CN101976994A - 转换电路、三相电的相序检测方法和系统及电动机 - Google Patents

Abstract

一种三相电的相序检测方法，所述方法包括以下步骤：将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号；开启电机启动按钮开关时，开始检测信号，检测到A相第一个上升沿时触发定时器；以每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期；在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿时定时器的时间；根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。本发明提供一种三相交流电转换为低压方波信号转换电路、电动机拖泵中的电动机三相电的相序检测方法、系统和产品。

Description

转换电路、三相电的相序检测方法和系统及电动机

技术领域

本发明涉及相序检测领域，尤其涉及一种三相交流电转换为低压方波信号转换电路、电动机拖泵中的电动机三相电的相序检测方法、系统和电动机。

背景技术

目前，在整个混凝土行业，以电动机为动力的工程机械主要是拖泵，其次还有湿喷机等泵送机械。尽管在其他行业，相序检测等功能已经广泛应用，尤其以空调压缩机此类对相序要求很严格的行业。但在混凝土行业，此类技术应用很少，在湿喷机中，相序的自动检测是通过相序继电器实现，但在电动机拖泵中，相序检测还是一个空缺。

目前，相序检测的主要实现方式是依靠纯电路检测实现，利用三相相差120度相位角的特性，判断相序。例如，开发的相对比较成熟的产品一一相序继电器、逻辑电路，单片机等实现的相序检测。

针对目前拖泵上尚未具有相序检测的功能，现在仅仅是靠目测拖泵的电机(电动机)旋转方向判断相序正确与否。这种方式存在以下两个问题：

1.操作不方便，现场施工人员需要进行培训才能防止相序接反造成油泵损坏。并且在增加一些增速装置的时候，往往不便于观测电机的转动方向。

2.智能化控制程度较低，相序检测作为一种自动判别相序的功能实用并且有效，没有此功能，则不利于产品品质提升。

因此，如何提供一种三相交流电转换为低压方波信号的转换电路、三相电的相序检测方法、系统及电动机，能够三相交流电转换为低压方波信号，自动判别电动机拖泵中的电动机相序，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三相交流电转换为低压方波信号的转换电路、三相电的相序检测方法、系统及电动机，，用于三相交流电转换为低压方波信号，自动判别电动机拖泵中的电动机相序。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种三相电的相序检测方法，所述方法包括以下步骤：

将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号；

开启电机启动按钮开关时，开始检测信号，检测到A相第一个上升沿时触发定时器；以每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期；

在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿时定时器的时间；

根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。

优选地，所述比较当前A相、B相、C相的时序之前，包括步骤：

确定所述检测到的B、C相上升沿的时间的差值小于第一预定时间，且所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均不为0。

优选地，所述第一预定时间具体为12mS。

优选地，所述比较当前A相、B相、C相的时序之前，包括步骤：

确定所述检测到的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间，或，所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均为0；

返回执行检测A相上升沿的步骤，重新进入另一个信号周期，再比较B、C相上升沿的时间先后；

连续检测三个信号周期均为检测到的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间(12mS)，或，所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均为0，则检测失败。

优选地，三相交流电转换为低压方波信号之后，还包括：

实时监测A、B、C三相低压方波信号的上升沿，若连续第二预定时间无某一相的上升沿，确认该相为缺相。

优选地，所述第二预定时间为3S。

优选地，所述一个信号周期为20mS。

本发明还提供一种三相电的相序检测系统，所述系统包括：

转换单元，用于交流转直流信号，强电转弱电，将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号；

检测单元，用于检测到A相第一个上升沿时触发定时器；每一个A相上升沿的时间间隔设定一个信号周期；

记录单元，用于在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿的时间；

判断单元，用于根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。

优选地，所述系统还包括第一确定单元，用于在第一判断单元根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序之前，确定所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间的差值小于第一预定时间，且所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间均不为0。

优选地，所述系统还包括第二确定单元，用于在第一判断单元根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序之前，确定所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间，或，所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间均为0时，控制检测单元执行检测A相上升沿进入下一个信号周期。

本发明提供一种三相交流电转换为低压方波信号的转换电路，所述转换电路为：

A相或B相或C相电连接有第一电阻R1，第一电阻R1连接有电压互感器T1，电压互感器T1的原边连接在N线和第一电阻R1之间，电压互感器T1的副边并联有第二电阻R2；

第一电容C1串联在电压互感器T1的副边的输出线路中，第一电容C1的输出电压叠加了一个12V电压得正弦信号；所述正弦信号与阈值为12V的比较电路进行比较，将所述正弦信号转换为方波信号。

本发明还提供一种电动机，包括所述的三相电的相序检测系统。

通过上述方案的描述，可以看到本发明具备以下优点：

由于本发明实施例所述三相电的相序检测方法，将电机的三相交流电转换为低压方波信号，通过检测三相信号的上升沿时间，判断三相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动，并报警；可以自动判别电动机拖泵中的电动机三相电的相序。而且本发明实施例所述三相电的相序检测方法方案简单，便于实现，同时该方法可以较为稳定地完成相序的检测的判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述三相电的相序检测方法第一实施例流程图；

图2是本发明所述三相交流电转换为低压方波信号电路图；

图3是本发明所述A相信号最终波形图；

图4是本发明所述三相信号最终波形图；

图5是本发明所述三相电的相序检测方法第二实施例流程图；

图6是本发明所述三相电的相序检测系统第一实施例结构图；

图7是本发明所述三相电的相序检测系统第二实施例结构图。

具体实施方式

本发明提供一种三相电的相序检测方法，用于自动判别电动机拖泵中的电动机三相电的相序。

参见图1，该图是本发明所述三相电的相序检测方法第一实施例流程图。

本发明第一实施例所述三相电的相序检测方法，包括以下步骤：

S100、将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号。

将电动机拖泵中的电动机380V的A、B、C三相交流电，具体可以通过电路板进行信号处理，得出三相低压方波信号。

上述电路板具体可以采用图2所示的电路图实现。参见图2，该图是本发明所述三相交流电转换为低压方波信号电路图。

本发明实施例所述三相交流电转换为低压方波信号电路，图2中以A相电为例，给出了具体的转换电路。A相电连接有第一电阻R1，第一电阻R1连接有电压互感器T1，电压互感器T1的原边连接在N线和第一电阻R1之间，电压互感器T1的副边并联有第二电阻R2。在图2中X处即电压互感器T1的副边4与第二电阻R2的连接点处的电压降为幅值为1V的正弦信号。第一电容C1串联在电压互感器T1的副边4的输出线路中，且第一电容C1的输出电压叠加了一个12V电压后成为电压在10V～12V之间变换的正弦信号。即图2中的Y点的电压叠加了一个12V电压后成为幅值为电压在10V～12V之间变换的正弦信号。将该正弦信号与阈值为12V的比较电路进行比较，将该正弦信号转换为方波信号。再经过整形电路整形，得到更为规整的方波信号。

参见图3。该图为本发明所述A相信号最终波形图，图3示出的A相正弦信号的波形和A相最终得到的方波信号的波形图。

同理，其他两相——B、C相的转换电路可以参见图2所示的电路图。参见图4，该图是本发明所述三相信号最终波形图，图4示出的A、B、C三相正弦信号的波形和A、B、C三相最终得到的方波信号的波形图。

S200、开启电机启动按钮开关时，开始检测信号，检测到A相第一个上升沿时触发定时器；以每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期。

基于步骤S100得到的三相低压方波信号，当检测到A相第一个上升沿时触发定时器。即将检测到A相第一个上升沿的时间(时刻)记录为0。每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期。一个信号周期为20mS。

实时监测A、B、C三相低压方波信号的上升沿，若连续第二预定时间(段)无某一相的上升沿，则确认该相为缺相，立刻产生报警，控制停机。

第二预定时间具体可以设定为3S。

S300、在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿时定时器的时间。

在定时器设定的一个信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿的具体时间(时刻)。

S400、根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。具体可以通过在显示屏上显示进行报警。

根据所述B、C相上升沿的具体时间(时刻)，判断A相、B相、C相的时序，如果时间顺序是A相、B相、C相，则认为当前A相、B相、C相的时序为正序，可以控制启动电机。

如果时间顺序是A相、C相、B相，则认为当前A相、B相、C相的时序为逆序，则控制报警。

由于本发明第一实施例所述三相电的相序检测方法，将电机的三相交流电转换为低压方波信号，通过检测三相信号的上升沿时间，判断三相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则报警；可以自动判别电动机拖泵中的电动机三相电的相序。而且本发明实施例所述三相电的相序检测方法方案简单，便于实现，同时该方法可以较为稳定地完成相序的检测的判断。本发明实施例所述三相电的相序检测方法便于实现，能够有效保护工况恶劣的工程机械的电机和油泵等关重件，增加其使用寿命，也能够提升产品本身性能和智能化程度。

参见图5，该图是本发明所述三相电的相序检测方法第二实施例流程图。

本发明所述三相电的相序检测方法第二实施例，相对第一实施例的区别在于，增加了B、C相上升沿的时间的判定步骤。

本发明第二实施例所述三相电的相序检测方法，具体包括以下步骤：

S100、将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号。

将电动机拖泵中的电动机380V的A、B、C三相交流电，具体可以通过电路板进行信号处理，得出三相低压方波信号。

上述电路板具体可以采用图2所示的电路图实现。参见图2，该图是本发明所述三相交流电转换为低压方波信号电路图。

上述电路板的元件数量较少，处理简单，便于模块化设计，并且成本较低。

同理，其他两相——B、C相的转换电路可以参见图2所示的电路图。参见图4，该图是本发明所述三相信号最终波形图，图4示出的A、B、C三相正弦信号的波形和A、B、C三相最终得到的方波信号的波形图。

S200、开启电机启动按钮开关时，开始检测信号，检测到A相第一个上升沿时触发定时器；以每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期。

基于步骤S100得到的三相低压方波信号，当检测到A相第一个上升沿时触发定时器。即将检测到A相第一个上升沿的时间(时刻)记录为0。每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期。一个信号周期为20mS。

S300、在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿的时间。

在定时器设定的一个信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿的具体时间(时刻)。

S310、确定所述检测到的B、C相上升沿的时间的差值小于第一预定时间，且所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均不为0。

当检测到的B、C相上升沿的当前时间都为0，则认为信号丢失；当所述检测到的B、C相上升沿的时间的差值大于或者等于第一预定时间时，则认为至少有一相(B相或C相)信号丢失或者畸变。则需要放弃当前周期。返回执行S200检测A相上升沿的步骤；连续检测三个信号周期(可以根据需要设定为两个信号周期或四个信号周期，或者多数个信号周期)，均为上述结果，则认为检测失败，可以进行报警。

即在连续的三个信号周期内检测到的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间(12mS)，或，所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均为0，则认为检测失败，可以进行报警。

第一预定时间具体可以为12mS。

因此，在确定所述检测到的B、C相上升沿的时间的差值小于第一预定时间，且所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均不为0时可以继续后面的步骤。

S400、根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。无法启动可以进行报警。

本发明第二实施例所述三相电的相序检测方法，进一步增加了判别的可靠性。

本发明还提供一种三相电的相序检测系统，用于自动判别电动机拖泵中的电动机三相电的相序。

参见图6，该图是本发明所述三相电的相序检测系统第一实施例结构图。

本发明第一实施例所述三相电的相序检测系统，包括：

转换单元11，用于交流转直流信号，强电转弱电，将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号；

转换单元11具体实现可以通过图2所示三相交流电转换为低压方波信号的转换电路实现，参见前文描述，在此不再赘述。

检测单元12，与转换单元11相连，用于检测到A相第一个上升沿时触发定时器；每一个A相上升沿的时间间隔设定一个信号周期；

记录单元13，与检测单元12相连，用于在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿的时间；

判断单元14，与记录单元13相连，用于根据记录单元13记录的B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。无法启动可以控制实施报警。

由于本发明第一实施例所述三相电的相序检测系统，通过转换单元11将电机的三相交流电转换为低压方波信号，通过记录单元13记录的三相信号的上升沿时间，判断单元14判断三相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动并报警；可以自动判别电动机拖泵中的电动机三相电的相序。而且本发明实施例所述三相电的相序检测系统方案简单，便于实现，同时该系统可以较为稳定地完成相序的检测的判断。本发明实施例所述三相电的相序检测系统便于实现，能够有效保护工况恶劣的工程机械的电机和油泵等关重件，增加其使用寿命，也能够提升产品本身性能和智能化程度。

参见图7，该图是本发明所述三相电的相序检测系统第二实施例结构图。

本发明所述三相电的相序检测系统第二实施例，相对第一实施例的区别在于，增加了第一确定单元15。

第一确定单元15，用于在判断单元14根据记录单元13记录的B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序之前，确定所述记录单元13记录的B、C相上升沿的当前时间的差值小于第一预定时间，且所述记录单元13记录的B、C相上升沿的当前时间均不为0。

当记录单元13记录的的B、C相上升沿的当前时间都为0，则认为信号丢失；当记录单元13记录的的B、C相上升沿的时间的差值大于或者等于第一预定时间时，则认为至少有一相(B相或C相)信号丢失或者畸变。则需要放弃当前周期，返回执行检测单元12继续检测A相上升沿，进入下一个信号周期。连续检测三个信号周期(可以根据需要设定为两个信号周期或四个信号周期，或者多数个信号周期)，均为上述结果，则认为检测失败，进行报警。

即在连续的三个信号周期内检测单元12检测到的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间，或，所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均为0，则认为检测失败，可以进行报警。

第一预定时间具体可以为12mS。

因此，在确定记录单元13记录的B、C相上升沿的时间的差值小于第一预定时间，且记录单元13记录的B、C相上升沿的当前时间均不为0时，判断单元14可以进行后续判断。

本发明实施例所述三相电的相序检测系统，具体还可以包括第二确定单元(图中未示出)。

第二确定单元，用于在判断单元14根据记录单元13记录的B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序之前，确定所述记录单元13记录的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间(12mS)，或，所述记录单元13记录的B、C相上升沿的当前时间均为0时，控制检测单元12执行检测A相上升沿，进入下一个信号周期进行判断比较。

本发明还公开了一种电动机，所述电动机包括前文所述的三相电的相序检测系统，应用了本发明实施例所述三相电的相序检测方法。具体不再详述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种三相电的相序检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号；

开启电机启动按钮开关时，开始检测信号，检测到A相第一个上升沿时触发定时器；以每一个A相上升沿的时间间隔为一个信号周期；

在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿时定时器的时间；

根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较当前A相、B相、C相的时序之前，包括步骤：

确定所述检测到的B、C相上升沿的时间的差值小于第一预定时间，且所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均不为0。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预定时间具体为12mS。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述比较当前A相、B相、C相的时序之前，包括步骤：

确定所述检测到的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间(12mS)，或，所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均为0；

返回执行检测A相上升沿的步骤，重新进入另一个信号周期，再比较B、C相上升沿的时间先后；

连续检测三个信号周期均为检测到的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间(12mS)，或，所述检测到的B、C相上升沿的当前时间均为0，则检测失败。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三相交流电转换为低压方波信号之后，还包括：

实时监测A、B、C三相低压方波信号的上升沿，若连续第二预定时间无某一相的上升沿，确认该相为缺相。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二预定时间为3S。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个信号周期为20mS。

8.一种三相电的相序检测系统，其特征在于，所述系统包括：

转换单元，用于交流转直流信号，强电转弱电，将接入电机的三相交流电转换为低压方波信号；

检测单元，用于检测到A相第一个上升沿时触发定时器；每一个A相上升沿的时间间隔设定一个信号周期；

记录单元，用于在一个所述信号周期内检测B、C相上升沿，并记录检测到B、C相上升沿的时间；

判断单元，用于根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序，若当前A相、B相、C相的时序为正序时，启动电机；否则无法启动。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括

第一确定单元，用于在第一判断单元根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序之前，确定所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间的差值小于第一预定时间，且所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间均不为0。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括

第二确定单元，用于在第一判断单元根据所述B、C相上升沿的时间，比较当前A相、B相、C相的时序之前，确定所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间的差值大于或者等于第一预定时间，或，所述记录单元记录的B、C相上升沿的当前时间均为0时，控制检测单元执行检测A相上升沿进入下一个信号周期。

11.一种三相交流电转换为低压方波信号的转换电路，其特征在于，所述转换电路为：

A相或B相或C相电连接有第一电阻R1，第一电阻R1连接有电压互感器T1，电压互感器T1的原边连接在N线和第一电阻R1之间，电压互感器T1的副边并联有第二电阻R2；

第一电容C1串联在电压互感器T1的副边的输出线路中，第一电容C1的输出电压叠加了一个12V电压得正弦信号；所述正弦信号与阈值为12V的比较电路进行比较，将所述正弦信号转换为方波信号。

12.一种电动机，其特征在于，所述电动机包括权利要求8至10任一所述的三相电的相序检测系统。

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