TWI512310B - 三相電源異常偵測裝置 - Google Patents

Description

三相電源異常偵測裝置

本發明涉及一種偵測裝置，特別涉及一種三相電源異常偵測裝置。

目前，通過三相電源供電的用電設備很多，例如驅動器、變頻器、三相異動電動機等，均為通過三相電源供電。眾所周知，三相電源為幅度相等而相位相差120度的三個電壓電路組成，一般而言通過三相電源為用電設備供電時，三相電源的各相的最大幅值應當相等且均需正常供電。因此，通過三相電源供電的用電設備，需要偵測其中任意一相是否斷線或每相的最大幅值是否相等並提供相應的保護。目前的三相電源異常偵測裝置通常為通過電流偵測器偵測各相的電流，並通過處理晶片計算各相電流的和是否為一預定值，如果不為預定值，則發出報警。然而，電流偵測器比較昂貴，且通過處理晶片計算需要三相電源供電後才能開始，偵測並不及時。

本發明提供一種三相電源異常偵測裝置，通過硬體方式偵測三相電源的異常，且無需計算，能夠在三相電源異常時快速產生報警信號。

一種三相電源異常偵測裝置，用於偵測三相電源的三個相電壓輸出端所輸出的電壓是否異常；其中，該三相電源異常偵測裝置包括處理單元、報警電路以及兩個電壓偵測電路，其中一個電壓偵測電路與三相電源的其中兩相電壓輸出端連接，另一個電壓偵測電路與另一相電壓輸出端以及該其中兩相電壓輸出端中的一個連接。每一電壓偵測電路包括一電壓差偵測模組和一觸發模組。該電壓差偵測模組與三相電源的兩個相電壓輸出端連接，用於偵測所連接的該三相電源的兩相電壓輸出端輸出的電壓幅值是否相等，並在偵測該三相電源的兩相電壓輸出端輸出的電壓幅值不相等時，產生一偵測信號。該觸發模組與該電壓差偵測模組電連接，用於在接收該偵測信號時，產生一觸發信號。其中，該處理單元與該兩個電壓偵測電路的觸發模組以及該報警電路均連接，該處理單元在接收到任一電壓偵測電路的觸發模組產生的觸發信號時，控制該報警電路產生報警信號。

本發明的三相電源異常偵測裝置，通過硬體即可偵測三相電源的各相電源輸出端所輸出的電壓是否異常，並能及時通過處理單元控制報警電路產生報警信號，通知用戶採取及時的措施而保護用電設備。

請一併參閱圖1及圖2，圖1為本發明第一實施方式中三相電源異常偵測裝置100與三相電源200連接的示意圖。該三相電源200包括三個相電壓輸出端Ua、Ub、Uc。該三相電源異常偵測裝置100包括至少兩個電壓偵測電路10、處理單元20以及報警電路30。其中一個電壓偵測電路10與三相電源200的其中兩相電壓輸出端連接，另一個電壓偵測電路10與另一相電壓輸出端以及該其中兩相電壓輸出端中的一個連接。例如，如圖1所示，其中一個電壓偵測電路10三相電源200的其中兩相電壓輸出端Ua、Ub連接，另一電壓偵測電路10與三相電源200的相電壓輸出端Uc以及相電壓輸出端Ub連接。

每一電壓偵測電路10在偵測所連接的三相電源200的兩相電壓輸出端輸出的電壓幅值不相等時，產生一觸發信號。

該處理單元20連接於該兩個電壓偵測電路10以及報警電路30之間，用於在接收到任一電壓偵測電路10產生的觸發信號時，控制該報警電路30產生報警。

如圖2所示，為電壓偵測電路10的具體電路圖。該兩個電壓偵測電路10的結構完全相同，故僅示意出其中一個電壓偵測電路10的電路。

該電壓偵測電路10包括一電壓差偵測模組11以及一觸發模組12。該電壓差偵測模組11與三相電源200的其中兩相電壓輸出端連接，例如，如圖2所示，該電壓差偵測模組11與三相電源200的其中兩相電壓輸出端Ua、Ub連接。該電壓差偵測模組11用於偵測該三相電源200的兩相電壓輸出端Ua、Ub輸出的電壓幅值是否相等，並在偵測該三相電源200的兩相電壓輸出端Ua、Ub輸出的電壓幅值不相等，即具有一差值時，產生一偵測信號。該觸發模組12與該電壓差偵測模組11電連接，且與該處理單元20連接；該觸發模組12在接收該偵測信號時，產生一觸發信號至處理單元20，觸發該處理單元20控制該報警電路30產生報警信號。

其中，在本實施方式中，該報警電路30為揚聲器等聲音輸出單元，該處理單元20在接收到該觸發信號後，控制報警電路30產生聲音提示。在其他實施方式中，該報警電路30為一LED燈等顯示單元，處理單元20在接收到該觸發信號後，控制報警電路30產生視覺提示，例如控制LED燈閃爍。顯然，該報警電路30還可同時產生聲音和視覺提示。

具體的，如圖2所示，該電壓差偵測模組11包括一光耦合開關OP、電阻R1以及電容C1。該光耦合開關OP包括第一輸入端111、第二輸入端112、第一輸出端113以及第二輸出端114。在本實施方式中，該光耦合開關OP為一雙嚮導通光耦合開關。該第一輸入端111以及第二輸入端112分別與兩個相電壓輸出端Ua、Ub連接。該電阻R1以及電容C1串聯於一電壓端Vo以及地之間，該第一輸出端113與該電阻R1及電容C1的連接節點N連接，第二輸出端114接地。其中，該電壓端Vo可與一電池連接而獲得高電平，例如該5V的高電平，在其他實施方式中，該電壓端Vo為。

該觸發模組12包括一PNP三極管Q1，該PNP三極管Q1的基極與該電阻R1及電容C1的連接節點N電連接，該PNP三極管Q1的發射極接地，集電極與處理單元20的偵測引腳201連接。在本實施方式中，該偵測信號以及觸發信號均為低電平信號。顯然，在其他實施方式中，該PNP三極管Q1可為PMOS管代替。

當該第一輸入端111以及第二輸入端112連接的兩個相電壓輸出端Ua、Ub的電壓幅值不相等時，將產生從第一輸入端111至第二輸入端112的電流或從第二輸入端112至第一輸入端111的電流而使得該光耦合開關OP導通。該光耦合開關OP導通時，光耦合開關OP的第一輸出端113與第二輸出端114的連接導通。從而，該電容C1通過該導通的光耦合開關OP放電而使得該連接節點N處於低電平。從而，該電壓差偵測模組11輸出該低電平的偵測信號。

該PNP三極管Q1的基極與該連接節點N電連接而獲得低電平，從而該PNP三極管Q1處於導通狀態。從而，該處理單元20的偵測引腳201通過該導通的PNP三極管Q1接地而獲得低電平的觸發信號。如前所述，該處理單元20在獲得該觸發信號後，控制該報警電路30產生報警信號。

其中，由於該觸發信號為低電平，從而，當任意一個電壓偵測電路10的觸發模組12產生該低電平的觸發信號後，都會將處理單元20的偵測引腳201的電平拉低，而使得該處理單元20接收到該低電平的觸發信號而控制報警電路30產生報警信號。

而當該第一輸入端111以及第二輸入端112連接的兩個相電壓輸出端Ua、Ub的電壓幅值相等時，該光耦合開關OP截止，從而電壓端Vo對電容C1充電，使得連接節點N處於高電平而不產生該偵測信號。相應的，該PNP三極管Q1的基極與該連接節點N電連接而獲得該高電平使得PNP三極管Q1截止。從而處理單元20的偵測引腳201懸空而未接收到該低電平的觸發信號，因此，處理單元20不控制報警電路30產生報警信號。

在本實施方式中，該電壓偵測電路10還包括一濾波模組13，該濾波模組位於該電壓差偵測模組11以及該觸發模組12之間，用於將電壓差偵測模組11產生的偵測信號進行濾波，使得觸發模組12接收該偵測信號以及所執行的動作更為準確。在本實施方式中，該濾波模組13包括串聯於該連接節點N以及該PNP三極管Q1之間的兩個電阻R2以及R3，該濾波模組13還包括連接於該電阻R2以及R3的連接點與地之間的電容C2。該電阻R2、R3以及電容C2構成一RC濾波電路，用於對偵測信號進行濾波。例如，避免當電容C1通過該導通的光耦合開關OP放電時有時產生的高電平造成的錯誤信號。

本發明的三相電源異常偵測裝置100，通過硬體即可偵測三相電源的各相電源輸出端所輸出的電壓是否異常，並能及時通過處理單元20控制報警電路30產生報警信號，通知用戶採取及時的措施而保護用電設備。

100．．．三相電源異常偵測裝置

200．．．三相電源

Ua、Ub、Uc．．．相電壓輸出端

10．．．電壓偵測電路

20．．．處理單元

30．．．報警電路

11．．．電壓差偵測模組

12．．．觸發模組

13．．．濾波模組

C1、C2．．．電容

R1、R2、R3．．．電阻

OP．．．光耦合開關

111．．．第一輸入端

112．．．第二輸入端

113．．．第一輸出端

114．．．第二輸出端

Q1．．．PNP三極管

201．．．偵測引腳

N．．．連接節點

圖1為本發明第一實施方式中三相電源偵測保護裝置與三相電源連接的示意圖。

圖2為本發明第一實施方式中三相電源偵測保護裝置的電壓偵測電路的具體電路圖。

100．．．三相電源異常偵測裝置

200．．．三相電源

Ua、Ub、Uc．．．相電壓輸出端

10．．．電壓偵測電路

20．．．處理單元

30．．．報警電路

Claims (7)

1. 一種三相電源異常偵測裝置，用於偵測三相電源的三個相電壓輸出端所輸出的電壓是否異常，其改良在於，該三相電源異常偵測裝置包括處理單元、報警電路以及兩個電壓偵測電路，其中一個電壓偵測電路與三相電源的其中兩相電壓輸出端連接，另一個電壓偵測電路與另一相電壓輸出端以及該其中兩相電壓輸出端中的一個連接；
   其中，每一電壓偵測電路包括：
   一電壓差偵測模組，與三相電源的兩個相電壓輸出端連接，用於偵測所連接的該三相電源的兩相電壓輸出端輸出的電壓幅值是否相等，並在偵測該三相電源的兩相電壓輸出端輸出的電壓幅值不相等時，產生一偵測信號；
   一觸發模組，與該電壓差偵測模組電連接，用於在接收該偵測信號時，產生一觸發信號；
   其中，該處理單元與該兩個電壓偵測電路的觸發模組以及該報警電路均連接，該處理單元在接收到任一電壓偵測電路的觸發模組產生的觸發信號時，控制該報警電路產生報警信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三相電源異常偵測裝置，其中，該電壓差偵測模組包括一光耦合開關、第一電阻以及第一電容；該光耦合開關包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，該第一輸入端以及第二輸入端分別與兩個相電壓輸出端連接；該第一電阻以及第一電容串聯於一電壓端以及地之間，該第一輸出端與該電阻及電容的連接節點連接，第二輸出端接地。
3. 如申請專利範圍第2項所述之三相電源異常偵測裝置，其中，該處理單元包括一偵測引腳，該觸發模組包括一PNP三極管，該PNP三極管的基極與該第一電阻及第一電容的連接節點電連接，該PNP三極管的發射極接地，集電極與處理單元的偵測引腳連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之三相電源異常偵測裝置，其中該光耦合開關為一雙嚮導通光耦合開關，該偵測信號以及觸發信號為低電平信號，該第一輸入端以及第二輸入端連接的兩個相電壓輸出端的電壓幅值不相等時，該光耦合開關導通；該電容通過該導通的光耦合開關放電而使得該連接節點處於低電平，從而，該電壓差偵測模組輸出該低電平的偵測信號，PNP三極管的基極與該連接節點電連接而獲得低電平，從而該PNP三極管處於導通狀態；該處理單元的偵測引腳通過該導通的PNP三極管接地而獲得低電平的觸發信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之三相電源異常偵測裝置，其中該報警電路為聲音輸出單元，該聲音輸出單元包括揚聲器，該處理單元在接收到該觸發信號後，控制報警電路產生聲音提示。
6. 如申請專利範圍第1項所述之三相電源異常偵測裝置，其中該報警電路為一顯示單元，該顯示單元包括LED燈，處理單元在接收到該觸發信號後，控制報警電路產生視覺提示。
7. 如申請專利範圍第1項所述之三相電源異常偵測裝置，其中電壓偵測電路還包括一濾波模組，該濾波模組位於該濾波模組位於該電壓差偵測模組以及該觸發模組之間，用於將電壓差偵測模組產生的信號進行濾波。