CN103248116A

CN103248116A - 带有双路供电系统相位差检测装置的自动转换开关

Info

Publication number: CN103248116A
Application number: CN2013102133893A
Authority: CN
Inventors: 史祺; 高辉
Original assignee: Tianjin Baili Electronic Co Ltd
Current assignee: Tianjin Baili Electronic Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明涉及一种带有双路供电系统相位差检测装置的自动转换开关。它包括有数字信号处理器，两路电源的U、V、W相通过一个功率电阻连接电压互感器输入端，电压互感器在副边产生一个1：1的电流信号，电流信号使用由运算放大器和电阻、电容组成电位产生电路及调相电路产生电位信号，电位信号通过以运算放大器及电阻、电容和二极管组成的方波电路，把正弦交流电位信号变换成频率周期相同的方波信号，再联结至微处理器的具有外接电位变化中断的I/O端口，由微处理器进行处理。本发明的检测装置具有电路简单，元件数量少，成本低，便于植入自动转换开关控制系统中，采用数字信号处理器的外部中断模块进行采集，具有高灵敏、高精度，实时性好等特点。

Description

带有双路供电系统相位差检测装置的自动转换开关

技术领域

本发明属于一种自动转换开关，特别是涉及一种带有双路供电系统相位差检测装置的自动转换开关。

背景技术

目前低压控制电器中的自动转换开关电器中，有一种具有短时间两路电源同时闭合的自动转换开关，这种开关在运行时要求两路供电电源各对应电源相相位必须同步，但现今的自动装换开关只能检测出两路供电电源的相序是否相同，无法检测两路供电电源同相序间的相位差度数，在实际应用自动转换开关在进行短时两路电源同时闭合过程中，虽然两路电源相序相同，但同相序间相位相差过高时，也会引起运行线路短路或过载故障，以及负载损毁或供电系统发生故障。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种对两路电源同相序间相位差及频率检测的电路，可检测计算出相位间实际相位相差度数及系统频率，提供给控制系统做出相应判断的带有双路供电系统相位差检测装置的自动转换开关。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：它包括有数字信号处理器，它还包括有所述的相位及频率检测装置中的两路电源的U、V、W三相分别与中心线间形成的六对输入接口，所述的六对接口中的每一对接口分别都各自与一个电路相连接，所述的电路为每一对接口通过一个功率电阻与一个电流型电压互感器的两个输入端相连接，所述一个电压互感器的两个输出端接一个运算放大器的两个输入端，在所述运算放大器的正相输入端与其输出端之间并联有第二电阻和第一电容；所述运算放大器的负输入端接参考地电位及第四电阻的一端；所述运算放大器的输出端接第三电阻的一端；所述第三、四电阻的另一端并联第二电容后连接到另一个运算放大器的正负相输入端；所述另一个运算放大器的正相输入端与其输出端之间并联在两个串联在一起的第五、七电阻的两端；所述第五、七电阻彼此串联的连接点通过第六电阻接参考地电位；所述另一个运算放大器的输出端连接第八电阻的一端；一个二极管的正端与参考地电位相接，所述第八电阻的另一端与所述二极管的负端连接后连接到所述的数字信号处理器的具有外部中断功能的一个引脚。

本发明具有的优点和积极效果是：可直接对两路供电电源的相位及频率进行采集，并运算出两路电源同相相位角度差，及频率，为自动转换开关提供两路电源相位差及频率参数，用以保证供电系统的可靠运行；装置具有电路简单，元件数量少，成本低，便于植入自动转换开关控制系统中，采用数字信号处理器的外部中断模块进行采集，具有高灵敏、高精度，实时性好等特点。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是电流信号波形图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，系统相位采集电路共分为3组六路电子线路分别采集两路电源的U、V、W相，每组原理完全相同，现以采集两路U相电源相相位电路为例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，第1路电源的NU相连接电压互感器U1第1引脚，电压互感器U1第3引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与第1路电源的中性线Nn连接；电压互感器U1第2引脚分别连接运算放大器U2A的第3引脚、电容C1及电阻R2的一端，电压互感器U1第4引脚、运算放大器U2A第2引脚、电阻R4的一端分别与参考电位地连接；运算放大器U2A的第1引脚连接电容C1、电阻R2的另一端及电阻R3的一端；运算放大器U2B的第5引脚连接电容C2、电阻R5的一端及电阻R3的另一端，运算放大器U2B的第6引脚连接电容C2及电阻R4的另一端，运算放大器U2B的第7引脚连接电阻R7及电阻R8的一端；电阻R5的另一端与电阻R6的一端、电阻R7的另一端连接，电阻R6的另一端及二极管D1正端与参考电位地连接；电阻R8另一端与二极管D1负端连接，并同时接入数字信号处理器U5具有外部中断功能的第1引脚。

第2路电源的RU相连接电压互感器U3第1引脚，电压互感器U3第3引脚连接电阻R9后，电阻R9再与第2路电源的中性线Rn连接；电压互感器U3第2引脚分别连接运算放大器U4A的第3引脚、电容C3及电阻R10的一端，电压互感器U3第4引脚与运算放大器U4A第2引脚、电阻R12的一端分别与参考电位地连接；运算放大器U4A的第1引脚连接电容C3、电阻R10的另一端及电阻R11的一端；运算放大器U4B的第5引脚连接电容C4的一端、电阻R11的另一端及电阻R13的一端，运算放大器U4B的第6引脚连接电容C4的另一端及电阻R12的另一端，运算放大器U4B的第7引脚连接电阻R16及电阻R14的一端；电阻R14与电阻R15与电阻R13的另一端连接，电阻R15的另一端及二极管D2正端与参考电位地连接；电阻R16另一端与二极管D2负端连接，并同时接入数字信号处理器U5具有外部中断功能的第3引脚。

具体实施方式以其中NU相为例极性详细说明，电源电压NU通过负载电阻R1连接通过电压互感器U1原边至Nn中性相，期间将产生一个微小的电流信号如图2中a波形的电流信号，通过电压互感器U1，其副边将产生一个1:1的电流线号，通过由运算放大器U2A、U2B组成的调相、还原电路产生一个相位角度误差小于5分的同频率，正弦波的小幅值图2中b波形的电压信号，信号接入由运算放大器U2B组成的信号调整电路，将正选波调理为同频率的图2中c波形的电压方波信号，后输入至具有端口变化中断的数字信号处理器U5端口，用于数字信号处理器U5采集方波信号，同理RU相同样将信号输入具有端口变化中断的数字信号处理器U5端口，数字信号处理器U5分别采集两个信号的上升沿及下降沿，根据公式1计算出电源同相相线的频率，并同时对两路供电电源同相的信号上升沿进行捕捉采集记录两个上升沿相差的时间，根据公式2可计算出同相相序的相位差值；

公式1：1/a=b注：a为采集波形的上升沿及下降沿时间；b为相线频率；

公式2：(a/c)/180=d注：c为采集的两个上升沿时间差；d为相位角度差。

Claims

1.一种带有双路供电系统相位差检测装置的自动转换开关，它包括有数字信号处理器，其特征是：它还包括有所述的相位及频率检测装置中的两路电源的U、V、W三相分别与中心线间形成的六对输入接口，所述的六对接口中的每一对接口分别都各自与一个电路相连接，所述的电路为每一对接口通过一个功率电阻与一个电流型电压互感器的两个输入端相连接，所述一个电压互感器的两个输出端接一个运算放大器的两个输入端，在所述运算放大器的正相输入端与其输出端之间并联有第二电阻和第一电容；所述运算放大器的负输入端接参考地电位及第四电阻的一端；所述运算放大器的输出端接第三电阻的一端；所述第三、四电阻的另一端并联第二电容后连接到另一个运算放大器的正负相输入端；所述另一个运算放大器的正相输入端与其输出端之间并联在两个串联在一起的第五、七电阻的两端；所述第五、七电阻彼此串联的连接点通过第六电阻接参考地电位；所述另一个运算放大器的输出端连接第八电阻的一端；一个二极管的正端与参考地电位相接，所述第八电阻的另一端与所述二极管的负端连接后连接到所述的数字信号处理器的具有外部中断功能的一个引脚。