三相缺相檢測電路及電氣設備的製作方法

2023-06-10 23:03:46 2

本實用新型涉及缺相保護技術領域，特別涉及一種三相缺相檢測電路及電氣設備。

背景技術：

現有的缺相保護電路通常採用分壓方式進行檢測，在實際運行時，電網電壓波動、線路負載類型及連接方式等都會對三相缺相檢測電路造成幹擾，有時這些幹擾會造成三相缺相檢測電路誤觸發保護或者漏保護。而且現有的缺相保護電路使用的電子元器件較多，結構複雜，生產成本較高。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的是提供一種三相缺相檢測電路，旨在提高三相缺相檢測電路的抗幹擾能力並降低硬體成本。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種三相缺相檢測電路，包括缺相檢測模塊、光耦隔離模塊及封波控制模塊；所述缺相檢測模塊的第一檢測端、第二檢測端、及第三檢測端分別連接至三相電源的三相，缺相檢測模塊的輸出端與所述光耦隔離模塊的輸入端連接，所述光耦隔離模塊的輸出端與所述封波控制模塊的輸入端連接，封波控制模塊的輸出端與控制器連接，其中所述缺相檢測模塊為強電側，所述封波控制模塊為弱電側，

所述缺相檢測模塊，檢測三相電源的工作狀態，並將檢測到的狀態信號輸出至光耦隔離模塊；

所述光耦隔離模塊，將強電側的狀態信號耦合至弱電側；

所述封波控制模塊，根據狀態信號，在檢測到三相缺相時輸出缺相保護信號至所述控制器。

優選地，所述光耦隔離模塊包括第一光耦及第二光耦；所述第一光耦和所述第二光耦均包括控制輸入端、控制輸出端、執行輸入端及執行輸出端；其中，

所述第一光耦的控制輸入端及控制輸出端均與所述缺相檢測模塊連接，所述第一光耦的執行輸出端及執行輸入端均與封波控制模塊連接；

所述第二光耦的控制輸入端及控制輸出端均與所述缺相檢測模塊連接，所述第二光耦的執行輸出端及執行輸入端均與封波控制模塊連接。

優選地，所述缺相檢測模塊包括第一二極體、第二二極體、第一瞬態抑制二極體、第二瞬態抑制二極體、第三瞬態抑制二極體、及第四瞬態抑制二極體；其中，

所述第一二極體的陰極與三相電源的一相連接，所述第一二極體的陽極與所述第一光耦的控制輸出端連接，所述第一光耦的控制輸入端與所述第一瞬態抑制二極體的陽極連接，所述第一瞬態抑制二極體陰極與所述第二瞬態抑制二極體的陽極連接，所述第二瞬態抑制二極體的陰極與所述第三瞬態抑制二極體陽極連接，所述第三瞬態抑制二極體的陰極與所述第四瞬態抑制二極體的陽極連接，所述第四瞬態抑制二極體的陰極與所述第二光耦的控制輸出端連接；所述第二瞬態抑制二極體的陰極和所述第三瞬態抑制二極體的陽極的公共端點與三相電源的另一相連接；所述第二光耦的控制輸入端與所述第二二極體的陰極連接，所述第二二極體的陽極與三相電源的剩餘一相連接。

優選地，所述缺相檢測模塊還包括第一電阻、第二電阻、第一電容、及第二電容；其中，

所述第一電阻的第一端與所述第一二極體的陽極連接，所述第一電阻的第二端與所述第一光耦的控制輸出端連接；所述第二電阻的第一端與所述第二二極體的陰極連接，所述第二電阻的第二端與所述第二光耦的控制輸入端連接；

所述缺相檢測模塊還包括第一電容及第二電容，所述第一電容並聯於所述第一光耦的控制輸入端和控制輸出端之間；所述第二電容並聯於所述第二光耦的控制輸入端和控制輸出端之間。

優選地，所述缺相檢測模塊還包括保險絲，所述保險絲的第一端與所述第二瞬態抑制二極體的陰極和所述第三瞬態抑制二極體的陽極的公共端點連接，所述保險絲的另一端與所述電源的一相連接。

優選地，所述封波控制模塊包括第一電源、第二電源、第三二極體、第四二極體、第一三極體、第三電阻及第四電阻；其中，

所述第一電源與所述第三二極體的陽極連接，所述第三二極體的陰極與所述第一三極體的基極連接，所述第三二極體的陽極還與所述光耦隔離模塊連接；

所述第二電源與所述第三電阻的第一端連接，所述第三電阻的第二端與所述第四電阻的第一端連接，所述第四電阻的第二端與所述控制器連接；

所述第一電源還與所述第四二極體的陽極連接，所述第四二極體的陰極與所述第一三極體的基極連接，所述第四二極體的陽極還與所述光耦隔離模塊連接；所述第一三極體的發射極接地，所述第一三極體的集電極與所述第四電阻的第二端連接。

優選地，所述封波控制模塊還包括第五電阻及第三電容；所述第五電阻的第一端與所述第一三極體的基極連接，所述第五電阻的第二端接地，所述第三電容的第一端與所述第一三極體的基極連接，所述第三電容的第二端接地。

優選地，所述封波控制模塊還包括第四電容、第五電容、第六電阻及第七電阻；所述第六電阻的第一端與所述第一電源連接，所述第六電阻的第二端與所述第三二極體的陽極連接，所述第四電容的第一端與所述第三二極體的陽極連接，所述第四電容的第二端接地；所述第七電阻的第一端與所述第一電源連接，所述第七電阻的第二端與所述第四二極體的陽極連接，所述第五電容的第一端與所述第四二極體的陽極連接，所述第五電容的第二端接地。

優選地，所述封波控制模塊還包括第五瞬態抑制二極體、第六瞬態抑制二極體及第一發光二極體；所述第五瞬態抑制二極體的陽極與所述第一三極體的基極連接，所述第五瞬態抑制二極體的陰極與所述第三二極體的陰極連接；所述第一發光二極體的陽極與所述第三電阻的第二端連接，所述第一發光二極體的陰極與所述第四電阻的第一端連接；所述第六瞬態抑制二極體的陰極與所述第四電阻的第二端連接，所述第六瞬態抑制二極體的陽極與所述控制器連接。

本實用新型還一種電氣設備，所述電氣設備包括如上所述的三相缺相檢測電路，所述三相缺相檢測電路包括缺相檢測模塊、光耦隔離模塊及封波控制模塊；所述缺相檢測模塊的第一檢測端、第二檢測端、及第三檢測端分別連接至三相電源的三相，缺相檢測模塊的輸出端與所述光耦隔離模塊的輸入端連接，所述光耦隔離模塊的輸出端與所述封波控制模塊的輸入端連接，封波控制模塊的輸出端與控制器連接，其中所述缺相檢測模塊為強電側，所述封波控制模塊為弱電側；所述缺相檢測模塊，檢測三相電源的工作狀態，並將檢測到的狀態信號輸出至光耦隔離模塊；所述光耦隔離模塊，將強電側的狀態信號耦合至弱電側；所述封波控制模塊，根據狀態信號，在檢測到三相缺相時輸出缺相保護信號至所述控制器。

本實用新型技術方案通過設置缺相檢測模塊、光耦隔離模塊及封波控制模塊，形成了一種三相缺相檢測電路。缺相檢測模塊的第一檢測端、第二檢測端及第三檢測端直接與三相電源的三相連接，在三相電源的其中一相或兩相出現故障時，缺相檢測模塊將對應狀態信號輸出至光耦隔離模塊，通過光耦隔離模塊耦合至封波控制模塊，實現強電和弱電的隔離，提高了抗幹擾能力；封波控制模塊根據狀態信號輸出缺相保護信號至控制器，實現了對三相缺相的檢測，本實用新型技術方案結構簡單，成本較低，同時具有較好的抗幹擾能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型三相缺相檢測電路一實施例的功能模塊圖；

圖2為本實用新型三相缺相檢測電路一實施例的結構示意圖。

附圖標號說明：

本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要說明，本實用新型實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、後……)僅用於解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本實用新型中涉及「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本實用新型要求的保護範圍之內。

本實用新型提出一種三相缺相檢測電路。

參照圖1，在本實用新型實施例中，該三相缺相檢測電路包括缺相檢測模塊100、光耦隔離模塊200及封波控制模塊300；所述缺相檢測模塊100的第一檢測端、第二檢測端、及第三檢測端分別連接至三相電源的三相，缺相檢測模塊100的輸出端與所述光耦隔離模塊200的輸入端連接，所述光耦隔離模塊200的輸出端與所述封波控制模塊300的輸入端連接，封波控制模塊300的輸出端與控制器連接，其中所述缺相檢測模塊100為強電側，所述封波控制模塊300為弱電側。

所述缺相檢測模塊100，檢測三相電源的工作狀態，並將檢測到的狀態信號輸出至光耦隔離模塊200；所述光耦隔離模塊200，將強電側的狀態信號耦合至弱電側；所述封波控制模塊300，根據狀態信號，在檢測到三相缺相時輸出缺相保護信號至所述控制器。

需要說明的是，本實施例中，該三相缺相檢測電路應用於一種逆變焊機中。該逆變焊機中包括有上述的控制器，該控制器用於控制逆變焊機中主功率電路輸出功率大小，具體是通過輸出PWM波來控制。本實施例中該控制器採用晶片SG3525實現，在三相電源出現缺相故障時，封波控制模塊300輸出缺相保護信號到晶片的相關引腳，控制晶片停止輸出PWM波，從而對逆變焊機進行保護。

本實用新型技術方案通過設置缺相檢測模塊100、光耦隔離模塊200及封波控制模塊300，形成了一種三相缺相檢測電路。缺相檢測模塊100的第一檢測端、第二檢測端及第三檢測端直接與三相電源的三相連接，在電源的其中一相或兩相出現故障時，缺相檢測模塊100將對應狀態信號輸出至光耦隔離模塊200，通過光耦隔離模塊200耦合至封波控制模塊300，實現強電和弱電的隔離，提高了抗幹擾能力；封波控制模塊300根據狀態信號輸出缺相保護信號至控制器，實現了對三相缺相的檢測，本實用新型技術方案結構簡單，成本較低，同時具有較好的抗幹擾能力。

具體地，所述光耦隔離模塊200包括第一光耦U1及第二光耦U2；所述第一光耦U1和所述第二光耦U2均包括控制輸入端、控制輸出端、執行輸入端及執行輸出端；其中，

所述第一光耦U1的控制輸入端及控制輸出端均與所述缺相檢測模塊100連接，所述第一光耦U1的執行輸出端及執行輸入端均與封波控制模塊300連接；

所述第二光耦U2的控制輸入端及控制輸出端均與所述缺相檢測模塊100連接，所述第二光耦U2的執行輸出端及執行輸入端均與封波控制模塊300連接。

其中，光耦具有發光二極體的一側為控制側，具有光敏半導體的一側為執行側。

具體地，所述缺相檢測模塊100包括第一二極體D1、第二二極體D2、第一瞬態抑制二極體TVS1、第二瞬態抑制二極體TVS2、第三瞬態抑制二極體TVS3、及第四瞬態抑制二極體TVS4；其中，所述第一二極體D1的陰極與三相電源的一相連接，所述第一二極體D1的陽極與所述第一光耦U1的控制輸出端連接，所述第一光耦U1的控制輸入端與所述第一瞬態抑制二極體TVS1的陽極連接，所述第一瞬態抑制二極體TVS1陰極與所述第二瞬態抑制二極體TVS2的陽極連接，所述第二瞬態抑制二極體TVS2的陰極與所述第三瞬態抑制二極體TVS3陽極連接，所述第三瞬態抑制二極體的陰極與所述第四瞬態抑制二極體TVS4的陽極連接，所述第四瞬態抑制二極體TVS4的陰極與所述第二光耦U2的控制輸出端連接；所述第二瞬態抑制二極體TVS2的陰極和所述第三瞬態抑制二極體TVS3的陽極的公共端點與三相電源的另一相連接；所述第二光耦U2的控制輸入端與所述第二二極體D2的陰極連接，所述第二二極體D2的陽極與三相電源的剩餘一相連接。

需要說明的是，三相電L1、L2及L3正常的時候，第一瞬態抑制二極體TVS1、第二瞬態抑制二極體TVS2、第三瞬態抑制二極體TVS3、及第四瞬態抑制二極體TVS4均被擊穿，第一光耦U1和第二光耦U2的的控制側通過電流，第一光耦U1及第二光耦U2的執行側導通發光。

進一步地，所述缺相檢測模塊100還包括第一電阻R1及第二電阻R2；所述第一電阻R1的第一端與所述第一二極體D1的陽極連接，所述第一電阻R1的第二端與所述第一光耦U1的控制輸出端連接；所述第二電阻R2的第一端與所述第二二極體D2的陰極連接，所述第二電阻R2的第二端與所述第二光耦U2的控制輸入端連接。其中第一電阻R1及第二電阻R2為限流電阻。

進一步地，所述缺相檢測模塊100還包括第一電容C1及第二電容C2，所述第一電容C1並聯於所述第一光耦U1的控制輸入端和控制輸出端之間；所述第二電容C2並聯於所述第二光耦U2的控制輸入端和控制輸出端之間。第一電容C1及第二電容C2用於濾波穩壓，使得第一光耦U1和第二光耦U2控制側流過的電流穩定。

進一步地，所述缺相檢測模塊100還包括保險絲FU，所述保險絲FU的第一端與所述第二瞬態抑制二極體TVS2的陰極和所述第三瞬態抑制二極體TVS3的陽極的公共端點連接，所述保險絲FU的另一端與三相電源的一相連接。在三相電源電流過大時，保險絲FU熔斷，防止三相缺相檢測電路因電流過大而燒壞。

進一步地，所述封波控制模塊300包括第一電源VCC1、第二電源VCC2、第三二極體D3、第四二極體D4、第一三極體Q1、第三電阻R3及第四電阻R4；本實施例中，第一電源VCC1的電壓為12V(伏特)，第二電源VCC2的電壓為24V，其中，

所述第一電源VCC1與所述第三二極體D3的陽極連接，所述第三二極體D3的陰極與所述第一三極體Q1的基極連接，所述第三二極體D3的陽極還與所述光耦隔離模塊200連接；所述第二電源VCC2與所述第三電阻R3的第一端連接，所述第三電阻R3的第二端與所述第四電阻R4的第一端連接，所述第四電阻R4的第二端與所述控制器連接；所述第一電源VCC1還與所述第四二極體D4的陽極連接，所述第四二極體D4的陰極與所述第一三極體Q1的基極連接，所述第四二極體D4的陽極還與所述光耦隔離模塊200連接；所述第一三極體Q1的發射極接地，所述第一三極體Q1的集電極與所述第四電阻R4的第二端連接。

需要說明的是，三相電源正常時，在第一光耦U1和第二光耦U2的控制側均有電流流過時，第一光耦U1和第二光耦U2的執行側也有電流流過，第一電源VCC1輸出電壓被拉低，此時第一三極體Q1不導通，控制器的相關引腳電平仍為高電平，控制器正常發出PWM波。

在三相電源缺相時，第一瞬態抑制二極體TVS1和第二瞬態抑制二極體TVS2未被擊穿，和/或者第三瞬態抑制二極體TVS3和及第四瞬態抑制二極體TVS4未被擊穿。第一光耦U1和第二光耦U2至少有一個停止工作，此時第一電源VCC1電壓可以達到第一三極體Q1的基極，第一三極體Q1導通，第二電源VCC2輸出電壓被拉低，因此控制器的相關引腳電平被拉低，控制器停止發出PWM波，開啟缺相保護。

進一步地，所述封波控制模塊300還包括第五電阻R5及第三電容C3；所述第五電阻R5的第一端與所述第一三極體Q1的基極連接，所述第五電阻R5的第二端接地，所述第三電容C3的第一端與所述第一三極體Q1的基極連接，所述第三電容C3的第二端接地。第五電容和第三電容C3構成RC濾波電路，用於穩定第一三極體Q1的基極電壓，防止第一三極體Q1受幹擾誤導通。

進一步地，所述封波控制模塊300還包括第四電容C4、第五電容C5、第六電阻R6及第七電阻R7；所述第六電阻R6的第一端與所述第一電源VCC1連接，所述第六電阻R6的第二端與所述第三二極體D3的陽極連接，所述第四電容C4的第一端與所述第三二極體D3的陽極連接，所述第四電容C4的第二端接地；所述第七電阻R7的第一端與所述第一電源VCC1連接，所述第七電阻R7的第二端與所述第四二極體D4的陽極連接，所述第五電容C5的第一端與所述第四二極體D4的陽極連接，所述第五電容C5的第二端接地。第四電容C4及第五電容C5用於濾波穩壓，第六電阻R6及第七電阻R7用於進行限流。

進一步地，所述封波控制模塊300還包括第五瞬態抑制二極體TVS5、第六瞬態抑制二極體TVS6及第一發光二極體LED1；所述第五瞬態抑制二極體TVS5的陽極與所述第一三極體Q1的基極連接，所述第五瞬態抑制二極體TVS5的陰極與所述第三二極體D3的陰極連接；所述第一發光二極體LED1的陽極與所述第三電阻R3的第二端連接，所述第一發光二極體LED1的陰極與所述第四電阻R4的第一端連接；所述第六瞬態抑制二極體TVS6的陰極與所述第四電阻R4的第二端連接，所述第六瞬態抑制二極體TVS6的陽極與所述控制器連接。第五瞬態抑制二極體TVS5用於進一步防止外部幹擾導致三極體誤導通。第六瞬態抑制二極體TVS6用於第二電源VCC2開啟時，當輸出電壓上升到第六瞬態抑制二極體TVS6的擊穿電壓時，才給控制器輸出電壓，防止低電壓導致控制器誤保護。第一發光二極體LED1則用於在控制器停止發出PWM波時發出警示信號，起到提醒的作用。

本實用新型技術方案採用瞬態抑制二極體判斷電壓高低來檢測缺相，反應靈敏；採用光耦隔離強電和弱電迴路，穩定可靠；通過控制控制器停止發出PWM波實現缺相保護功能，保護徹底。同時該電路結構簡單，成本較低。

本實用新型還提出一種電氣設備，該電氣設備包括如上所述的三相缺相電路，該三相缺相電路的具體結構參照上述實施例，由於本電氣設備採用了上述所有實施例的全部技術方案，因此至少具有上述實施例的技術方案所帶來的所有有益效果，在此不再一一贅述。

該電氣設備可以是逆變焊機、逆變切割設備等。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是在本實用新型的發明構思下，利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本實用新型的專利保護範圍內。