CN114337324A - 一种检测电压暂降的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电压暂降的电路包括：检测电网RST、整流电路、限流电阻电路、临界关断齐纳二极管D4、光电耦合器U1、第四电阻R4、电源；整流电路与检测电网RST连接；限流电阻电路一端与整流电路的一端连接，另一端与临界关断齐纳二极管D4连接；临界关断齐纳二极管D4的另一端与光电耦合器U1的管脚1连接；光电耦合器U1的管脚2与整流电路的另一端连接；光电耦合器U1的管脚3接地；光电耦合器U1的管脚4与第四电阻R4连接；第四电阻R4的另一端与电源连接。本发明结构简单，对电路电压暂降的响应快速，在面对辅助的电网畸变、谐波、间谐波干扰的前提下仍具备优良的准确性。

Description

一种检测电压暂降的电路

技术领域

本发明涉及电压暂降技术领域，尤其涉及一种检测电压暂降的电路。

背景技术

近年来，随着工业各行业深入发展，电能质量对设备安全平稳运行的影响日渐凸显，因此，对电能质量的监测和及时预警，成为工程应用上比较重要的一环。

其中电压暂降是电网出现概率较大的问题，当电网出现电压暂降时，由于不能对电压暂降进行快速响应，因此具有相对大的危害性，如在数控机床应用中，导致伺服驱动设备、PWM整流器设备跳闸保护、不具备UPS的计算机系统文件损坏，工作中的伺服轴断电不受控损坏加工毛坯及刀具等。

发明内容

本发明提供一种检测电压暂降的电路，以解决当出现电网电压暂降时不能快速做出响应的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种检测电压暂降的电路，包括：检测电网RST、整流电路、限流电阻电路、临界关断齐纳二极管D4、光电耦合器U1、第四电阻R4、电源；

所述整流电路与检测电网RST连接；所述检测电网包括R相检测线、S相检测线、T相检测线；

所述限流电阻电路一端与所述整流电路的一端连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接；

所述临界关断齐纳二极管D4的另一端与所述光电耦合器U1的管脚1连接；所述光电耦合器U1的管脚2与所述整流电路的另一端连接；所述光电耦合器U1的管脚3接地；所述光电耦合器U1的管脚4与所述第四电阻R4连接；所述第四电阻R4的另一端与电源连接。

进一步的，所述整流电路包括R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路；

所述R相整流电路与所述R相检测线连接；所述S相整流电路与所述S相检测线连接；所述T相整流电路与所述T相检测线连接；

所述R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路并联连接。

进一步的，所述R相整流电路包括第一整流二极管D1和第五整流二极管D5；所述第一整流二极管D1和第五整流二极管D5串联；所述R相检测线连接于所述第一整流二极管D1和第五整流二极管D5连接处；

所述S相整流电路包括第二整流二极管D2和第六整流二极管D6；所述第二整流二极管D2和第六整流二极管D6串联；所述S相检测线连接于所述第二整流二极管D2和第六整流二极管D6连接处；

所述T相整流电路包括第三整流二极管D3和第七整流二极管D7；所述第三整流二极管D3和第七整流二极管D7串联；所述T相检测线连接于所述第三整流二极管D3和第七整流二极管D7连接处。

进一步的，所述限流电阻电路包括若干限流电阻支路；

所述限流电阻支路一端与所述R相整流电路的一端连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接；

若干所述限流电阻支路串联。

进一步的，所述限流电阻支路包括第一电阻R1和第电阻R5；

所述第一电阻R1和第电阻R5并联；

所述第一电阻R1的一端与所述R相整流电路连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接。

进一步的，还包括第八电阻R8；

所述第八电阻R8的一端与所述光电耦合器U1的管脚1连接；另一端与所述光电耦合器U1的管脚2连接。

有益效果：本发明的一种检测电压暂降的电路，结构简单，对电路电压暂降的响应快速，在面对辅助的电网畸变、谐波、间谐波干扰的前提下仍具备优良的准确性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明的检测电压暂降的电路硬件电路结构图；

图2为本发明的整流电路整流示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种检测电压暂降的电路，如附图1所示，包括：检测电网RST、整流电路、限流电阻电路、临界关断齐纳二极管D4、光电耦合器U1、第四电阻R4、电源；

所述整流电路与检测电网RST连接；所述检测电网包括R相检测线、S相检测线、T相检测线；

具体的，所述整流电路包括R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路；所述R相整流电路与所述R相检测线连接；所述S相整流电路与所述S相检测线连接；所述T相整流电路与所述T相检测线连接；所述R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路并联连接，以组成三相桥式整流电路；

优选地，所述R相整流电路包括第一整流二极管D1和第五整流二极管D5；所述第一整流二极管D1和第五整流二极管D5串联；所述R相检测线连接于所述第一整流二极管D1和第五整流二极管D5连接处；所述S相整流电路包括第二整流二极管D2和第六整流二极管D6；所述第二整流二极管D2和第六整流二极管D6串联；所述S相检测线连接于所述第二整流二极管D2和第六整流二极管D6连接处；所述T相整流电路包括第三整流二极管D3和第七整流二极管D7；所述第三整流二极管D3和第七整流二极管D7串联；所述T相检测线连接于所述第三整流二极管D3和第七整流二极管D7连接处。附图2展示了本实施例中的整流电路整流示意图。

本实施例的R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路组成了三相桥式整流电路；所述三相桥式整流电路包含3组共6个整流二极管，不附加任何储能元件，因此整流后的脉动直流可以快速跟随三相电网电压暂降过程，三相电压暂降通过三相桥式整流电路之后体现在直流脉动电压幅值下降。

所述限流电阻电路一端与所述整流电路的一端连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接；

具体的，所述限流电阻电路包括若干限流电阻支路；所述限流电阻支路一端与所述R相整流电路与所述S相整流电路和T相整流电路的公共端P连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接；若干所述限流电阻支路串联。

优选地，所述限流电阻支路包括第一电阻R1和第电阻R5；所述第一电阻R1和第电阻R5并联；所述第一电阻R1的一端与所述R相整流电路连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接。

本实施例的限流电阻电路为6个电阻组合，能够将电阻表面温升控制在电阻额定工作温度以下，能够保证电阻使用寿命，确保整个检测电压暂降的电路稳定运行。在本实施例中，6个电阻组成的限流电阻电路，通过增加总的限流电阻电路散热表面积的方式，将电阻表面温升控制在40度以下。

所述临界关断齐纳二极管D4的另一端与所述光电耦合器U1的管脚1连接；所述光电耦合器U1的管脚2与所述整流电路的另一端连接；所述光电耦合器U1的管脚3接地；所述光电耦合器U1的管脚4与所述第四电阻R4连接；所述第四电阻R4的另一端与电源连接。

具体的，本实施例中的临界关断齐纳二极管D4是导通阈值为82V的临界关断齐纳二极管，作用是在三相桥式整流电路输出电压低于82V时快速关断，加速检测过程。所述光电耦合器能够隔离本实施例的整流电路、限流电阻电路与待控制元器件，能够对待控制元器件形成保护的作用。所述上拉电阻即第四电阻R4为光电耦合器集电极开路输出方式的常用接法。其阻值10K欧姆。

具体的，本实施例的一种检测电压暂降的电路所述还包括第八电阻R8；所述第八电阻R8的一端与所述光电耦合器U1的管脚1连接；另一端与所述光电耦合器U1的管脚2连接。所述第八电阻R8能够在临界关断齐纳二极管D4关断时，具有加速关断的作用。其阻值10K欧姆。

具体的，本实施例中，当三相电网电压暂降发生时，通过三相桥式整流电路后的直流电压幅值随之下降，在直流电压幅值下降到82V之前，光电耦合器输入侧发光二极管均有电流流过，输出不跳变。随之直流电压幅值下降到82V以下，临界关断齐纳二极管关断，光电耦合器输入侧发光二极管没有电流流过，输出发生跳变。

根据IEC给出参考测试标准对本实施例的电压暂降检测电路结果如下：测试设备使用Chroma 61830：

	Class 1/Level 1	Class 2/Level 2	Class 3/Level 3	Class 4/Level4
					IEC61000-4-27	无本等级测试	未报警	未报警	未报警
IEC61000-4-13	未报警	未报警	未报警	无本等级测试
					IEC61000-4-14	无本等级测试	未报警	未报警	无本等级测试
IEC61000-4-28	无本等级测试	未报警	未报警	未报警

从上表中可得，除了电压暂降之外的电网异常本实施例的检测电压暂降的电路均不会触发报警，没有二次判断的额外付出，输出信号跳变即是电压暂降。

具体的，本发明的一个实施例中，三相电网额定线电压Uc＝380Vrms，通过桥式整流电路后忽略直流脉动值，以极大值为直流侧电压Udc＝540V。本实施例的限流电阻电路总阻值R＝300K欧姆，总的发热功率PR＝0.69W，采用6个2512封装电阻能够控制单个电阻表面温度在20摄氏度环境温度电阻表面温升不超过40摄氏度。临界关断齐纳二极管D4的动作电压阈值Ud＝82V。光电耦合器U1输入侧发光二极管导通压降Uvf＝1.17V，电流传输比CTR＝200％-400％，忽略光电耦合器U1输入侧并联电阻R8对干路电流的影响。整流电路每个二极管的耐压为1000V；所选参数计算如下：

R8为所述光电耦合器U1关断加速电阻，阻值10K欧姆。

具体的，在本实施例中，

光电耦合器U1输入侧额定干路电流：

额定限流电阻发热功率，即最大发热功率：

P_R＝I²·R＝1.52²·300·10^-3＝0.69W

额定临界关断齐纳二极管发热功率，即最大发热功率：

P_D＝I·U＝1.52·82·10^-3＝0.12W

光电耦合器输出侧电流按照最小的电流传输比CTR＝200％计算：

I_S-100％＝I·200％＝3mA

根据系统供电3.3V可知，在额定工作状态下不输出跳变的上拉电阻R_pullup阻值至少为1.1K欧姆。

在电网电压波动时系统不应输出跳变，此处我们选择电网暂降低于额定值的40％时系统不报警。

此时参数计算方法如下：

光电耦合器输入侧额定干路电流：

光电耦合器输出侧电流按照最小的电流传输比CTR＝200％计算：

I_S-40％＝I·200％＝0.88mA

根据系统供电3.3V可知，在额定工作状态下不输出跳变的上拉电阻R_pullup-40％阻值至少为3.75K欧姆：

根据上述计算可得：

在电压暂降输入侧选定如上述所述参数时，输出侧上拉电阻至少为3.75K欧姆，考虑到硬件参数本身的误差及更低的报警阈值，选择10K欧姆上拉电阻，能够将报警阈值设置到更接近线电压58V左右，即此时整流桥后直流电压约为82V。

本发明的一种检测电压暂降的电路，结构简单，对电路电压暂降的响应快速，并且由于电网暂降低于额定值的40％时系统不报警，因此，其他的干扰在没有降低到电路启动的阈值时，不能使本发明的电路作用，因此在面对辅助的电网畸变、谐波、间谐波干扰的前提下，仍具备优良的准确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种检测电压暂降的电路，其特征在于，包括：检测电网RST、整流电路、限流电阻电路、临界关断齐纳二极管D4、光电耦合器U1、第四电阻R4、电源；

所述整流电路与检测电网RST连接；所述检测电网包括R相检测线、S相检测线、T相检测线；

所述限流电阻电路一端与所述整流电路的一端连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接；

所述临界关断齐纳二极管D4的另一端与所述光电耦合器U1的管脚1连接；所述光电耦合器U1的管脚2与所述整流电路的另一端连接；所述光电耦合器U1的管脚3接地；所述光电耦合器U1的管脚4与所述第四电阻R4连接；所述第四电阻R4的另一端与电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种检测电压暂降的电路，其特征在于，所述整流电路包括R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路；

所述R相整流电路与所述R相检测线连接；所述S相整流电路与所述S相检测线连接；所述T相整流电路与所述T相检测线连接；

所述R相整流电路、S相整流电路和T相整流电路并联连接。

3.根据权利要求2所述的一种检测电压暂降的电路，其特征在于，

所述R相整流电路包括第一整流二极管D1和第五整流二极管D5；所述第一整流二极管D1和第五整流二极管D5串联；所述R相检测线连接于所述第一整流二极管D1和第五整流二极管D5连接处；

所述S相整流电路包括第二整流二极管D2和第六整流二极管D6；所述第二整流二极管D2和第六整流二极管D6串联；所述S相检测线连接于所述第二整流二极管D2和第六整流二极管D6连接处；

所述T相整流电路包括第三整流二极管D3和第七整流二极管D7；所述第三整流二极管D3和第七整流二极管D7串联；所述T相检测线连接于所述第三整流二极管D3和第七整流二极管D7连接处。

4.根据权利要求1所述的一种检测电压暂降的电路，其特征在于，所述限流电阻电路包括若干限流电阻支路；

所述限流电阻支路一端与所述R相整流电路的一端连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接；

若干所述限流电阻支路串联。

5.根据权利要求4所述的一种检测电压暂降的电路，其特征在于，

所述限流电阻支路包括第一电阻R1和第电阻R5；

所述第一电阻R1和第电阻R5并联；

所述第一电阻R1的一端与所述R相整流电路连接，另一端与所述临界关断齐纳二极管D4连接。

6.根据权利要求1所述的一种检测电压暂降的电路，其特征在于，还包括第八电阻R8；

所述第八电阻R8的一端与所述光电耦合器U1的管脚1连接；另一端与所述光电耦合器U1的管脚2连接。

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