对于使用三相交流电的用电设备,一个最基本的可靠性保护功能就是三相输入缺相检测功能,当三相输入中任何一相电压缺相时,该电路模块输出缺相告警信号。通过对告警信号的处理,保证了对用电设备的安全保护。
一、工作原理
1、电路原理图
原理图如图1所示:
2、工作原理
其工作原理如下:
当三相输入电压正常时,其三相输入相电压波形如图2所示,为便于分析,将一个电源周期分为6等份,如图2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。在这六个区间,三相电源之间的关系如表1所示:
在区间T1内,UA》UC》UB ,A相电压最大,B相电压最小,因此,在图1中的
光藕D1和二极管VD5导通,此时,控制信号UC为低电平,当时间从T1进入T2区间时,UA》UB》UC ,A相电压最大,C相电压最小,因此,在图1中的
光藕D1和二极管VD4导通,控制信号UC为低电平,如此类推,在区间T3、T4、T5、T6时,控制信号UC均为低电平,所以,在一个电源周期内,控制信号UC为低电平,也就是说,当三相输入电压正常时(不缺相),控制信号UC一直为低电平,从而使缺相告警信号PHFL为低电平,表示输入正常。
当三相输入电压缺相时,其检测电路波形图如图3所示,
由于缺C相时,线电压只有UAB一相,当UAB在过零点附近时,光藕D1不导通,
其余二个光藕也不导通,此时,控制信号UC为高电平,从而使缺相告警信号PHFL为高电平,表示输入缺相,送ECU处理。
3、电路设计说明
(1) 控制信号CV的计算 图1中,各点电压说明如下:
VA:光藕输出;VB:电压比较器LM339第4脚输入;VC:三极管VT1基极控制信号;VR:所有比较器的比较电压基准。
光藕TLP621GR的电流传输比CTR取最小值,即CTRMIN=100%。 电压基准VR为:
(2)充放电回路分析计算
充放电回路由电阻R9、R10、VT2、C10、C11组成。当控制信号CV为高电平时,三极管VT1、VT2导通,+15V电源通过电阻R9、R10给电容C10、C11,当控制信号CV为低电平时,三极管VT1、VT2截止,电容C10、C11通过电阻R9放电,显然,BV实际上为一个直流电压迭加一个脉动信号,只要BV的波不小于10.5V,则电压比较器LM339的第2脚输出就一直为低电平,缺相告警信号PHFL为高电平,表示三相输入缺相。波形见图4
二、实验结果
这次实验是在ZXD5000 100A(V2.0)开关整流器上进行的,缺相工作和正常工作时的测试波形如图5、图6所示:
图5 三相缺C相时检测电路实测波形图
图6 正常工作时检测电路实测波形图
三、结论
本电路实现三相交流输入电压缺相检测功能,当三相输入中任何一相电压缺相时,该电路模块输出缺相告警信号。测试结果和理论分析一致。
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