CN113671252B - 一种空气源热泵机组的电源保护装置、方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空气源热泵机组的电源保护装置、方法及存储介质，所述装置包括相序检测单元和电压检测单元；所述相序检测单元的分别与市电、电压检测单元及控制器连接，包括与市电的第一相火线连接的第一相火线检测电路、与第二相火线连接的第二相火线检测电路、与第三相火线连接的第三相火线检测电路及并联于第一相火线和零线之间的压敏部件；所述电压检测电路分别与直流电源和控制器连接，且所述电压检测单元串联于所述保险管和零线之间。该装置能够在输入的交流电的电压过高、过低、三相电缺相、逆相时进行保护，避免机组中的各电器件损坏；可及时检测电源故障，有效降低空气源热泵机组的故障率及售后维修成本。

Description

一种空气源热泵机组的电源保护装置、方法及存储介质
技术领域
本发明涉及热泵和暖通技术领域，特别是涉及一种空气源热泵机组的电源保护装置、方法及存储介质。
背景技术
随着国家“煤改电”政策的支持，空气源热泵机组和低温空调已经是北方主流的采暖设备。然而大功率机组已经进入千家万户，北方的电网却还没有跟上脚步，采暖季一到，家家户户的机组都开机制热时，就会出现电压低、瞬间电压高、瞬时缺相、瞬时逆相等等情况，机组在实际使用情况中，交流接触器、控制器、压缩机、风机等配件很容易烧毁。此问题，行业内一直都是靠增加独立器件（相序保护器、过欠压保护器等）的高成本方法来保护机组，至今没有成本低的改善方法。
很多厂家因为独立的保护器件的成本高，就选择廉价的品牌，亦或是干脆不用保护器件，结果导致空气源热泵机组和低温空调故障率很高，增加售后维修成本，影响用户的使用。因此，急需要一个低成本的电源保护方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种空气源热泵机组的电源保护装置，该装置能够在输入的交流电的电压过高、过低、三相电缺相、逆相时进行保护，避免机组中的各电器件损坏；可及时检测电源故障，有效降低空气源热泵机组的故障率及售后维修成本。
本发明的第二目的是提供一种基于上述电源保护装置的电源保护方法，该方法可用于自动检测空气源热泵机组的电源故障。
本发明的第三目的是提供一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时，实现上述的电源保护方法。
基于上述目的，本发明的一个方面，提供一种空气源热泵机组的电源保护装置，该装置包括相序检测单元和电压检测单元；
所述相序检测单元的分别与市电、电压检测单元及控制器连接，包括与市电的第一相火线连接的第一相火线检测电路、与第二相火线连接的第二相火线检测电路、与第三相火线连接的第三相火线检测电路及并联于第一相火线和零线之间的压敏部件，其中，所述第一相火线检测电路包括顺次连接的保险管、第一整流电路、第一光耦及第一分压电路；所述第二相火线检测电路包括顺次连接的第二整流电路、第二光耦及第二分压电路；所述第三相火线检测电路包括顺次连接的第三整流电路、第三光耦及第三分压电路；所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路的输出端均与控制器连接；所述相序检测单元用于获取三相火线的相序信息，当对应相火线经整流后为高电平时，相应光耦导通，控制器端检测到低电平信号，反之，控制器端检测到高电平信号，当三相火线的相序正确时，三路火线检测电路的输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，MCU三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相；
所述电压检测电路分别与直流电源和控制器连接，且所述电压检测单元串联于所述保险管和零线之间，其包括顺次连接的电压互感器、第四整流电路及运放电路，所述运放电路的输出端与控制器连接，所述电压检测单元用于检测第一相火线的电压值，判断火线电压值是否处于预设范围内；
当控制器判断存在缺相或逆相时，发出提示电源故障的报警信息，并控制空气源热泵机组停止运行；故障停机后，控制器在t时间内连续检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，空气源热泵机组正常运行；其中，20s≤t≤40s。
作为优选，所述电源保护装置还包括人机交互模块，该人机交互模块分别与直流电压和控制器连接，用于根据控制器的指示发出报警信息。
作为优选，所述第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路均包括二极管。
作为优选，所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路的相应整流电路与光耦之间均配置有稳压电路。
作为优选，所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路与控制器的连接端均配置有滤波电容。
作为优选，所述压敏部件包括压敏电阻。
作为优选，所述电压互感器包括精密微型电压互感器。
作为优选，所述电压互感器包括ZMPT107-1精密微型电压互感器，所述运放电路包括运算放大器OP07。
本发明的另一个方面，还提供一种基于上述空气源热泵机组的电源保护装置的空气源热泵机组的电源保护方法，该方法包括如下步骤：
采用相序检测单元获取三相火线的相位信息，当对应相火线经整流后为高电平时，相应光耦导通，控制器端检测到低电平信号，反之，控制器端检测到高电平信号，当三相火线的相序正确时，三路火线检测电路的输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，MCU三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相；；
采用电压检测单元获取火线上的电压值，用于判断火线电压值是否处于市电的正常范围内；
当控制器判断存在缺相或逆相时，发出提示电源故障的报警信息，并控制空气源热泵机组停止运行；故障停机后，控制器在t时间内连续检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，控制空气源热泵机组正常运行；其中，20s≤t≤40s。
本发明的再一个方面，提供一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时，实现如上所述的电源保护方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明能够在输入的交流电的电压过高、过低、三相电缺相、逆相时进行保护，避免机组中的各电器件损坏；可及时检测电源故障，有效降低空气源热泵机组的故障率，从而降低暖通行业和热泵行业的售后维修成本；此外，该装置可集成在空气源热泵机组的控制器上，不增加电控盒体积。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本发明实施例中电源保护装置的连接结构示意图；
图2是本发明实施例中电压检测单元的电路结构图；
图3是本发明实施例中电压检测单元的工作流程图；
图4是本发明实施例中相序检测单元电路结构图；
图5是本发明实施例中相序检测单元的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例提供一种空气源热泵机组的电源保护装置，如图1所示，该装置包括相序检测单元和电压检测单元；
所述相序检测单元的分别与市电、电压检测单元及控制器连接，如图4所示，所述相序检测单元包括与市电的第一相火线连接的第一相火线检测电路、与第二相火线连接的第二相火线检测电路、与第三相火线连接的第三相火线检测电路及并联于第一相火线和零线之间的压敏部件，其中，所述第一相火线检测电路包括顺次连接的保险管、第一整流电路、第一光耦及第一分压电路；所述第二相火线检测电路包括顺次连接的第二整流电路、第二光耦及第二分压电路；所述第三相火线检测电路包括顺次连接的第三整流电路、第三光耦及第三分压电路；所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路的输出端均与控制器连接；所述相序检测单元用于获取三相火线的相序信息，当对应相火线经整流后为高电平时，相应光耦导通，控制器端检测到低电平信号，反之，控制器端检测到高电平信号，当三相火线的相序正确时，三路火线检测电路的输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，MCU三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相；
所述电压检测电路分别与直流电源和控制器连接，且所述电压检测单元串联于所述保险管和零线之间，如图2所示，所述电压检测电路包括顺次连接的电压互感器、第四整流电路及运放电路，所述运放电路的输出端与控制器连接，所述电压检测单元用于检测第一相火线的电压值，判断火线电压值是否处于预设范围内；
当控制器判断存在缺相或逆相时，发出提示电源故障的报警信息，并控制空气源热泵机组停止运行；故障停机后，控制器在t时间内连续检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，空气源热泵机组正常运行；其中，20s≤t≤40s。
作为一种较优的实施方式，所述电源保护装置还包括人机交互模块，该人机交互模块分别与直流电压和控制器连接，用于根据控制器的指示发出报警信息。
作为一种较优的实施方式，所述第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路均包括二极管。
作为一种较优的实施方式，所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路的相应整流电路与光耦之间均配置有稳压电路。
作为一种较优的实施方式，所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路与控制器的连接端均配置有滤波电容。
作为一种较优的实施方式，所述压敏部件包括压敏电阻。
作为一种较优的实施方式，所述电压互感器包括精密微型电压互感器。
作为一种较优的实施方式，所述电压互感器包括ZMPT107-1精密微型电压互感器，所述运放电路包括运算放大器OP07。
本实施例还提供一种基于上述空气源热泵机组的电源保护装置的空气源热泵机组的电源保护方法，该方法包括如下步骤：
采用相序检测单元获取三相火线的相位信息，当对应相火线经整流后为高电平时，相应光耦导通，控制器端检测到低电平信号，反之，控制器端检测到高电平信号，当三相火线的相序正确时，三路火线检测电路的输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，MCU三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相；；
采用电压检测单元获取火线上的电压值，用于判断火线电压值是否处于市电的正常范围内；
当控制器判断存在缺相或逆相时，发出提示电源故障的报警信息，并控制空气源热泵机组停止运行；故障停机后，控制器在t时间内连续检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，控制空气源热泵机组正常运行；其中，20s≤t≤40s。
具体地：本发明所述的相序检测单元直接连接在市电输入的零线、第一相火线、第二相火线、第三相火线上，三条火线分别串联一个二极管，用于半波整流，整流后交流信号变成高低电平信号，如图4和图5所示，当输入为高电平时，光耦就会导通，光耦导通后，另一侧就会被拉低，控制器就能检测到低电平信号，反之光耦没有导通时，控制器检测得到都是上拉电阻上的高电平信号。三相火线的相位差是120°，当三条火线的相序正确时，三路输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，控制器三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相， 控制器就发送报警信息给人机交互模块，显示电源故障，并控制机组停止运行，以此保护机组各电器件。故障停机后，当控制器连续t时间段（优选30秒）内检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，空气源热泵机组正常运行。
本发明所述的电压检测电路串联在三相电检测电路保险丝后端，所述保险丝后端与电压检测电路的精密微型电压互感器连接，相序检测电路的零线也与精密微型电压互感器连接，同时，如图2所示，互感器的与二极管、电阻连接至运算放大器，所述运算放大器经过采样电阻与MCU电连接。控制器的AD采样接口，采样到输出电压Uo后，通过计算得到输入电压UI。具体的，如图3所示，输入电压经过互感器，再经过二极管半波整流，电阻Rd上的电压URd为：
URd=0.45*UI
MCU采样的输出电压Uo与电压URd的关系为：
因此，可计算出输入电压UI：
MCU计算出输入电压UI后，会按以下条件做判断：
① 如果输入电压UI>Vmax时，则MCU发送信息给人机交互系统，显示输入电压过高故障，并控制机组停止运行，防止高电压损坏器件。故障停机后，当MCU连续30秒检测到输入电压Vmax≥UI≥Vmin则故障恢复，机组正常运行。
② 如果输入电压Vmax≥UI≥Vmin时，机组正常运行。
③ 如果输入电压UI＜Vmin时，则MCU发送信息给人机交互系统，显示输入电压过低故障，并控制机组停止运行，防止电压过低损坏器件。故障停机后，当MCU连续30秒检测到输入电压Vmax≥UI≥Vmin则故障恢复，机组正常运行。
以上Vmax和Vmin分别是电压过高和电压过低保护的阀值，分别根据机组上各器件工作电压制定。
本实施例还提供一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时，实现如上所述的电源保护方法。
综上，本发明能够在输入的交流电的电压过高、过低、三相电缺相、逆相时进行保护，避免机组中的各电器件损坏；可及时检测电源故障，有效降低空气源热泵机组的故障率，从而降低暖通行业和热泵行业的售后维修成本；此外，该装置可集成在空气源热泵机组的控制器上，不增加电控盒体积。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，包括相序检测单元和电压检测单元；
所述相序检测单元的分别与市电、电压检测单元及控制器连接，包括与市电的第一相火线连接的第一相火线检测电路、与第二相火线连接的第二相火线检测电路、与第三相火线连接的第三相火线检测电路及并联于第一相火线和零线之间的压敏部件，其中，所述第一相火线检测电路包括顺次连接的保险管、第一整流电路、第一光耦及第一分压电路；所述第二相火线检测电路包括顺次连接的第二整流电路、第二光耦及第二分压电路；所述第三相火线检测电路包括顺次连接的第三整流电路、第三光耦及第三分压电路；所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路的输出端均与控制器连接；所述相序检测单元用于获取三相火线的相序信息，当对应相火线经整流后为高电平时，相应光耦导通，控制器端检测到低电平信号，反之，控制器端检测到高电平信号，当三相火线的相序正确时，三路火线检测电路的输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，MCU三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相；
所述电压检测单元分别与直流电源和控制器连接，且所述电压检测单元串联于所述保险管和零线之间，其包括顺次连接的电压互感器、第四整流电路及运放电路，所述运放电路的输出端与控制器连接，所述电压检测单元用于检测第一相火线的电压值，判断火线电压值是否处于预设范围内；
当控制器判断存在缺相或逆相时，发出提示电源故障的报警信息，并控制空气源热泵机组停止运行；故障停机后，控制器在t时间内连续检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，空气源热泵机组正常运行；其中，20s≤t≤40s；
所述电源保护装置还包括人机交互模块，该人机交互模块分别与直流电压和控制器连接，用于根据控制器的指示发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，所述第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路均包括二极管。
3.根据权利要求1所述的一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路的相应整流电路与光耦之间均配置有稳压电路。
4.根据权利要求1所述的一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，所述第一相火线检测电路、第二相火线检测电路及第三相火线检测电路与控制器的连接端均配置有滤波电容。
5.根据权利要求1所述的一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，所述压敏部件包括压敏电阻。
6.根据权利要求1所述的一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，所述电压互感器包括精密微型电压互感器。
7.根据权利要求6所述的一种空气源热泵机组的电源保护装置，其特征在于，所述电压互感器包括ZMPT107-1精密微型电压互感器，所述运放电路包括运算放大器OP07。
8.基于权利要求1-7中任一项所述空气源热泵机组的电源保护装置的空气源热泵机组的电源保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用相序检测单元获取三相火线的相位信息，当对应相火线经整流后为高电平时，相应光耦导通，控制器端检测到低电平信号，反之，控制器端检测到高电平信号，当三相火线的相序正确时，三路火线检测电路的输入电压按120°的相位差整流以后，得到高电平，使三路光耦连续导通，MCU三个引脚连续检测到低电平，即判断第一相火线的下降沿和第二相的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则三相正常，无缺相逆相；反之，则存在缺相或者逆相；
采用电压检测单元获取火线上的电压值，用于判断火线电压值是否处于市电的正常范围内；
当控制器判断存在缺相或逆相时，发出提示电源故障的报警信息，并控制空气源热泵机组停止运行；故障停机后，控制器在t时间内连续检测到第一相火线的下降沿和第二相火线的上升沿同相位，第二相火线的下降沿和第三相火线的上升沿同相位，第三相火线的下降沿和第一相火线的上升沿同相位，则故障恢复，控制空气源热泵机组正常运行；其中，20s≤t≤40s。
9.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时，实现如权利要求8所述的电源保护方法。
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