CN105486936A - 具有缺零线检测电路的不间断电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及不间断电源技术领域，特别涉及具有缺零线检测电路的不间断电源，其包括缺零线检测电路，缺零线检测电路包括电压采样电路和判断电路，电压采样电路采样三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，判断电路根据该电压来判断是否缺零线，与现有技术将采样电阻串接于主回路进行缺零检测相比，因为不需要检测主回路的电流，只需要检测三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，而三相电的火线和零线作为分支电路，其电流较小，因此，缺零线检测电路产生的热量就较小，电压的检测使得电路简单，成本更低。

Description

具有缺零线检测电路的不间断电源

技术领域

本发明涉及不间断电源技术领域，特别涉及具有缺零线检测电路的不间断电源。

背景技术

现在很多大功率不间断电源都只有缺相检测及相序检测，而没有缺零线检测，如果机器工作在旁路模式下，缺少零线带不平衡负载时，将会导致输出电压三相电零点偏移，带负载多的一相电压输出电压会降低，带负载少的一相输出电压会升高，出现这种情况有可能会导致负载的输入电压值超出负载的输入电压的正常工作范围从而导致负载发生故障，严重时造成负载损坏，重要负载损坏将会造成极大的损失。

现有技术一般采用以下两种缺零线检测方法。

第一、最常见的缺零线检测方法是在零线上串联一个阻值很小的采样电阻，通过检测电阻上的压降就可以检测到零线上的电流，这种方法的缺陷在于电阻阻值的选取与电阻的功率成为一对矛盾，为了提高检测精度，应尽量选取较大阻值的电阻，但是三相四线用电设备的功率一般较大，在满载时零线电流一般都在几十安培以上，甚至达到几百安培，针对这个范围的电流，采样电阻的大小一般应在10毫欧姆以下，否则电阻上将产生很大的发热；但在空载情况下，零线电流很小，甚至小于1A，这时采集到的电压信号只有10mV左右，这个电压信号很容易受到外部磁场或线路干扰的影响，导致检测失败，甚至出现误报警，导致系统不能正常工作。而且这种检测方法将功率电路与检测电路(弱电电路)无隔离地连接在一起，容易对用电设备造成干扰。

第二、采用电流传感器的缺零线检测方法。为了避免电阻检测中电阻发热和干扰问题，在一些设备中采用隔离的电流检测方法，一般是采用霍耳电流传感器或电流互感器检测电流，这种方法虽然避免了电阻发热，并解决了检测电路与功率电路不隔离的问题，但是这种方式的电路一般比较复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，而提供具有缺零线检测电路的不间断电源，其缺零检测电路的结构简单，成本低。

为此给出本发明的技术方案。

具有缺零线检测电路的不间断电源，包括缺零线检测电路，所述缺零线检测电路包括电压耦合电路、电压采样电路和判断电路，所述电压耦合电路接于其中一根火线和零线之间，电压采样电路采样三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，判断电路根据该电压来判断是否缺零线。

电压耦合电路具体是在其中一根火线与零线之间跨接有电容，电压采样电路具体是通过在三相电的每根火线分别串接电阻后并联接至判断电路的第一输入端，在零线通过电阻接至判断电路的第二输入端。

判断电路包括整流桥，三相电的每根火线通过电阻形成所述总电压送至整流桥的第一交流输入端，零线通过电阻形成所述零线的电压送至整流桥的第二交流输入端。

所述整流桥的输出端接有稳压二极管。

判断电路还包括光电耦合电路，整流桥的输出驱动光电耦合电路工作。

所述光电耦合电路的光电耦合器的发光器接有二极管。

判断电路还包括电平产生电路，光电耦合电路驱动电平产生电路工作。

所述光电耦合电路和电平产生电路之间接有电压跟随器。

所述电平产生电路为开关管电路。

所述开关管电路包括三极管。

本发明的有益效果：

（1）本发明的缺零线检测电路通过在其中一根火线和零线之间接有电压耦合电路，采用检测三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，根据该电压来判断是否缺零线，与现有技术将采样电阻串接于主回路进行缺零检测相比，因为不需要检测主回路的电流，只需要检测三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，而三相电的火线和零线作为分支电路，其电流较小，因此，缺零线检测电路产生的热量就较小，电压的检测使得电路简单，成本更低。

（2）本发明通过采用光电耦合器进行信号的隔离，与现有技术采用电流互感器进行缺零线检测，同时起到信号隔离相比，光电耦合器的成本较低。

附图说明

图1是本发明的缺零线检测电路的电路图。

具体实施方式

本实施例的具有缺零线检测电路的不间断电源，其缺零线检测电路如图1所示，缺零线检测电路包括电压耦合电路、电压采样电路和判断电路，电压耦合电路包括电容C1和电容C2，电压采样电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容C3，判断电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、整流桥U1、电容C4、电容C5、电容C6、整流桥U1、稳压二极管ZD1、二极管D1、光电耦合器U2、电压跟随器U3、二极管D2和三极管Q1。

三相电的火线BYP_U、火线BYP_V、火线BYP_W和零线BYP_N分别串接并联的电阻R1和电阻R2、并联的电阻R3和电阻R4、并联的电阻R5和电阻R6、电容C3后并联在一起经并联的电阻R9和电阻R10接至整流桥U1的1脚，三相电的火线BYP_U与零线BYP_N之间接有并联的电容C1和电容C2，零线经并联的电阻R7和电阻R8接至整流桥U1的2脚，整流桥U1的3脚和4脚之间接有电容C4，整流桥U1的3脚经稳压二极管ZD1和二极管D1接至光电耦合器U2的发光器的正极，光电耦合器U2的发光器的负极接整流桥U1的4脚，光电耦合器U2的受光器的集电极经电阻R11接电源VCC，光电耦合器U2的受光器的发射极经电阻R12接电压跟随器U3的正输入端5、经电阻R13接地，电压跟随器U3的负输入端6和输出端7连接，电压跟随器U3的电源端3接电源VCC，电源VCC经电容C5接地，电压跟随器U3的输出端7经二极管D2和电阻R15接至三极管Q1的基极，电阻R14与二极管D2并联，电容C6接于二极管D2的负极与地之间，三极管Q1的基极经电阻R16接地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极为电平输出端N_Detection。

本实施例通过引入旁路输入采样电压信号A、B、C、N，当零线正常时，电容C1和电容C2只是起到差模滤波的作用。旁路三相电压经三相平衡电阻（R1和R2，R3和R4，R5和R6）叠加，因三相矢量相加为零，至整流桥U1的1脚为零电平，因此未能在整流桥U1的1脚和2脚产生电压，整流桥U1没有输出，因此，光电耦合器U2不导通，三极管Q1不导通，会使三极管Q1的电平输出端N_Detection输出高电平。

当零线缺失时，旁路BYP_U相电压会经电容C1和电容C2耦合到不平衡电阻R7和电阻R8，而整流桥U1的1脚为零电平，因此会在整流桥U1的1脚和脚产生电压，经整流桥U1整流后驱动光电耦合器U3导通，从而使三极管Q1导通，会使三极管Q1的电平输出端N_Detection输出低电平。

因此，本实施例有以下优点：

（1）可通过DSP获取三极管Q1的电平输出端N_Detection输出的电平，根据高低电平即可判断是否缺零线，与现有技术将采样电阻串接于主回路进行缺零检测相比，因为不需要检测主回路的电流，只需要检测三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，而三相电的火线和零线作为分支电路，其电流较小，因此，缺零线检测电路产生的热量就较小，电压的检测使得电路简单，成本更低。

（2）本发明通过采用光电耦合器U2进行信号的隔离，与现有技术采用电流互感器进行缺零线检测，同时起到信号隔离相比，光电耦合器的成本较低。

（3）在光电耦合器U2和三极管Q1之间设有电压跟随器U3，其作用是：缓冲，隔离，提高输入阻抗，保证信号不失真。

（4）二级管D2的作用：由于二极管D1具有正向导通的作用，让有可能出现失真的信号保证出现高电平，从而驱动后面的三级管Q1工作。

（5）电容C1和电容C2的作用：当零线存在的时候，电流由BYP_U相通过电容C1和电容C2流向BYP_N相，当零线不存在的时候，电流由BYP_U相通过电容C1和电容C2流向电阻R7和电阻R8，不管负载是否平衡，都可以正确地通过在整流桥的交流输入端形成的电压的大小判断出是否缺零线。

（6）二极管D1的作用：可保护光电耦合器U2的发光器。

（7）本实施例巧妙地利用整流桥U1和稳压二极管ZD1将该电压处理为稳定的小电压就可供光电耦合器U2的导通使用，成本低。

Claims (10)

1.具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征在于：包括缺零线检测电路，所述缺零线检测电路包括电压耦合电路、电压采样电路和判断电路，所述电压耦合电路接于其中一根火线和零线之间，电压采样电路采样三相电的三根火线汇总后与零线之间的电压，判断电路根据该电压来判断是否缺零线。

2.根据权利要求1所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，电压耦合电路具体是在其中一根火线与零线之间跨接有电容，电压采样电路具体是通过在三相电的每根火线分别串接电阻后并联接至判断电路的第一输入端，在零线通过电阻接至判断电路的第二输入端。

3.根据权利要求2所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，判断电路包括整流桥，三相电的每根火线通过电阻形成所述总电压送至整流桥的第一交流输入端，零线通过电阻形成所述零线的电压送至整流桥的第二交流输入端。

4.根据权利要求3所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，所述整流桥的输出端接有稳压二极管。

5.根据权利要求3所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，判断电路还包括光电耦合电路，整流桥的输出驱动光电耦合电路工作。

6.根据权利要求5所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，所述光电耦合电路的光电耦合器的发光器接有二极管。

7.根据权利要求5所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，判断电路还包括电平产生电路，光电耦合电路驱动电平产生电路工作。

8.根据权利要求7所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，所述光电耦合电路和电平产生电路之间接有电压跟随器。

9.根据权利要求7所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，所述电平产生电路为开关管电路。

10.根据权利要求9所述的具有缺零线检测电路的不间断电源，其特征是，所述开关管电路包括三极管。