CN213689886U - 一种永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路，包括三个单元电路，单元电路包括线电压采集电路、光耦隔离电路和电平处理电路；单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接三相输入电源两相的输入端子；电平处理电路包括三极管，电压采集电路的输出端通过光耦隔离电路接三极管的基极，三极管的集电极通过第一上拉电阻接直流电源正极，三极管的发射极接地，三极管的发射极作为单元电路的信号输出端接处理器。本实用新型的处理器通过鉴别三个单元电路的信号输出，可以判定三相输入电源是否正常、掉电或缺相；在缺相的情况下，可以准确地判定缺相的相位。

Description

一种永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路

[技术领域]

本实用新型涉及输入电源的缺相鉴别，尤其涉及一种永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路。

[背景技术]

永磁驱动器是通过铜/铝导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置，可实现电动机和负载间无机械链接的传动方式。永磁驱动器可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、纸浆及造纸、暖通空调和海运等行业。

永磁驱动器作为高效率、多磁极同步电机调速的一种重要设备，为保护其安全可靠的工作，多种设计的保护电路和机制是其可靠性的基本保障，而作为设备供电的电源输入端能否正常供电尤其重要。

在一些特殊行业，如纺织行业卷丝。卷纸等在突发掉电情况下，整条生产线需要快速停机至静态状态以避免因卷丝或卷纸发生断裂造成重大的经济损失，且在系统化集成度较高，线束复杂的情况下，故如何精确快速判断输入电源的故障线路(相路)，减少排查时间，尤为重要。

传统的输入电源缺相鉴别电路如图1所示，R、S、T为三相输入电源，R1、 R2、R3为三相电源输入限流电阻。D1、D2、D3为半波整流二极管，当R相电压大于T相时。光耦U1导通，当S相电压大于T相时，光耦U2导通。

当输入电源不缺相时，光耦U1和U2交替导通，信号输出端PL输出波形为方波，接受输出信号的芯片或者设备通过分辨波形频率或者个数是否正常，判断输入电源是正常还是缺相，当输入电源存在缺相时，光耦U1或U2不导通，信号输出端PL输出高电平，从而判断为缺相。

上述电路在检测过程中，需计算输出的方波个数，因电网频率为50HZ/60HZ，每次计算周期时间长，在特殊应用场合，可能判断不够及时；其次，输出波形从高电平向方波切换的过程中，软件处理过程复杂，输出的低电平时因存在两个光耦的压降，电平较高，CPU容易误判；半波整流的二极管在反向截止时承受输入电网电压峰值，耐压要求较高。

图2所示的缺相鉴别电路克服了图1电路的部分缺点。R、S、T同为三相电源输入端，电阻R1、R2、R3为三相输入限流电阻，电阻R4、R5、R6一端接入三相输入电源，另一端连接在一起为虚拟中性点。二极管D1、D2、D3为三相半波整流二极管。光耦U1作为输入输出隔离电平转换器件，其中二极管D4为光耦输入反向钳位二极管防止高压损坏光耦的发光二极管，电阻R7为输出上拉电阻。

图2所示的缺相鉴别电路在三相输入正常工作(不缺相)时，三相电源对虚拟中性点进行半波整流，光耦原边导通，光耦输出侧电平为低电平。故三相电源不缺相时，输出电平为低电平。当三相输入中任何一相缺相时，因三相半波整流中的一相波形丢失，会导致半波整流输入到光耦U1原边的信号变为波动的电压信号。通过光耦U1隔离输出为高电平的脉冲信号，脉冲信号频率为100HZ， CPU通过辨别低电平变化为高电平来判断输入缺相。当两相缺相时(掉电)，光耦U1输出电平完全为高电平，判断为输入掉电情况。

在图2所示的电路中，简化了输入缺相信号输送到CPU的判别方式，输出电平正常时为低电平，当信号翻转为高电平时判断为输入缺相，不需要在一定的周期内鉴别脉冲个数问题。但其输入因无电容滤波，光耦U1输入侧抗扰能力较差，极易引起误动作，而且无法精确辨别输入电源相位缺失具体相位。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够准确辨别输入电源具体缺失相位的永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路，包括三个单元电路和处理器，输入电源包括三相输入端子，单元电路包括线电压采集电路、光耦隔离电路和电平处理电路；第一单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接第一相的输入端子和第二相的输入端子，第二单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接第二相的输入端子和第三相的输入端子，第三单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接第一相的输入端子和第三相的输入端子；电平处理电路包括三极管，电压采集电路的输出端通过光耦隔离电路接三极管的基极，三极管的集电极通过第一上拉电阻接直流电源正极，三极管的发射极接地，三极管的发射极作为单元电路的信号输出端接处理器。

以上所述的缺相鉴别电路，线电压采集电路包括全波整流电路、第一滤波电容和放电电阻，全波整流电路的输入端为线电压采集电路的输入端；第一滤波电容接在全波整流电路的两个输出端之间，放电电阻与第一滤波电容并接。

以上所述的缺相鉴别电路，光耦隔离电路包括第一稳压管和光耦，第一稳压管的阴极接全波整流电路的正极输出端，第一稳压管的阳极接光耦发光二极管的阳极，光耦发光二极管的阴极接全波整流电路的负极输出端。

以上所述的缺相鉴别电路，电平处理电路包括第二上拉电阻、第二稳压管，光耦光敏三极管的集电极通过第二上拉电阻接直流电源正极，发射极接地；第二稳压管的阴极接光耦光敏三极管的集电极，阳极接三极管的基极。

以上所述的缺相鉴别电路，电平处理电路包括第二滤波电容、第三滤波电容和第二限流电阻，第二滤波电容接在光耦光敏三极管的集电极与发射极之间；第三滤波电容接在三极管的基极与发射极之间，第二限流电阻接在第二稳压管的阳极与三极管的基极之间。

以上所述的缺相鉴别电路，输入电源的输入端子分别通过第一限流电阻接线电压采集电路。

以上所述的缺相鉴别电路，当单元电路的信号输出端都输出高电平时，处理器判定输入电源的三相输入正常；当单元电路的信号输出端都输出低电平时，处理器判定输入电源掉电。

本实用新型的处理器通过鉴别三个单元电路的信号输出，可以判定三相输入电源是否正常、掉电或缺相；在缺相的情况下，可以准确地判定缺相的相位。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是现有技术1输入电源缺相鉴别电路的电路图。

图2是现有技术2输入电源缺相鉴别电路的电路图。

图3是本实用新型实施例永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路的电路图。

[具体实施方式]

如图3所示本实用新型实施例的永磁驱动器的三相输入电源鉴别电路，包括三个单元电路和处理器、输入电源包括三相输入端子和三个输入限流电路。单元电路包括线电压采集电路、光耦隔离电路和电平处理电路。

输入限流电路1：

输入限流电路包括三个限流单元101、102和103，由三个输入端子和三个限流电阻R1、R2、R3组成。

线电压采集电路2：

线电压采集电路2包含三个线电压采集单元分别为201、202、203，如201 单元中包含一个整流桥D1，一个滤波电容C1，一个放电电阻R4。整流桥D1的输入端接R相限流电阻R1后端和S相限流电阻R2后端。输出端与电容C1和R4 并联。同理202和203单元类似，不同点在于201单元中的整流桥D2输入是接 S相限流电阻R2后端和T相限流电阻R3后端，而301单元中的整流桥D3输入是接T相限流电阻R3后端和R相限流电阻R1后端。

线电压采集电路2由经输入限流电流电路1，每两线之间组合全波整流，经过电容滤波后变成具有一定幅值的稳定电压波形，提高抗扰能力。

隔离输出电路(光耦隔离电路)3：

隔离输出电路3包含3个隔离输出单元，分别为301、302、303；如301单元中包含1个稳压二极管Z1和光耦U1串联，稳压二极管Z1和光耦U1串联后再与线电压采集电路2中的201单元中的滤波电容并联，光耦输出端一端接入检测信号的参考地，另一端接电平处理电路。同理302和303单元组成如同301 单元，此处不再阐述。

利用用稳压管Z1和光耦U1输入侧二极管特性，会钳位线电压采集电路2 中的201单元中电容两端电压，及钳位住201单元中的整流桥D1的输出侧电压，可以降低整流桥D1的二极管反向耐压要求，故线电压采集电路中的三个整流桥 D1、D2、D3可以是普通低压二极管组成。其次201单元整流输出的电压受输入整流幅值影响，当稳压二极管Z1的稳压范围变化时，输出隔离电路光耦U1的输入侧工作电压也会发生变化，其受输入限流端子的电网电压影响。

电平处理电路4：

电平处理电路4，包含3个电平处理电路单元401、402、403，三个电平处理单元电路结构相同。如401单元中，包含一个上拉电阻R7、一个滤波电容C4，一个稳压二极管Z4，一个限流电阻R10，一个滤波电容C7，一个NPN三极管Q1，一个上拉电阻R13。其中上拉电阻R7一端接入检测系统的参考电源，便于给隔离输出电路3中的401单元U1光耦提供稳定的上拉电平信号。因线电压采集电路2中的201整流桥为单相滤波电路，虽存在滤波电容C1，但因后端接入了隔离输出电路3中的301单元的稳压管Z1和光耦U1等负载，存在一定的电压波动。当光耦U1原边电压波动时，会通过光耦特性传递到输出侧。故电容C4用于此处滤波防止输出信号发生较大波动。信号经稳压二极管Z3，限流电阻R10 和二次滤波电容C7后，控制三极管Q1的通断，从而使得输出引脚的电平发生翻转。送入CPU信号检测通道中，防止因光耦输出低电平时，无法获得可以辨别的零电平，导致部分CPU无法检测到低电平状态，故三个输出通道的信号电平可以实现缺相鉴别。

在上述电路中。当三相电源R、S、T正常时，分别送入输入限流电路1经过线电压采集电路2处理为直流电压信号，再经隔离输出电路3的光耦耦合输出，最后经过电平处理电路4,输出三相缺相信号,R-PL、S-PL、T-PL。

当三相电源均正常时，三相输出缺相信号经过三极管Q1、Q2、Q3控制均为高电平。当有一相缺相时，线电压采集电路2中的三个单元只有一路单元的电压足够光耦开通传递信号，因另两个单元无法组成整流回路或电压不足导致光耦无法传递信号。

当R相缺相时，R和S、R和T组合成的整流电路失效，此时只有S和T组成的整流电路正常，故图3电路中的三极管Q1和Q3的输出从高电平变化为低电平，三极管Q2依然输出为高电平。

同理当S相缺相时，R和S、T和S组合成的整流电路失效，此时只有R和 T组成的整流电路正常，故图3电路中的三极管Q1和Q2的输出从高电平变化为低电平，三极管Q3依然输出高电平。

同理故当T相缺相时，R和T、T和S组合成的整流电路失效，此时只有R 和S组成的整流电路正常，故图3电路中的三极管Q2和Q3的输出从高电平变化为低电平，三极管Q1依然输出高电平。

当出现两相缺相时，电路无法组合成有效回路，此时电源也无法供电，此时三相输出信号从高电平均变为低电平，则判断为电源掉电。

通过上述信号变化组合，CPU通过接受的信号可以鉴别出输出电源是否正常，缺相时，鉴别所缺相位线束是哪一相，从而精准定位电源相位问题。且对输出信号的变化可直接进行判断，无需再CPU内部进行周期计算脉冲等问题，保护速度快。

Claims (6)

1.一种永磁驱动器输入电源的缺相鉴别电路，其特征在于，包括三个单元电路和处理器，输入电源包括三相输入端子，单元电路包括线电压采集电路、光耦隔离电路和电平处理电路；第一单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接第一相的输入端子和第二相的输入端子，第二单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接第二相的输入端子和第三相的输入端子，第三单元电路线电压采集电路的两个输入端分别接第一相的输入端子和第三相的输入端子；电平处理电路包括三极管，电压采集电路的输出端通过光耦隔离电路接三极管的基极，三极管的集电极通过第一上拉电阻接直流电源正极，三极管的发射极接地，三极管的发射极作为单元电路的信号输出端接处理器。

2.根据权利要求1所述的缺相鉴别电路，其特征在于，线电压采集电路包括全波整流电路、第一滤波电容和放电电阻，全波整流电路的输入端为线电压采集电路的输入端；第一滤波电容接在全波整流电路的两个输出端之间，放电电阻与第一滤波电容并接。

3.根据权利要求2所述的缺相鉴别电路，其特征在于，光耦隔离电路包括第一稳压管和光耦，第一稳压管的阴极接全波整流电路的正极输出端，第一稳压管的阳极接光耦发光二极管的阳极，光耦发光二极管的阴极接全波整流电路的负极输出端。

4.根据权利要求1所述的缺相鉴别电路，其特征在于，电平处理电路包括第二上拉电阻、第二稳压管，光耦光敏三极管的集电极通过第二上拉电阻接直流电源正极，发射极接地；第二稳压管的阴极接光耦光敏三极管的集电极，阳极接三极管的基极。

5.根据权利要求4所述的缺相鉴别电路，其特征在于，电平处理电路包括第二滤波电容、第三滤波电容和第二限流电阻，第二滤波电容接在光耦光敏三极管的集电极与发射极之间；第三滤波电容接在三极管的基极与发射极之间，第二限流电阻接在第二稳压管的阳极与三极管的基极之间。

6.根据权利要求1所述的缺相鉴别电路，其特征在于，输入电源的输入端子分别通过第一限流电阻接线电压采集电路。

Images