本申请人作了积极而有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于移相原理的相序保护电路，利用纯模拟电路来区分正确相序和错误相序，从而达到相序保护的目的。
6.本发明的目的是这样来达到的，一种基于移相原理的相序保护电路，其特征在于:包括rc移相电路和全波整流电路，所述的rc移相电路有两路，两路rc移相电路中的其中一路的两输入端分别接待测三相三线中的第一相和第二相，输出端连接全波整流电路的一交流输入端，两路rc移相电路中的另一路的两输入端分别连接待测三相三线中的第二相和第三相，输出端连接全波整流电路的另一交流输入端。
7.在本发明的一个具体的实施例中，所述的rc移相电路包括第一阻抗z1和第二阻抗z2，所述的第一阻抗z1的一端和所述的第二阻抗z2的一端分别连接待测三相三线，第一阻抗z1的另一端和第二阻抗z2的另一端共同连接所述的全波整流电路。
8.在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一阻抗z1包括依次串联连接的第一电阻r1、第二电阻r2以及第一电容c1，所述的第二阻抗z2包括依次串联连接的第三电阻r3和第四电阻r4。
9.在本发明的又一个具体的实施例中，还包括驱动电路，所述的驱动电路包括运算放大器u1a、第五电阻r5、三极管q1以及继电器线圈ka，所述的运算放大器u1a采用lm358，所述的三极管q1采用2n5551，所述的运算放大器u1a的2脚接所述的全波整流电路的输出端，
运算放大器u1a的1脚连接第五电阻r5的一端，第五电阻r5的另一端连接三极管q1的基极，三极管q1的集电极连接继电器线圈ka的1端，继电器线圈ka的另一端接+12v直流电源，运算放大器u1a的3脚接+3v直流电源，三极管q1的发射极接地。
10.本发明利用安全可靠的纯硬件模拟电路，搭建一套移相控制电路，用于识别三相三线电的相序是否正确，避免在船电和岸电对接时发生接错线的故障，从而达到相序保护的目的，与现有技术相比，具有的有益效果是：纯硬件电路比数字电路、单片机系统更稳定，不会发生软件崩溃、单片机跑飞、死机等问题，为该类极端重要的系统提供了安全保障；采取了正逻辑思维，即必须相序正确才会有信号输出，在相序不正确、缺相、电路本身故障、断电等各种不正确以及意外情况时，都不输出信号，也即只有一种正确的可能性，其他都是不正确的，由此来保证系统的安全性。
附图说明
11.图1为本发明的电连接示意图。
12.图2为本发明所述的第一阻抗的电连接示意图。
13.图3为本发明所述的第二阻抗的电连接示意图。
14.图4为本发明所述的驱动电路的电连接示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
16.请参阅图1，本发明涉及一种基于移相原理的相序保护电路，包括rc移相电路和全波整流电路，所述的rc移相电路有两路，两路rc移相电路中的其中一路的两输入端分别接待测三相三线中的第一相和第二相，输出端连接全波整流电路的一交流输入端，两路rc移相电路中的另一路的两输入端分别连接待测三相三线中的第二相和第三相，输出端连接全波整流电路的另一交流输入端。以下，将上述第一相、第二相及第三相分别设为a相、b相、c相。
17.具体的，所述的rc移相电路包括第一阻抗z1和第二阻抗z2，一路rc移相电路中的第一阻抗z1的一端连接待测三相三线中的a相，该路中的第二阻抗z2的一端连接待测三相三线中的b相，第一阻抗z1的另一端和第二阻抗z2的另一端共同连接所述的全波整流电路的一交流输入端。另一路rc移相电路中的第一阻抗z1的一端连接待测三相三线中的b相，该路中的第二阻抗z2的一端连接待测三相三线中的c相，第一阻抗z1的另一端和第二阻抗z2的另一端共同连接所述的全波整流电路的另一交流输入端。所述的全波整流电路由第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3以及第四二极管d4构成。
18.请参阅图2和图3，进一步地，所述的第一阻抗z1包括依次串联连接的第一电阻r1、第二电阻r2以及第一电容c1，所述的第二阻抗z2包括依次串联连接的第三电阻r3和第四电阻r4。在本实施例中，选所述的第一电阻r1的阻值为120k，第二电阻r2的阻值为9.1k，第三电阻r3的阻值为240k，第四电阻r4的阻值为15k，第一电容c1的容值为15nf，则第一阻抗z1和第二阻抗z2的计算公式如下：
[0019][0020]
z2＝r3+r4＝255
[0021]
第一阻抗z1和第二阻抗z2的和为：
[0022]
z1+z2＝384.1
‑
212j＝438.7<
‑
28.9
°
>
[0023]
请继续参阅图1，假设以l2对应的b相作为参考0点，则v1和v2相对于b相的向量的计算公式如下：
[0024][0025][0026]
其中，l1为a相电压向量，l2为b相电压向量，l3为c相电压向量；v1为ab相电压经过z1、z2分压后的向量，v2为bc相电压经过z1、z2分压后的向量。
[0027]
以下，对本发明的正逆序分析进行说明，具体如下：
[0028]
正序时：假设以l2对应的b相作为参考0角度向量，
[0029]
l1＝120
°
，l2＝0
°
，l3＝
‑
120
°
，即：
[0030]
〈l1
‑
l2〉＝150
°
，〈l3
‑
l2〉＝210
°
，
[0031]
则可以计算出：
[0032]
v1向量角度约为180度，v2向量角度约为180度，两者基本无向量差，整流后电压接近0v。
[0033]
逆序时：
[0034]
l1＝
‑
120
°
，l2＝0
°
，l3＝120
°
，即：
[0035]
〈l1
‑
l2〉＝210
°
，〈l3
‑
l2〉＝150
°
，
[0036]
则v1向量角度约为240度，v2向量角度约为120度，两者有120度向量差，相当于整流一个线电压，整流后有很大的电压。按照这种分析方法，同理可以得出：在缺相时，输出也有向量差，也属于不正常状态。
[0037]
请参阅图4，本发明还包括驱动继电器的驱动电路，包括运算放大器u1a、第五电阻r5、三极管q1以及继电器线圈ka，所述的运算放大器u1a采用lm358，所述的三极管q1采用2n5551，所述的运算放大器u1a的2脚接所述的全波整流电路的输出端vout。正序时，由于vout是无电压的，运算放大器u1a输出高电平，驱动三极管q1导通，继电器线圈ka得电，继电器动作，给出正确且唯一的指示信号。
[0038]
进一步地，当驱动电路不正确时，可以分为以下三类情况：驱动电路在逆序或缺相时，vout有电压，且高于3v，运算放大器u1a输出低电平，三极管q1不导通，继电器不动作，不给出正确信号；当驱动电路本身故障时，如继电器、三极管q1故障，继电器同样不会吸合，不给出正确信号；当驱动电路本身供电电源故障时，不管是3v失电还是12v失电，继电器都将不会导通，不给出正确信号。综上可见，通过以上的正逻辑设计，正序的正确道路只有一条，而逆序和电路本身故障、失电都属于不正确一类，由此就增加了对系统保护的可靠性。