CN104078931A - 三相交流电源相序保护方法、保护电路、保护器及空调机 - Google Patents

Abstract

一种三相交流电源相序保护方法、保护电路、保护器及空调机，保护方法包括如下步骤：将第一相电源和第二相电源输入开关电源电路，得到直流偏置电压、直流参考电压和工作电压；将第二相电源经第一分压电路分压、并经偏置电压偏置后得到第一电压信号，将第三相电源经第二分压电路分压、并经偏置电压偏置后得到第二电压信号；将第一电压信号输入第一比较电路与参考电压比较后得到第一比较信号，将第二电压信号输入第二比较电路与参考电压经比较后得到第二比较信号；将第一比较信号和第二比较信号分别输入触发电路的时钟输入端和数据输入端后得到保护信号。本发明的三相交流电源相序保护方法可实现逆相保护、缺相保护和欠压保护，具有简单、低成本的优点。

Description

三相交流电源相序保护方法、保护电路、保护器及空调机

技术领域

本发明涉及电源相序保护领域，特别是涉及一种三相交流电源相序保护方法、三相交流电源相序保护电路、三相交流电源相序保护器及空调机。

背景技术

在电气控制系统中，欠压保护、缺相保护和相序保护是常见的三相交流电源的保护功能。现有技术中，对于三相交流电源的欠压、缺相和相序的监测和保护一般是采用微处理器进行的，该种监测和保护方式首先对三相交流电源进行方波化处理得到三路信号，再输入单片机，通过编写的软件进行检测，其功能全面，但价格昂贵；对于未使用微处理器进行监测和保护方式，其检测方法复杂，需要用到至少三路比较器和与门等逻辑器件，逻辑器件的供电为阻容分压得到，所用元器件较多且功能不全，有安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种简单、低成本的三相交流电源相序保护方法、保护电路和保护器，提供逆相保护，缺相保护，欠压保护功能。本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种具有该保护电路的空调机。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种三相交流电源相序保护方法，所述三相交流电源包括有第一相电源、第二相电源和第三相电源，所述保护方法包括如下步骤：

将所述第一相电源和所述第二相电源输入开关电源电路，得到直流偏置电压、直流参考电压和工作电压；

将所述第二相电源经第一分压电路分压、并经所述直流偏置电压偏置后得到第一电压信号，将所述第三相电源经第二分压电路分压、并经所述直流偏置电压偏置后得到第二电压信号；

将所述第一电压信号输入第一比较电路与所述直流参考电压比较后得到第一比较信号，将所述第二电压信号输入第二比较电路与所述直流参考电压比较后得到第二比较信号；

将所述第一比较信号和所述第二比较信号分别输入触发电路的时钟输入端和数据输入端后得到保护信号。

在其中一个实施例中，所述直流偏置电压大于所述第一分压电路和所述第二分压电路分压得到的交流信号的电压峰值。

在其中一个实施例中，所述直流参考电压小于或等于所述第一电压信号和所述第二电压信号的电压峰值。

在其中一个实施例中，所述触发电路为上升沿触发的D触发器。

本发明提供的一种三相交流电源相序保护电路，所述三相交流电源包括有第一相电源、第二相电源和第三相电源，所述相序保护电路包括：

开关电源电路，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一相电源和所述第二相电源连接，用于提供直流偏置电压、直流参考电压和工作电压；

第一分压电路，其一端与所述第二相电源连接，另一端与开关电源电路的直流偏置电压输出端连接，用于将所述第二相电源分压、偏置后得到第一电压信号；

第二分压电路，其一端与所述第三相电源连接，另一端与开关电源电路的直流偏置电压输出端连接，用于将所述第三相电源分压、偏置后得到第二电压信号；

第一比较电路，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一分压电路的输出端和所述开关电源电路的直流参考电压输出端连接，用于将所述第一电压信号与所述直流参考电压比较后输出第一比较信号；

第二比较电路，其第一输入端和第二输入端分别与所述第二分压电路的输出端和所述开关电源电路的直流参考电压输出端连接，用于将所述第二电压信号与所述直流参考电压比较后输出第二比较信号；

触发电路，其时钟输入端和数据输入端分别与所述第一比较电路的输出端和所述第二比较电路的输出端连接，用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号输出保护信号；

执行电路，其输入端与所述触发电路的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述直流偏置电压大于所述第一分压电路和所述第二分压电路分压得到的交流信号的电压峰值。

在其中一个实施例中，所述直流参考电压小于或等于所述第一电压信号和所述第二电压信号的电压峰值。

在其中一个实施例中，所述触发电路为上升沿触发的D触发器。

在其中一个实施例中，所述第一分压电路包括相串联的第一电阻和第二电阻，所述第二分压电路包括相串联的第三电阻和第四电阻。

本发明所提供的一种三相交流电源相序保护器，包括外壳和置于该外壳内的上述三相交流电源相序保护电路。

本发明所提供的一种空调机，包括主控板和三相压缩机，所述主控板上含有上述的三相交流电源相序保护电路。

与现有技术相比，本发明所提供的三相交流电源相序保护方法、保护电路和保护器，只需接入三相交流电源的三根火线来实施检测，即可实现逆相保护、缺相保护和欠压保护，非常简单；而且，只需要两个比较器和一个触发器即可实现，成本非常低。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中的三相交流电源相序保护电路的电路图；

图2为以零线为参考的三相电源的电压波形图；

图3为以c相作为参考地的电压波形图；

图4为经分压电路分压并直流偏置后的电压波形图；

图5为逆相时经比较器后输出的信号波形图；

图6为三相交流电源正常时经比较器后输出的信号波形图。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明其中一个实施例中，提供一种三相交流电源相序保护方法，如图1所示，所述三相交流电源包括有第一相电源C、第二相电源B和第三相电源A，所述保护方法包括如下步骤：

步骤1、将所述第一相电源C和所述第二相电源B输入开关电源电路U，得到直流偏置电压V1、直流参考电压V2和直流工作电压。开关电源电路U安全可靠，可提高抗干扰能力。工作电压为第一比较电路U1b、第二比较电路U1a、触发电路U2和执行电路U3提供直流电压。图2所示为普通三相交流电源以零线为参考地时的电压波形，本实施例中将第一相电源C看为参考地，分别用第二相电源B和第三相电源A的电压减去第一相电源C的电压可得到如图3所示的电压波形图，这样就将三相互差120度的电源变换为了两相互差60度的电源，即图3中的AC与BC。

步骤2、将所述第二相电源B经由第一电阻R3和第二电阻R4串联组成的第一分压电路分压、并经所述直流偏置电压V1偏置后得到第一电压信号bc(如图4所示)，将所述第三相电源A经由第三电阻R1和第四电阻R2串联组成的第二分压电路分压、并经所述直流偏置电压V1偏置后得到第二电压信号ac(如图4所示)。优选地，所述直流偏置电压V1大于所述第一分压电路和所述第二分压电路分压得到的交流信号的电压峰值，避免损坏比较器。

步骤3、将所述第一电压信号bc输入第一比较电路U1b与所述直流参考电压V2比较后输出第一比较信号CLK(如图5所示)，将所述第二电压信号ac输入第二比较电路U1a与所述直流参考电压V2比较后输出第二比较信号D(如图5所示)。优选地，所述直流参考电压V2小于或等于所述第一电压信号bc和所述第二电压信号的电压峰值ac。

步骤4、将所述第一比较信号CLK和所述第二比较信号D分别输入触发电路U2的时钟输入端和数据输入端后输出保护信号。优选地，所述触发电路为上升沿触发的D触发器。从触发电路U2输出的保护信号传输至执行电路U3，执行电路U3的作用是将触发电路U2输出的保护信号进行放大用以直接开通或关断接触器，从而使三相电机运行或停止。即可实现逆相保护、缺相保护和欠压保护，具体实现方式如下：

一、欠压保护实现方式

通过设置合适的直流参考电压V2，若信号电压ac或bc的最高电压值都不能大于V2，则不能输出信号D或CLK，则不能使触发电路U2的输出端Q输出高电平，则没有正常的工作信号输出，执行电路U3不能工作，起到欠压保护的作用。

二、缺相保护实现方式

如图1所示，如第三相电源A未接入，则没有第二比较信号D的输入，则触发电路U2没有正常的工作信号输出；若第二相电源B未接入，则没有第一比较信号CLK的输出，且开关电源电路U无法工作，则触发电路U2没有正常的工作信号输出；若第一相电源C未接入，则开关电源电路U无法工作，整个电路不能工作，则触发电路U2的输出端Q没有正常的工作信号输出，执行电路U3不能工作，起到缺相保护的作用。

三、逆相保护实现方式

如图5所示，第二比较信号D在后，第一比较信号CLK在前，触发电路U2为上升沿触发，当遇到第一比较信号CLK为上升沿时可将第二比较信号D的电平传给触发电路U2的输出端，图5中此时第二比较信号D电平为低，即触发电路U2的输出端Q没有正常的工作信号输出，执行电路U3不能工作，起到逆相保护的作用。

四、正常工作实现方式

如图6所示，当三相交流电源电压正常、不缺相和正序时，第二比较信号D在前，第一比较信号CLK在后，触发电路U2为上升沿触发，当遇到第一比较信号CLK为上升沿时可将第二比较信号D的电平传给触发电路U2的输出端，图6中此时触发电路U2的数据输入端电平为高，即触发电路U2的输出端输出为高，触发电路U2的输出端Q输出正常的工作信号，执行电路U3工作。

本发明另一个实施例中，提供一种三相交流电源相序保护电路，如图1所示，所述三相交流电源包括有第一相电源C、第二相电源B和第三相电源A，所述相序保护电路包括：

开关电源电路U，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一相电源C和所述第二相电源B连接，用于提供直流偏置电压V1、直流参考电压V2和直流工作电压。

第一分压电路，其一端与所述第二相电源B连接，另一端与开关电源电路U的直流偏置电压输出端连接，用于将所述第二相电源B分压、偏置后得到第一电压信号bc。本实施例中的第一分压电路包括相串联的第一电阻R3和第二电阻R4。

第二分压电路，其一端与所述第三相电源A连接，另一端与开关电源电路U的直流偏置电压输出端连接，用于将所述第三相电源A分压、偏置后得到第二电压信号ac。本实施例中的第二分压电路包括相串联的第三电阻R1和第四电阻R2。

第一比较电路U1b，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一分压电路的输出端和所述开关电源电路U的直流参考电压输出端连接，用于将所述第一电压信号bc和所述直流参考电压V2比较后输出方波第一比较信号CLK。

第二比较电路U1a，其第一输入端和第二输入端分别与所述第二分压电路的输出端和所述开关电源电路U的直流参考电压输出端连接，用于将所述第二电压信号ac和所述直流参考电压V2比较后输出方波第二比较信号D。

触发电路U2，其时钟输入端和数据输入端分别与所述第一比较电路U1b的输出端和所述第二比较电路U1a的输出端连接，用于根据所述第一比较信号CLK和所述第二比较信号D输出保护信号；

执行电路U3，其输入端与所述触发电路U2的输出端连接。执行电路U3的作用是将触发电路U2输出的保护信号进行放大用以直接开通或关断接触器，从而使三相电机运行或停止。

优选地，所述直流偏置电压V1大于所述第一分压电路和所述第二分压电路分压得到的交流信号的电压峰值。

优选地，所述直流参考电压V2小于或等于所述第一电压信号bc和所述第二电压信号ac的电压峰值。

优选地，所述触发电路为上升沿触发的D触发器。

本发明另一个实施例中，提供一种三相交流电源相序保护器，包括外壳和置于该外壳内的上述实施例中的三相交流电源相序保护电路。

由此可见，本发明实施例所提供的三相交流电源相序保护方法、保护电路及保护器，只需接入三相交流电源的三根火线来实施检测，即可实现逆相保护、缺相保护和欠压保护，非常简单；而且，只需要两个比较器和一个触发器即可实现，成本非常低。

本发明另一个实施例中，提供一种空调机，包括主控板和三相压缩机，所述主控板上含有上述实施例中的三相交流电源相序保护电路。空调机由于采用了三相交流电源相序保护电路，可以对压缩机起到逆相保护、缺相保护和欠压保护。

当然，本实施例中的三相交流电源相序保护方法和保护装置还可以应用到其它场合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种三相交流电源相序保护方法，所述三相交流电源包括有第一相电源、第二相电源和第三相电源，其特征在于，所述保护方法包括如下步骤：

将所述第一相电源和所述第二相电源输入开关电源电路，得到直流偏置电压、直流参考电压和工作电压；

将所述第二相电源经第一分压电路分压、并经所述直流偏置电压偏置后得到第一电压信号，将所述第三相电源经第二分压电路分压、并经所述直流偏置电压偏置后得到第二电压信号；

将所述第一电压信号输入第一比较电路与所述直流参考电压比较后得到第一比较信号，将所述第二电压信号输入第二比较电路与所述直流参考电压比较后得到第二比较信号；

将所述第一比较信号和所述第二比较信号分别输入触发电路的时钟输入端和数据输入端后得到保护信号。

2.根据权利要求1所述的三相交流电源相序保护方法，其特征在于，所述直流偏置电压大于所述第一分压电路和所述第二分压电路分压得到的交流信号的电压峰值。

3.根据权利要求1所述的三相交流电源相序保护方法，其特征在于，所述直流参考电压小于或等于所述第一电压信号和所述第二电压信号的电压峰值。

4.根据权利要求1所述的三相电源保护方法，其特征在于，所述触发电路为上升沿触发的D触发器。

5.一种三相交流电源相序保护电路，所述三相交流电源包括有第一相电源、第二相电源和第三相电源，其特征在于，所述相序保护电路包括：

开关电源电路，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一相电源和所述第二相电源连接，用于提供直流偏置电压、直流参考电压和工作电压；

第一分压电路，其一端与所述第二相电源连接，另一端与开关电源电路的直流偏置电压输出端连接，用于将所述第二相电源分压、偏置后得到第一电压信号；

第二分压电路，其一端与所述第三相电源连接，另一端与开关电源电路的直流偏置电压输出端连接，用于将所述第三相电源分压、偏置后得到第二电压信号；

第一比较电路，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一分压电路的输出端和所述开关电源电路的直流参考电压输出端连接，用于将所述第一电压信号与所述直流参考电压比较后输出第一比较信号；

第二比较电路，其第一输入端和第二输入端分别与所述第二分压电路的输出端和所述开关电源电路的直流参考电压输出端连接，用于将所述第二电压信号与所述直流参考电压比较后输出第二比较信号；

触发电路，其时钟输入端和数据输入端分别与所述第一比较电路的输出端和所述第二比较电路的输出端连接，用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号输出保护信号；

执行电路，其输入端与所述触发电路的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的三相交流电源相序保护电路，其特征在于，所述直流偏置电压大于所述第一分压电路和所述第二分压电路分压得到的交流信号的电压峰值。

7.根据权利要求5所述的三相交流电源相序保护电路，其特征在于，所述直流参考电压小于或等于所述第一电压信号和所述第二电压信号的电压峰值。

8.根据权利要求5所述的三相交流电源相序保护电路，其特征在于，所述触发电路为上升沿触发的D触发器。

9.根据权利要求5所述的三相交流电源相序保护电路，其特征在于，所述第一分压电路包括相串联的第一电阻和第二电阻，所述第二分压电路包括相串联的第三电阻和第四电阻。

10.一种三相交流电源相序保护器，其特征在于，包括外壳和置于该外壳内的如权利要求5至9中任意一项所述的三相交流电源相序保护电路。

11.一种空调机，包括主控板和三相压缩机，其特征在于，所述主控板上含有如权利要求5至9中任意一项所述的三相交流电源相序保护电路。