CN2350923Y - 相序自动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力控制装置。其包括有对三相电源进行采样、将采样信号转换成单片机可识别的信号波形并整形为持续高电平信号的采样、转换、处理电路;单片机判断处理和交流接触器控制电路;采样、转换、处理电路主要包括与每相反向连接的一个二极管、光电耦合器、连接光电耦合器输出的三极管,和单片机接口端与地线之间并接的电阻、电容;方波信号TA接单片机的外部中断,它的下降沿触发单片机进入中断程序。

Description

相序自动控制器

本实用新型属于电力控制装置，主要提出一种相序自动控制器。

在我国，三相交流电是国民经济建设的重要动力之一，对社会的发展起着巨大的作用，但在使用中对其频率、相序要求较为严格。尤其是在铁路系统更是如此，绝对不能出现错误，否则将发生事故。如铁路交通的“6502电气集中系统”虽有两路电源为其供电，但都没有相序控制装置，当一路正确相序电源供电时，稳压屏的调压到正常值；当某种原因电源自动切换，另一路电源供电，如这一路电源相序不正确，这时稳压屏输出与原正常输出相反，使整个分流不能正常进行，也就造成整个信号系统故障，引发站内、站外车辆无法通行的故障。因此，两路电源相序必须正确。另外，随着铁路电气化发展，铁路提速，对电气化区段电源的要求更加严格，使用道岔三相转换机更换现有单相转辙机，必须有一套能在任何情况下为其提供正确相序电源的装置。

本实用新型的目的即是提出一种能自动判断相序，并能自动调整输出正确相序电源的智能化控制装置。

本实用新型完成其发明任务所采取的技术方案是：该控制器包括对三相电源进行采样、将采样信号转换成单片机可识别的信号波形并整形为持续高电平信号的转换处理电路；单片机判断处理和交流接触器控制电路。其中：

a、采样、信号转换、处理电路主要包括与每相电源反向连接的一个二极管即D1、D2、D3光电耦合器、连接光电耦合器输出的三极管P1、P2、P3和单片机接口端与地线之间并接的由R10、C1,R11、C2,R12、C3分别组成的滤波整形电路；光电耦合器的输入端作为正电压导通的二极管分别与二极管D1、D2、D3并联；

b、经信号转换获得TA、TB、TC方波信号，其中TA接单片机的外部中断INTO(P3、2引脚)，它的下降沿触发单片机进入中断程序；

c、单片机两个输出端脚的输出经后级电路分别控制在电路连接上互相连锁的两个继电器D4、D5，继电器D4、D5连接并控制机械连锁可逆交流接触器。

本实用新型相序自动控制器采用光电耦合元器件对三相电源进行采样，使得三相电源与后级的识别判断和控制电路能够从电路上隔离开来，极大地防止对后级电路的干扰，后级电路采用单片机对采样信号进行识别与判断，在软件中有重复判断的功能，极大地提高了判断的准确性，另外在后级的输出与控制电路中有多级连锁设计，更进一步提高了系统的可靠性。

实施例：

附图1为本实用新型控制器的采样、信号处理电路原理图。

附图2为单片机接口部分电原理图。

附图3为单片机输出后级处理电原理图。

附图4为交流接触器控制电路电原理图。

参照附图给的实施例对其结构加以进一步说明：

如附图1、2所示：其采样和信号处理电路是通过采样将输入端的三相交流电源的频率与相位特征取样，并转换成单片机系统可识别的信号方波，提供给后级电路进行识别判断。在通电工作时，首先是对三相电源进行采样，以便对它的相序作出判断，三相交流电源的每一相都是频率为50Hz的正弦交流电压，A、B、C的初相依次滞后(或超前)120°，只需将每相的正电压部分采集出来即可作为判断相序的依据，采样电路是由每相反向连接的二极管D1、D2、D3和光电耦合器构成，光电耦合器的输入端作为正电压导通的二极管分别与D1、D2、D3并联，同时每相还串联一个限流电阻R1、R2、R3。信号转换处理电路为：每一个光电耦合器的输出连接一个偏置电压为TTL电平的三极管P1、P2、P3，这样，输入的三相交流电源经过一系列转换，每相的交流电压则被转换成了与其同频率的TTL电平方波信号TA、TB、TC,TA、TB、TC三路信号分别通过一个二极管D4、D5、D6(进一步防止负电压输入)接到单片机89C2051的P1、7,P3、4,P3、5三个I/O接口，在这三个接口端与地线之间分别并联一个由电阻和电容R10、C1,R11、C2,R12、C3组成的滤波整形电路，将50Hz方波信号整形为持续的高电平信号，如果P1、7,P3、5都为高电平，则说明三相都有电，如果有任何一个为低电平，则说明输入的电源为缺相状态。

在判断程序中，TA接单片机的外部中断INTO(P3、2引脚)，它的下降沿触发单片机进入中断程序，TB接单片机的P3、3脚，在中断服务程序中对TB进行识别以判断相序的正负。

P1、5,P1、6脚为信号输出端，它们与后级电路配合来控制交流接触器的吸合，P1、2,P1、3,P1、4用以控制LED指示灯，指示当前输入端三相电源的状态(正相序、负相序或缺相)。

对单片机进行控制的信号有三个RESET、FW、START。其中RESET为复位信号，接单片机的复位端，由电容和电阻组成的阻容电路对单片机产生上电复位信号。另外，RESET信号还可以由看门狗电路产生，看门狗电路是由计数器4060及外围电路组成，它的主要功能是防止单片机因程序走飞而引起的死机，单片机在正常工作时在每个程序运行周期内使P3、0端产生一个正脉冲信号FW，送到4060的清零复位端，这样，计数在产生进位信号之前就被清零，就不产生RESET信号，而程序如果运行不正常，计数器不能被正常清零，产生RESET信号，使单片机复位。

判断程序为：系统通电后，单片机经上电复位后程序开始从头执行，首先程序开始初始化，(设置堆栈指针，对I/O口进行定义)然后判断P3、7脚所接收的START信号是否为高，是则向下执行，否则等待直到其变为高电平。之后判断P1、7，P3、4,P3、5是否均为高电平，是则向下执行，否则等待。之后设置单片机允许外部中断INTO，之后再连接三次判断是否缺相，如果三次判断都正常则根据判断的结果设置P1、5和P1、6的输出，P1、6输出为高电平则交流接触器正相序线圈吸合，输出相序与输入相序相同即输出正相序。P1、5输出高电平则交流接触器负相序线圈吸合，输出相序与输入相序相反，即保证输出还是正相序。

判断输入相序的正负是在中断服务程序中进行，TA的下降沿触发单片机进入中断，在进入中断后判别TB是否为高电平，如果TB在这时为高电平，说明输入的三相电源为正相序，如果此时TB为低电平，说明输入为负相序，根据对TB的判别结果对代表相序的标志位进行设置(标志位1为高，表示为正相序，标志位2为高表示为负相序)之后出中断。主程序根据中断服务程序对标志位的设置来设置P1、5和P1、6的输出，实现自动输出正相序，并且通过设置P1、2,P1、3,P1、4控制相应的LED指示灯来显示当前输入端三相电源的状态。

如附图3、4所示：单片机的P1、6和P1、5分别产生R1和R2两个信号，送至4,2输入与门芯片4081的两个与门U1:A和U1:B的输入，U1:A和U1:B的另一个输入端连接阻容延时电路，它们的输出通过一个电阻分别连接到两个三极管N1和N2的集电极，同时U1:A和U1:B的输出连至另一个与门U1:C的两个输入，U1:C的输出同时通过两个电阻连接到N1、N2的基极，N1和N2的集电极分别通过两个二极管连到两个可控硅S1和S2的控制端，构成S1和S2的三相连锁，S1和S2分别控制两个继电器，D4和D5这两个继电器在电路连接上是互相连锁的，保证两个继电器不会同时吸合，最后由D4、D5来控制交流接触器，采用的接触器是3TD-47型机械连锁可逆交流接触器。

Claims (1)

1、一种相序自动控制器，其特征是：包括对三相电源进行采样、将采样信号转换成单片机可识别的信号波形并整形为持续高电平信号的转换处理电路、单片机判断处理和交流接触器控制电路；其中：

a、采样、信号转换、处理电路主要包括与每相电源反向连接的一个二极管D1、D2、D3、光电耦合器、连接光电耦合器输出的三极管P1、P2、P3和单片机接口端与地线之间并接的电阻和电容R10、C1,R11、C2,R12、C3分别组成的滤波整形电路、光电耦合器的输入端作为正电压导通的二极管分别与D1、D2、D3并联；

b、经信号转换获得TA、TB、TC方波信号，其中TA接单片机的外部中断INTO(P3、2引脚)，它的下降沿触发单片机进入中断程序；

c、单片机两个输出端脚的输出经后级电路分别控制在电路连接上互相连锁的两个继电器D4、D5，继电器D4、D5连接并控制机械连锁可逆交流接触器。

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