一種電力負載的三相電源保護裝置的製作方法

2023-09-24 02:04:25 2

專利名稱：一種電力負載的三相電源保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力電子技術領域，尤其涉及一種電力負載的三相電源保護裝置。
背景技術：
目前應用於家庭或酒店等場所的空調系統，其壓縮機為三相電機，採用三相電源 供電，而當三相電源的相序發生錯誤時，壓縮機出現反轉現象，降低了壓縮機工作效率、浪 費電能，且壓縮機長時間反轉容易燒毀。為此，現有技術提供了一種相序檢測裝置，以檢測 向空調供電的三相電源是否出現相序相反的現象，並在檢測到向空調供電的三相電源出現 相序相反的現象時，切斷三相電源向空調供電，同時向用戶發出告警。用戶可以根據提示信 息對相序進行相應調整。 空調的該種電源保護方式雖然避免了壓縮機反轉帶來的工作效率低、易於燒毀的 問題，然而在檢測到向空調供電的三相電源出現相序相反的現象時，仍舊需要用戶手動調 整相序，浪費人力財力，且操作繁瑣。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種電力負載的三相電源保護裝置，旨在解決現有技 術提供的對空調的電源保護方式在檢測到向空調供電的三相電源出現相序相反的現象時， 仍舊需要用戶手動調整相序，浪費人力財力，且操作繁瑣的問題。 本實用新型是這樣實現的，一種電力負載的三相電源保護裝置，所述裝置包括 存儲第一預設值的中央控制單元； 連接於三相電源的電壓輸出端以及所述中央控制單元的第一輸入端之間的相序
檢測單元，所述相序檢測單元根據所述三相電源產生第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，
並將所述第一脈衝信號和/或第二脈衝信號發送給所述中央控制單元，所述中央控制單元
判斷是否接收到所述相序檢測單元發送的第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，當所述中央
控制單元判斷接收到所述相序檢測單元發送的第一脈衝信號和第二脈衝信號時，計算所述
第一脈衝信號下降沿時間與所述第二脈衝信號下降沿時間的時間差；以及 連接於所述中央控制單元的第一輸出端和電力負載的供電端子之間的相序控制
單元，所述中央控制單元在所述時間差接近所述第一預設值時，通過所述中央控制單元的
第一輸出端向所述相序控制單元輸出相序調整信號，所述相序控制單元根據所述相序調整
信號，調整所述三相電源向電力負載供電的相序。 在上述電力負載的三相電源保護裝置中，所述裝置還包括輔助源單元，所述輔助 源單元的輸入端連接所述三相電源的電壓輸出端，所述輔助源單元的一個輸出端連接所述 相序控制單元的供電端； 所述輔助源單元對所述三相電源輸出的交流電進行工頻降壓處理，並將所述工頻 降壓處理後的交流電整流成直流電後，穩壓成所述相序控制單元工作所需的第一直流電
5壓，之後採用所述第一直流電壓向所述相序控制單元供電。
進一步地，所述輔助源單元的另一輸出端連接所述相序檢測單元的供電端； 所述輔助源單元將所述第一直流電壓繼續穩壓成所述相序檢測單元工作所需的 第二直流電壓後採用所述第二直流電壓向所述相序檢測單元供電。 進一步地，所述裝置還包括輸入端連接所述輔助源單元，輸出端連接所述中央控 制單元的第二輸入端的電壓採集單元； 所述電壓採集單元獲取所述輔助源單元整流後的直流電，並將所述直流電降壓處 理成模擬採樣值後輸出給所述中央控制單元，所述中央控制單元將其接收到的模擬採樣值 轉換成數字採樣值後，換算成相應的交流電壓，之後，所述中央控制單元判斷換算後的所述 交流電壓是否大於預設上限值或小於預設下限值，並在判斷換算後的所述交流電壓大於預 設上限值或小於預設下限值時，通過所述相序控制單元控制所述三相電源停止向所述電力 負載供電。 進一步地，所述相序檢測單元具體包括第一光耦VT1，第二光耦VT2，第一光耦VT1 中發光二極體的陽極通過電阻Rl連接所述三相電源的C相電壓輸出端，第一光耦VT1中發 光二極體的陰極連接所述三相電源的A相電壓輸出端，且第一光耦VT1中發光二極體的陽 極和陰極之間並聯有二極體D1，二極體D1的陽極連接第一光耦VT1中發光二極體的陰極； 第二光耦VT2中發光二極體的陽極通過電阻R2連接所述三相電源的A相電壓輸出端，第二 光耦VT2中發光二極體的陰極連接所述三相電源的B相電壓輸出端，且第二光耦VT2中發 光二極體的陽極和陰極之間並聯有二極體D2，二極體D2的陽極連接第二光耦VT2中發光二 極管的陰極； 第一光耦VT1中光敏三極體的集電極作為所述相序檢測單元的供電端接收+5V的 直流電壓，第一光耦VT1中光敏三極體的發射極通過電阻R3連接三極體Q1的基極，三極體 Ql的發射極接地，三極體Q1的基極與地之間連接有電容C1，三極體Q1的集電極通過電阻 R4連接相序檢測單元11的供電端，三極體Q1的集電極同時連接所述中央控制單元的一個 第一輸入端；第二光耦VT2中光敏三極體的集電極連接所述相序檢測單元的供電端，第二 光耦VT2中光敏三極體的發射極通過電阻R5連接三極體Q2的基極，三極體Q2的發射極接 地，三極體Q2的基極與地之間連接有電容C2，三極體Q2的集電極通過電阻R6連接相序檢 測單元11的供電端，三極體Q2的集電極同時連接所述中央控制單元的另一個第一輸入端。進一步地，所述輔助源單元包括 第一工頻降壓單元； 第二工頻降壓單元； 第三工頻降壓單元； 第一整流單元，其一個輸入端連接所述三相電源中的中性線端子，其另一個輸入 端通過所述第一工頻降壓單元連接所述三相電源中的A相電壓輸出端，所述第一整流單元 的負輸出端接地，所述第一整流單元的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C3和電容 C4，所述第一整流單元的正輸出端同時連接二極體D3的陽極，二極體D3的陰極連接穩壓器 ZD1的輸入端，穩壓器ZD1的接地端接地，穩壓器ZD1的輸出端與地之間分別並聯電容C3和 電容C6，穩壓器ZD1的輸出端同時作為所述輔助源單元的一個輸出端連接所述相序控制單 元的供電端，並向所述相序控制單元輸出+12V的第一直流電壓；[0022] 第二整流單元，其一個輸入端連接所述三相電源中的中性線端子，其另一個輸入 端通過所述第二工頻降壓單元連接所述三相電源中的B相電壓輸出端，所述第二整流單元 的負輸出端接地，所述第二整流單元的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C9和電容 CIO，所述第二整流單元的正輸出端同時連接二極體D6的陽極，二極體D6的陰極接地，二極 管D6的陰極同時連接二極體D3的陰極； 第三整流單元，其一個輸入端連接三相電源中的中性線端子，其另一個輸入端通 過所述第三工頻降壓單元連接所述三相電源中的C相電壓輸出端，所述第三整流單元的負 輸出端接地，所述第三整流單元的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C11和電容C12， 所述第三整流單元的正輸出端同時連接二極體D8的陽極，二極體D8的陰極接地，二極體D8 的陰極同時連接二極體D3的陰極。 進一步地，穩壓器ZD1的輸出端還連接穩壓器ZD2的輸入端，穩壓器ZD2的接地端
接地，穩壓器ZD2的輸出端與地之間分別並聯電容C7和電容C8，穩壓器管ZD2的輸出端同
時作為所述輔助源單元的另一輸出端連接所述相序檢測單元的供電端，並向所述相序檢測
單元輸出+5V的第二直流電壓；穩壓器ZD2的輸出端通過電阻R8連接發光二極體D5的陽
極，發光二極體D5的陰極接地。 進一步地，所述電壓採集單元具體包括 串聯於所述第一整流單元的正輸出端和地之間的電阻Rll和電阻R14，且電阻Rll 的一端連接所述第一整流單元的正輸出端，電阻Rll的另一端同時通過電容C13接地； 串聯於所述第二整流單元的正輸出端和地之間的電阻Rl2和電阻Rl5，且電阻Rl2 的一端連接所述第二整流單元的正輸出端，電阻R12的另一端同時通過電容C14接地； 串聯於所述第三整流單元的正輸出端和地之間的電阻R13和電阻R16，且電阻R13 的一端連接所述第三整流單元的正輸出端，電阻R13的另一端同時通過電容C15接地； 電阻Rll的另一端、電阻R12的另一端以及電阻R13的另一端均分別連接所述中 央控制單元的第二輸入端。 進一步地，所述相序控制單元包括分別連接於所述三相電源的三個電壓輸出端與 所述電力負載相應埠之間的三個第一接觸器，以及分別連接於所述三相電源的三個電壓 輸出端與所述電力負載相應埠之間的三個第二接觸器； 所述第一接觸器的線圈兩端與繼電器Jl的開關並聯，繼電器Jl的線圈的一端作 為所述相序檢測單元的供電端連接所述輔助源單元的另一輸出端，繼電器J1的線圈的另 一端連接三極體Q3的集電極，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的基極通過電阻R17連 接所述中央控制單元的一個第一輸出端，電阻R17的與所述中央控制單元的一個第一輸出 端相連的一端同時通過電阻R18接地； 所述第二接觸器的線圈兩端與繼電器J2的開關並聯，繼電器J2的線圈的一端作 為所述相序檢測單元的供電端連接所述輔助源單元的另一輸出端，繼電器J2的線圈的另 一端連接三極體Q4的集電極，三極體Q4的發射極接地，三極體Q4的基極通過電阻R19連 接所述中央控制單元的另一個第一輸出端，電阻R19的與所述中央控制單元的另一個第一 輸出端相連的一端同時通過電阻R20接地。 進一步地，所述浪湧保護單元具體包括串聯於A相電壓輸出端與保護線之間的保 險絲F1和壓敏電阻RV4，串聯於B相電壓輸出端與保護線之間的保險絲F2和壓敏電阻RV6，串聯於C相電壓輸出端與保護線之間的保險絲F2和壓敏電阻RV6 ;保險絲F2的一端連接 A相電壓輸出端，保險絲F2的一端連接B相電壓輸出端，保險絲F3的一端連接C相電壓輸 出端； 所述浪湧保護單元還包括連接於保險絲F1的另一端和保險絲F2的另一端之間的 壓敏電阻RV1，連接於保險絲F2的另一端和保險絲F3的另一端之間的壓敏電阻RV2，連接 於保險絲F1的另一端和保險絲F3的另一端之間的壓敏電阻RV3，以及串聯於中性線輸出端 和保護線之間的保險絲F4和壓敏電阻RV7。 本實用新型實施例採用相序檢測單元及中央控制單元來檢測向電力負載供電的 三相電源的相序，並在檢測到該三相電源出現相序相反時，通過相序控制單元來控制調整 該三相電源向電力負載供電的相序，避免了用戶的手動調整，節省了人力財力。

圖1是本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置的結構原理圖； 圖2是圖1中相序檢測單元的具體電路圖； 圖3是圖1中輔助源單元的具體電路圖； 圖4是圖1中電壓採集單元的具體電路圖； 圖5是圖1中相序控制單元的具體電路圖； 圖6是本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置中浪湧保護單元 的電路圖。
具體實施方式為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，並不用於限定本實用新型。 本實用新型實施例採用相序檢測單元及中央控制單元來檢測向電力負載供電的 三相電源的相序，並在檢測到該三相電源出現相序相反時，通過相序控制單元來控制調整 該三相電源向電力負載供電的相序。 圖i示出了本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置的結構原理， 為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。 本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置包括中央控制單元12，連 接於三相電源的電壓輸出端以及中央控制單元12的第一輸入端之間的相序檢測單元11， 以及連接於中央控制單元12的第一輸出端和電力負載的供電端子之間的相序控制單元 15。其中，相序檢測單元ll根據三相電源產生第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，並將該 第一脈衝信號和/或第二脈衝信號發送給中央控制單元12。中央控制單元12判斷是否接 收到相序檢測單元11發送的第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，當中央控制單元12判斷 接收到相序檢測單元11發送的第一脈衝信號和第二脈衝信號時，計算第一脈衝信號下降 沿時間與第二脈衝信號下降沿時間的時間差，並當該時間差接近其存儲的第一預設值時， 即認為該三相電源出現了相序相反，此時，通過中央控制單元12的第一輸出端向相序控制 單元15輸出相序調整信號。相序控制單元15根據該相序調整信號，調整該三相電源向電力負載供電的相序，以使得三相電源以調整後的相序向電力負載供電。當中央控制單元12 判斷接收到相序檢測單元11發送的第一脈衝信號和第二脈衝信號時，計算第一脈衝信號 下降沿時間與第二脈衝信號下降沿時間的時間差，並當該時間差接近其存儲的第二預設值 時，即認為該三相電源未出現相序相反，此時，通過中央控制單元12的第一輸出端向相序 控制單元15輸出控制信號。相序控制單元15根據該控制信號，控制三相電源以正常的相 序向電力負載供電。 由於採用了相序檢測單元11及中央控制單元12來檢測向電力負載供電的三相電 源的相序，並在檢測到該三相電源出現相序相反時，通過相序控制單元15來控制調整該三 相電源向電力負載供電的相序，避免了用戶的手動調整，節省了人力財力。 其中的相序檢測單元11和/或相序控制單元15既可以採用外部供電，也可以採 用內部供電。當相序控制單元15採用內部供電時，本實用新型實施例提供的電力負載的 三相電源保護裝置還進一步包括輔助源單元13，其輸入端連接上述的三相電源的電壓輸出 端，其一個輸出端連接相序控制單元15的供電端，輔助源單元13對三相電源輸出的交流電 進行工頻降壓處理，並將工頻降壓處理後的交流電整流成直流電後，穩壓成相序控制單元 15工作所需的第一直流電壓後，採用該第一直流電壓向相序控制單元15供電。進一步地， 輔助源單元13的另一輸出端連接相序檢測單元11的供電端，輔助源單元13還可以將該第 一直流電壓繼續穩壓成相序檢測單元11工作所需的第二直流電壓後採用該第二直流電壓 向相序檢測單元11供電，當然，在相序控制單元15採用外部供電時，輔助源單元13也可以 將工頻變壓器降壓輸出的交流電整流成直流電後，直接穩壓成相序檢測單元11工作所需 的第二直流電壓，之後採用該第二直流電壓向相序檢測單元11供電。 更進一步地，本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置還可以包括 輸入端連接輔助源單元13，輸出端連接中央控制單元12的第二輸入端的電壓採集單元14。 電壓採集單元14獲取輔助源單元13整流後的直流電，並將該直流電降壓處理成模擬採樣 值後輸出給中央控制單元12。中央控制單元12將其接收到的模擬採樣值轉換成數字採樣 值後，換算成相應的交流電壓。之後，中央控制單元12判斷換算後的交流電壓是否大於預 設上限值或小於預設下限值，並在判斷換算後的交流電壓大於預設上限值或小於預設下限 值時，通過相序控制單元15控制上述三相電源停止向電力負載供電。當中央控制單元12 判斷換算後的交流電壓沒有大於預設上限值或小於預設下限值時，則不動作或者通過相序 控制單元15控制上述三相電源開始向電力負載供電。 另外，為了便於本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置還可以包 括連接中央控制單元12的第二輸出端的顯示單元16，顯示單元16可以顯示中央控制單元 12接收、存儲或處理後的任何數據。例如，中央控制單元12在將其接收到的模擬採樣值換 算成相應的交流電壓後，可以通過顯示單元16顯示；中央控制單元12可以顯示其接收到的 第一脈衝信號和/或第二脈衝信號、其計算得到的時間差、以及其判斷的三相電源向電力 負載供電的相序是否相反的結果等。此外，當中央控制單元12判斷沒有接收到相序檢測單 元11發送的第一脈衝信號和/或第二脈衝信號時，即判斷上述三相電源出現了缺相，此時， 也可以將該缺相的判斷結果通過顯示單元16顯示，以提示用戶及時作出處理。 圖2示出了圖1中相序檢測單元ll的具體電路，為了便於說明，僅示出了與本實 用新型實施例相關的部分。[0051] 相序檢測單元11具體包括第一光耦VT1，第二光耦VT2，第一光耦VT1中發光二極 管的陽極通過電阻R1連接三相電源的C相電壓輸出端，第一光耦VT1中發光二極體的陰極 連接三相電源的A相電壓輸出端，且第一光耦VT1中發光二極體的陽極和陰極之間並聯有 二極體D1，二極體D1的陽極連接第一光耦VT1中發光二極體的陰極；第二光耦VT2中發光 二極體的陽極通過電阻R2連接三相電源的A相電壓輸出端，第二光耦VT2中發光二極體的 陰極連接三相電源的B相電壓輸出端，且第二光耦VT2中發光二極體的陽極和陰極之間並 聯有二極體D2，二極體D2的陽極連接第二光耦VT2中發光二極體的陰極。第一光耦VT1中 光敏三極體的集電極作為相序檢測單元ll的供電端接收+5V的直流電壓，第一光耦VTl中 光敏三極體的發射極通過電阻R3連接三極體Ql的基極，三極體Ql的發射極接地，三極體 Ql的基極與地之間連接有電容C1，三極體Q1的集電極通過電阻R4連接相序檢測單元11 的供電端，三極體Q1的集電極同時連接中央控制單元12的一個第一輸入端；第二光耦VT2 中光敏三極體的集電極連接相序檢測單元11的供電端，第二光耦VT2中光敏三極體的發射 極通過電阻R5連接三極體Q2的基極，三極體Q2的發射極接地，三極體Q2的基極與地之間 連接有電容C2，三極體Q2的集電極通過電阻R6連接相序檢測單元11的供電端，三極體Q2 的集電極同時連接中央控制單元12的另一個第一輸入端。 其中，第一光耦VT1和第二光耦VT2選取LTV-816S，當電阻R3 二電阻R5 = 2K， 電阻R1 二電阻R2 = 150K時，其副邊電流IC = (5-0. 3_0. 7)/2K = 2mA，其原邊電流IF = 380/150K = 2. 53mA，通過查表可得LTV-816S在IF為2. 53mA時的電流傳輸比CTR為120 左右，當選取70%的降額時，120% *70%= 84%，而本實用新型實施例中，IC/IF = 79%， 小於84%，因此，第一光耦VT1和第二光耦VT2選取LTV-816S，電阻R3和電阻R5選取2K， 電阻Rl和電阻R2選取150K是合理的。 當相序檢測單元11對三相電源進行檢測時，如果A相電壓、B相電壓、C相電壓未 出現缺相且未出現相序相反，則在CA相電壓的正半周期內，第一光耦VT1中光敏三極體導 通，進而使得三極體Q1導通，三極體Q1的集電極為低電平信號，在CA相電壓的負半周期 內，第一光耦VT1中光敏三極體截止，進而使得三極體Q1截止，三極體Q1的集電極為高電 平信號，即是說，三極體Q1通過集電極向相序檢測單元11的一個第一輸入端輸入一佔空比 為50%的第一脈衝信號；同理，三極體Q2通過集電極向相序檢測單元11的另一個第一輸 入端輸入一佔空比為50%的第二脈衝信號。中央控制單元12計算該第一脈衝信號下降沿 時間與第二脈衝信號下降沿時間的時間差，並當該時間差接近其存儲的第一預設值時，即 認為該三相電源出現了相序相反；當該時間差接近其存儲的第二預設值時，即認為該三相 電源未出現相序相反。例如，對於我國50HZ工頻三相電源來說，第一脈衝信號和第二脈衝 信號的周期具體為20ms，當中央控制單元12計算該第一脈衝信號下降沿時間與第二脈衝 信號下降沿時間的時間差接近13. 3ms時，即第一預設值為13. 3ms時，認為該三相電源出現 了相序相反；當控制單元12計算該第一脈衝信號下降沿時間與第二脈衝信號下降沿時間 的時間差接近6. 6ms時，即第二預設值為6. 6ms時，認為該三相電源未出現相序相反。而當 中央控制單元12未接收到第一脈衝信號和/或第二脈衝信號時，即認為該三相電源出現了 缺相。 圖3示出了圖1中輔助源單元13的具體電路，為了便於說明，僅示出了與本實用 新型實施例相關的部分。
10[0055] 輔助源單元13包括第一整流單元132，其一個輸入端連接三相電源中的中性線端 子，第一整流單元132的另一個輸入端通過第一工頻降壓單元131連接三相電源中的A相 電壓輸出端，第一整流單元132的負輸出端接地，第一整流單元132的正輸出端和負輸出端 之間分別並聯電容C3和電容C4，第一整流單元132的正輸出端同時連接二極體D3的陽極， 二極體D3的陰極連接穩壓器ZD1的輸入端Vin，穩壓器ZD1的接地端GND接地，穩壓器ZD1 的輸出端Vout與地之間分別並聯電容C3和電容C6，穩壓器ZD1的輸出端Vout同時作為輔 助源單元13的一個輸出端連接相序控制單元15的供電端，並向相序控制單元15輸出+12V 的第一直流電壓。 為了避免A相缺相影響相序控制單元15的供電，本實用新型實施例提供的輔助源 單元13還可以包括第二整流單元134。第二整流單元134的一個輸入端連接三相電源中的 中性線端子，第一整流單元134的另一個輸入端通過第二工頻降壓單元133連接三相電源 中的B相電壓輸出端，第二整流單元134的負輸出端接地，第二整流單元134的正輸出端和 負輸出端之間分別並聯電容C9和電容C10，第二整流單元134的正輸出端同時連接二極體 D6的陽極，二極體D6的陰極接地。二極體D6的陰極同時連接二極體D3的陰極，即使得當 A相缺相時，輔助源單元13仍舊可以利用B相電壓提供相序控制單元15工作所需的電能。 為了進一步避免A相和B相的缺相對相序控制單元15的供電的影響，本實用新型 實施例提供的輔助源單元13還可以包括第三整流單元136。第三整流單元136的一個輸入 端連接三相電源中的中性線端子，第三整流單元136的另一個輸入端通過第三工頻降壓單 元135連接三相電源中的C相電壓輸出端，第三整流單元136的負輸出端接地，第三整流單 元136的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C11和電容C12，第三整流單元136的正輸 出端同時連接二極體D8的陽極，二極體D8的陰極接地。二極體D8的陰極同時連接二極體 D3的陰極，即使得當A相和B相缺相時，輔助源單元13仍舊可以利用C相電壓提供相序控 制單元15工作所需的電能。 另外，為了更直觀的提示用戶三相電源各相的缺相情況，本實用新型實施例中，第 一整流單元132的正輸出端連接發光二極體D4的陽極，發光二極體D4的陰極通過電阻R7 接地；第二整流單元134的正輸出端連接發光二極體D7的陽極，發光二極體D7的陰極通過 電阻R9接地；第三整流單元136的正輸出端連接發光二極體D9的陽極，發光二極體D9的 陰極通過電阻R10接地。 當輔助源單元13還進一步向相序檢測單元11進行供電時，輔助源單元13中，穩 壓器ZD1的輸出端Vout還連接穩壓器ZD2的輸入端Vin，穩壓器ZD2的接地端GND接地，穩 壓器ZD2的輸出端Vout與地之間分別並聯電容C7和電容C8，穩壓器管ZD2的輸出端Vout 同時作為輔助源單元13的另一輸出端連接相序檢測單元11的供電端，並向相序檢測單元 11輸出+5V的第二直流電壓。 此時，為了結合二極體D4可以判斷出穩壓器ZD1和穩壓器ZD2的工作狀態，本實 用新型實施例中，穩壓器ZD2的輸出端Vout還可以通過電阻R8連接發光二極體D5的陽極， 發光二極體D5的陰極接地。 更具體地，輔助源單元13工作時，第一工頻降壓單元131將A相電壓降壓成14V 交流電壓，第二工頻降壓單元133將B相電壓降壓成14V交流電壓，第三工頻降壓單元135 將C相電壓降壓成14V交流電壓。電容C3、電容C9和電容C11的容值均採用lmF。第一整流單元132、第二整流單元134和第三整流單元136分別選用800V/4A的整流橋GBL08E3， 這是由於工頻降壓單元的內阻很小，造成14V交流電在上電瞬間，產生較大的衝擊電流，根 據實測結果，該衝擊電流最大為IIA，持續時間約3ms，而整流橋GBL08E3的最大衝擊電流可 達150A，持續時間為8. 3ms，滿足要求。另外，穩壓器ZD1具體採用MC7812，穩壓器ZD2具體 採用MC7805，則14V交流電經整流濾波後的電壓最大值為14*1. 3*1. 414*0. 9 = 23. 18V，小 於穩壓器MC7812的最大輸入電壓25V，滿足要求。 圖4示出了圖1中電壓採集單元14的具體電路，為了便於說明，僅示出了與本實 用新型實施例相關的部分。 電壓採集單元14中，電阻Rll和電阻R14串聯於第一整流單元132的正輸出端和 地之間，且電阻Rll的一端連接第一整流單元132的正輸出端，電阻Rll的另一端同時通過 電容C13接地；電阻R12和電阻R15串聯於第二整流單元134的正輸出端和地之間，且電阻 R12的一端連接第二整流單元134的正輸出端，電阻R12的另一端同時通過電容C14接地； 電阻R13和電阻R16串聯於第三整流單元136的正輸出端和地之間，且電阻R13的一端連 接第三整流單元136的正輸出端，電阻R13的另一端同時通過電容C15接地。電阻Rll的 另一端、電阻R12的另一端以及電阻R13的另一端均分別連接中央控制單元12的第二輸入
端 電壓採集單元14在工作時，採樣經輔助源單元13整流濾波後的直流電壓，由於該
電壓通常為十幾伏，不能直接輸入作為中央控制單元12的晶片，需經過兩個分壓電阻分壓
後，降壓成5V以下，再送到中央控制單元12的第二輸入端。其中，電阻Rll、電阻R12以及
電阻R13均分別取值10K ;電阻R14、電阻R15以及電阻R16均分別取值4. 2K。 圖5示出了圖1中相序控制單元15的具體電路，為了便於說明，僅示出了與本實
用新型實施例相關的部分。 本實用新型實施例中的相序控制單元15是通過控制連接在三相電源的電壓輸出 端和電力負載之間的接觸器的通斷，來實現對電力負載通電與否，以及三相電源供電相序 的調整的。具體地，相序控制單元15包括分別連接於三相電源的三個電壓輸出端與電力負 載相應埠之間的三個第一接觸器，分別連接於三相電源的三個電壓輸出端與電力負載相 應埠之間的三個第二接觸器，三個第一接觸器的結構及與其它電路的連接關係均相同， 三個第二接觸器的結構及與其它電路的連接關係均相同，為了便於理解，圖5中僅示出了 一個第一接觸器151和一個第二接觸器152。 第一接觸器151的線圈兩端與繼電器J1的開關並聯，繼電器J1的線圈的一端作 為相序檢測單元11的供電端連接輔助源單元13的另一輸出端，繼電器J1的線圈的另一端 連接三極體Q3的集電極，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的基極通過電阻R17連接中 央控制單元12的一個第一輸出端，電阻R17的與中央控制單元12的一個第一輸出端相連 的一端同時通過電阻R18接地。第二接觸器152的線圈兩端與繼電器J2的開關並聯，繼電 器J2的線圈的一端作為相序檢測單元11的供電端連接輔助源單元13的另一輸出端，繼電 器J2的線圈的另一端連接三極體Q4的集電極，三極體Q4的發射極接地，三極體Q4的基極 通過電阻R19連接中央控制單元12的另一個第一輸出端，電阻R19的與中央控制單元12 的另一個第一輸出端相連的一端同時通過電阻R20接地。 為了避免繼電器Jl和繼電器J2的線圈在斷電時生成的感應電壓的幹擾，本實用新型實施例中，繼電器Jl的線圈兩端並聯連接二極體DIO， 二極體D10的陰極連接繼電器 Jl的線圈的與輔助源單元13另一輸出端連接的一端。繼電器J2的線圈的兩端並聯連接二 極管Dll，二極體Dll的陰極連接繼電器J2的線圈的與輔助源單元13的另一輸出端連接的
丄山i而。 當中央控制單元12判斷三相電源未出現相序相反時，中央控制單元12通過一個 第一輸出端輸出預定次序的高電平信號作為控制信號，該高電平信號通過控制三個三極體 Q3的導通次序，繼而控制三個第一接觸器151的開關的閉合次序，以控制三相電源以正常 的相序向電力負載供電。當中央控制單元12判斷三相電源出現相序相反時，中央控制單元 12通過另一個第一輸出端輸出預定次序的高電平信號作為相序調整信號，該高電平信號通 過控制三個三極體Q4的導通次序，繼而控制三個第二接觸器152的開關的閉合次序，以使 得三相電源以調整後的相序向電力負載供電。 由於三相電源進線端在雷擊或接通斷開大負載時容易產生浪湧電壓，造成對電力 負載的損壞，為此，本實用新型實施例提供了對電力負載進行保護的浪湧保護單元，如圖6 示出了本實用新型實施例提供的電力負載的三相電源保護裝置中浪湧保護單元的電路，為 了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。 該浪湧保護單元具體包括串聯於A相電壓輸出端與保護線之間的保險絲Fl和壓 敏電阻RV4，串聯於B相電壓輸出端與保護線之間的保險絲F2和壓敏電阻RV6，串聯於C相 電壓輸出端與保護線之間的保險絲F2和壓敏電阻RV6。其中，保險絲F2的一端連接A相電 壓輸出端，保險絲F2的一端連接B相電壓輸出端，保險絲F3的一端連接C相電壓輸出端。 該浪湧保護單元具體還包括連接於保險絲F1的另一端和保險絲F2的另一端之間的壓敏電 阻RV1，連接於保險絲F2的另一端和保險絲F3的另一端之間的壓敏電阻RV2，連接於保險 絲F1的另一端和保險絲F3的另一端之間的壓敏電阻RV3。此外，該浪湧保護單元具體還可 以進一步包括串聯於中性線輸出端和保護線之間的保險絲F4和壓敏電阻RV7。 其中，由於在三相進線端的峰值電壓為380*1. 31*1. 414 = 698V，各相之間的電壓 為220*1. 3*1. 414二404V，因此，壓敏電阻RV1、壓敏電阻RV2和壓敏電阻RV3分別採用820V 的壓敏電阻，壓敏電阻RV4、壓敏電阻RV5和壓敏電阻RV6分別採用620V的壓敏電阻，壓敏 電阻RV7採用421V的壓敏電阻。雷擊實驗表明，該電路能夠承受1. 2/50uS+8/20uS的混合 波的能力6KV/3KA。 本實用新型實施例採用相序檢測單元及中央控制單元來檢測向電力負載供電的 三相電源的相序，並在檢測到該三相電源出現相序相反時，通過相序控制單元來控制調整 該三相電源向電力負載供電的相序，避免了用戶的手動調整，節省了人力財力；再有，還可 以通過輔助源單元向相序檢測單元和/或相序控制單元提供內部電源；再有，還可以通過 電壓採集單元獲取輔助源單元整流後的直流電，並由中央控制單元根據該直流電換算成交 流電，並通過顯示單元顯示，該顯示單元還同時顯示中央控制單元接收、存儲或處理後的任 何數據，方便了用戶的使用。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護範圍之內。
1權利要求一種電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述裝置包括存儲第一預設值的中央控制單元；連接於三相電源的電壓輸出端以及所述中央控制單元的第一輸入端之間的相序檢測單元，所述相序檢測單元根據所述三相電源產生第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，並將所述第一脈衝信號和/或第二脈衝信號發送給所述中央控制單元，所述中央控制單元判斷是否接收到所述相序檢測單元發送的第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，當所述中央控制單元判斷接收到所述相序檢測單元發送的第一脈衝信號和第二脈衝信號時，計算所述第一脈衝信號下降沿時間與所述第二脈衝信號下降沿時間的時間差；以及連接於所述中央控制單元的第一輸出端和電力負載的供電端子之間的相序控制單元，所述中央控制單元在所述時間差接近所述第一預設值時，通過所述中央控制單元的第一輸出端向所述相序控制單元輸出相序調整信號，所述相序控制單元根據所述相序調整信號，調整所述三相電源向電力負載供電的相序。
2. 如權利要求1所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 輔助源單元，所述輔助源單元的輸入端連接所述三相電源的電壓輸出端，所述輔助源單元 的一個輸出端連接所述相序控制單元的供電端；所述輔助源單元對所述三相電源輸出的交流電進行工頻降壓處理，並將所述工頻降壓 處理後的交流電整流成直流電後，穩壓成所述相序控制單元工作所需的第一直流電壓，之 後採用所述第一直流電壓向所述相序控制單元供電。
3. 如權利要求2所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述輔助源單元的另一輸出端連接所述相序檢測單元的供電端；所述輔助源單元將所述第一直流電壓繼續穩壓成所述相序檢測單元工作所需的第二 直流電壓後採用所述第二直流電壓向所述相序檢測單元供電。
4. 如權利要求3所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 輸入端連接所述輔助源單元，輸出端連接所述中央控制單元的第二輸入端的電壓採集單 元；所述電壓採集單元獲取所述輔助源單元整流後的直流電，並將所述直流電降壓處理成 模擬採樣值後輸出給所述中央控制單元，所述中央控制單元將其接收到的模擬採樣值轉換 成數字採樣值後，換算成相應的交流電壓，之後，所述中央控制單元判斷換算後的所述交流 電壓是否大於預設上限值或小於預設下限值，並在判斷換算後的所述交流電壓大於預設上 限值或小於預設下限值時，通過所述相序控制單元控制所述三相電源停止向所述電力負載 供電。
5. 如權利要求4所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述相序檢測單 元具體包括第一光耦VT1，第二光耦VT2，第一光耦VT1中發光二極體的陽極通過電阻Rl連 接所述三相電源的C相電壓輸出端，第一光耦VT1中發光二極體的陰極連接所述三相電源 的A相電壓輸出端，且第一光耦VT1中發光二極體的陽極和陰極之間並聯有二極體D1，二極 管D1的陽極連接第一光耦VT1中發光二極體的陰極；第二光耦VT2中發光二極體的陽極通 過電阻R2連接所述三相電源的A相電壓輸出端，第二光耦VT2中發光二極體的陰極連接所 述三相電源的B相電壓輸出端，且第二光耦VT2中發光二極體的陽極和陰極之間並聯有二 極管D2，二極體D2的陽極連接第二光耦VT2中發光二極體的陰極；第一光耦VT1中光敏三極體的集電極作為所述相序檢測單元的供電端接收+5V的直流 電壓，第一光耦VT1中光敏三極體的發射極通過電阻R3連接三極體Q1的基極，三極體Q1 的發射極接地，三極體Q1的基極與地之間連接有電容C1，三極體Q1的集電極通過電阻R4 連接相序檢測單元(11)的供電端，三極體Q1的集電極同時連接所述中央控制單元的一個 第一輸入端；第二光耦VT2中光敏三極體的集電極連接所述相序檢測單元的供電端，第二 光耦VT2中光敏三極體的發射極通過電阻R5連接三極體Q2的基極，三極體Q2的發射極接 地，三極體Q2的基極與地之間連接有電容C2，三極體Q2的集電極通過電阻R6連接相序檢 測單元(11)的供電端，三極體Q2的集電極同時連接所述中央控制單元的另一個第一輸入丄山順。
6. 如權利要求5所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述輔助源單元包括第一工頻降壓單元； 第二工頻降壓單元； 第三工頻降壓單元；第一整流單元，其一個輸入端連接所述三相電源中的中性線端子，其另一個輸入端通 過所述第一工頻降壓單元連接所述三相電源中的A相電壓輸出端，所述第一整流單元的負 輸出端接地，所述第一整流單元的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C3和電容C4，所 述第一整流單元的正輸出端同時連接二極體D3的陽極，二極體D3的陰極連接穩壓器ZD1 的輸入端，穩壓器ZD1的接地端接地，穩壓器ZD1的輸出端與地之間分別並聯電容C3和電 容C6，穩壓器ZD1的輸出端同時作為所述輔助源單元的一個輸出端連接所述相序控制單元 的供電端，並向所述相序控制單元輸出+12V的第一直流電壓；第二整流單元，其一個輸入端連接所述三相電源中的中性線端子，其另一個輸入端通 過所述第二工頻降壓單元連接所述三相電源中的B相電壓輸出端，所述第二整流單元的負 輸出端接地，所述第二整流單元的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C9和電容CIO， 所述第二整流單元的正輸出端同時連接二極體D6的陽極，二極體D6的陰極接地，二極體D6 的陰極同時連接二極體D3的陰極；第三整流單元，其一個輸入端連接三相電源中的中性線端子，其另一個輸入端通過所 述第三工頻降壓單元連接所述三相電源中的C相電壓輸出端，所述第三整流單元的負輸出 端接地，所述第三整流單元的正輸出端和負輸出端之間分別並聯電容C11和電容C12，所述 第三整流單元的正輸出端同時連接二極體D8的陽極，二極體D8的陰極接地，二極體D8的 陰極同時連接二極體D3的陰極。
7. 如權利要求6所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，穩壓器ZD1的輸出 端還連接穩壓器ZD2的輸入端，穩壓器ZD2的接地端接地，穩壓器ZD2的輸出端與地之間分 別並聯電容C7和電容C8，穩壓器管ZD2的輸出端同時作為所述輔助源單元的另一輸出端連 接所述相序檢測單元的供電端，並向所述相序檢測單元輸出+5V的第二直流電壓；穩壓器 ZD2的輸出端通過電阻R8連接發光二極體D5的陽極，發光二極體D5的陰極接地。
8. 如權利要求7所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述電壓採集單 元具體包括串聯於所述第一整流單元的正輸出端和地之間的電阻R11和電阻R14，且電阻R11的一端連接所述第一整流單元的正輸出端，電阻Rll的另一端同時通過電容C13接地；串聯於所述第二整流單元的正輸出端和地之間的電阻R12和電阻R15，且電阻R12的一端連接所述第二整流單元的正輸出端，電阻R12的另一端同時通過電容C14接地；串聯於所述第三整流單元的正輸出端和地之間的電阻R13和電阻R16，且電阻R13的一端連接所述第三整流單元的正輸出端，電阻R13的另一端同時通過電容C15接地；電阻Rll的另一端、電阻R12的另一端以及電阻R13的另一端均分別連接所述中央控制單元的第二輸入端。
9. 如權利要求8所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述相序控制單元包括分別連接於所述三相電源的三個電壓輸出端與所述電力負載相應埠之間的三個第一接觸器，以及分別連接於所述三相電源的三個電壓輸出端與所述電力負載相應埠之間的三個第二接觸器；所述第一接觸器的線圈兩端與繼電器Jl的開關並聯，繼電器Jl的線圈的一端作為所述相序檢測單元的供電端連接所述輔助源單元的另一輸出端，繼電器J1的線圈的另一端連接三極體Q3的集電極，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的基極通過電阻R17連接所述中央控制單元的一個第一輸出端，電阻R17的與所述中央控制單元的一個第一輸出端相連的一端同時通過電阻R18接地；所述第二接觸器的線圈兩端與繼電器J2的開關並聯，繼電器J2的線圈的一端作為所述相序檢測單元的供電端連接所述輔助源單元的另一輸出端，繼電器J2的線圈的另一端連接三極體Q4的集電極，三極體Q4的發射極接地，三極體Q4的基極通過電阻R19連接所述中央控制單元的另一個第一輸出端，電阻R19的與所述中央控制單元的另一個第一輸出端相連的一端同時通過電阻R20接地。
10. 如權利要求9所述的電力負載的三相電源保護裝置，其特徵在於，所述浪湧保護單元具體包括串聯於A相電壓輸出端與保護線之間的保險絲Fl和壓敏電阻RV4，串聯於B相電壓輸出端與保護線之間的保險絲F2和壓敏電阻RV6，串聯於C相電壓輸出端與保護線之間的保險絲F2和壓敏電阻RV6 ;保險絲F2的一端連接A相電壓輸出端，保險絲F2的一端連接B相電壓輸出端，保險絲F3的一端連接C相電壓輸出端；所述浪湧保護單元還包括連接於保險絲F1的另一端和保險絲F2的另一端之間的壓敏電阻RV1，連接於保險絲F2的另一端和保險絲F3的另一端之間的壓敏電阻RV2，連接於保險絲F1的另一端和保險絲F3的另一端之間的壓敏電阻RV3，以及串聯於中性線輸出端和保護線之間的保險絲F4和壓敏電阻RV7。
專利摘要本實用新型適用於電力電子技術領域，提供了一種電力負載的三相電源保護裝置，包括中央控制單元；相序檢測單元，根據三相電源產生第一脈衝信號和/或第二脈衝信號，並將第一脈衝信號和/或第二脈衝信號發送給中央控制單元，當中央控制單元判斷接收到相序檢測單元發送的第一脈衝信號和第二脈衝信號時，計算第一脈衝信號下降沿時間與第二脈衝信號下降沿時間的時間差；相序控制單元，在時間差接近第一預設值時，通過中央控制單元向相序控制單元輸出相序調整信號，相序控制單元根據所述相序調整信號，調整三相電源向電力負載供電的相序，本裝置的使用免除了用戶的手動調整，保證了相序調整操作的可靠性和及時性，節省了人力財力。
文檔編號H02H3/20GK201541118SQ200920205940
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月19日 優先權日2009年10月19日
發明者周羅軍, 申大力, 竺和興, 鍾凱艦 申請人:鍾凱艦;申大力;周羅軍