檢測單相及三相電源相位異常的通用電路和算法

楊潔　石靖峰

摘要：三相電源缺相、逆相，因其直接影響產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，在很多電氣產(chǎn)品中都進(jìn)行了檢測。但是單相電源火線零線接反的檢測通常被忽視了，這樣會給控制電路板和檢修人員帶來很大的安全隱患。本文詳細(xì)介紹了一種既可以檢測三相電源異常也可以檢測單相電源異常的通用電路和算法。

關(guān)鍵詞：三相缺相逆相 火線零線接反 電源檢測 光藕 中斷

導(dǎo)言

目前作者檢索到的關(guān)于相位檢測的文獻(xiàn)中都是只研究三相缺相、逆相檢測，沒有兼顧單相電源的檢測。而且，很多檢測方法都是用分壓電阻采集信號，然后通過邏輯器件處理。這種處理方法不但電路發(fā)熱大，可靠性低，而且成本較高。

本文介紹的方法，沿用了日立空調(diào)三相缺相逆相的檢測電路，通過研究和實驗本人對其進(jìn)行了算法和軟件的研究與開發(fā)，并且增加了原來沒有的單相電源檢測功能。對于同一系列但不同型號產(chǎn)品間只是供電形式不同的電氣產(chǎn)品，通常共用電路板的情況下應(yīng)用此方法可以很好的解決。這時本文介紹的方法會有很好的應(yīng)用前景。

后面的第2節(jié)介紹單相電源火線零線接反檢測;第3節(jié)介紹三相電源缺相的檢測;第4節(jié)介紹三相電源逆相的檢測;第5、6節(jié)分別是討論與結(jié)論。

1單相電源火線零線接反檢測

其基本設(shè)計思路是：在單相供電時，單相電從Ll和N端子接入，第一條相位檢測支路的輸出端INT1與單片機(jī)的其中一個中斷引腳相連接，作為單片機(jī)的第一中斷源;第二條相位檢測支路的輸出端INT2與單片機(jī)的另一個中斷引腳相連接，作為單片機(jī)的第二中斷源;兩條相位檢測支路的電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)配置相同。

當(dāng)單相供電正接，即Ll端子接入火線、N端子接人零線時，L2端子與L3端子之間的電壓為零線與地線之間的電壓，這個電壓較低，一般在2.6V左右，經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R03、R04、R07、R08和穩(wěn)壓二極管ZD03或ZD04分壓處理后，施加到光耦PC2發(fā)光二極管兩端的壓降很低，一般在O.lV左右，由于小于光耦PC2的0.7V閾值電壓，因此光耦電路PC2不導(dǎo)通，通過輸出端INT2輸出的電信號恒為高電平，沒有脈沖，參見圖2所示波形圖。當(dāng)單相供電反接，即Ll端子連接零線，N端子連接火線時，由于L2通過配線與N端子連接，即通過L2接入火線，則L2與L3之間的電壓差為單相交流電源電壓，最大值為，此時通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R03、R04、R07、R08和穩(wěn)壓二極管ZD03或ZD04分壓后得到的電壓值遠(yuǎn)大于光耦PC2的閾值電壓，從而觸發(fā)PC2導(dǎo)通，通過輸出端INT2輸出波形信號。在單相電源的交流電壓作用下，PC2不斷導(dǎo)通和截止，輸出INT2的波形為脈沖波形，參見圖2所示波形圖。這樣一來，單片機(jī)根據(jù)接收到的波形信號即可判定火線與零線是否反接了。

2三相電源缺相檢測

電源R相欠相時，因為芯片沒有被供電，所以電路板不能正常工作。我們只討論S或T相欠相的情況。以T相欠相的情況進(jìn)行說明，如圖3電路所示，因為沒有發(fā)生s-T相IR02中斷觸發(fā)，若在500ms期間，一次都沒有發(fā)生s-T相IR02中斷，那么就應(yīng)該判定為T欠相。同樣，若S相欠相，R-S相IRoi中斷無觸發(fā)。若在500ms內(nèi)，一次IRoi中斷都沒有發(fā)生，就應(yīng)該判定S相欠相。此時，IR02中斷也無觸發(fā)，無論T相是否欠相。

3三相電源逆相檢測

通常缺相、逆相的檢測僅在上電后10秒內(nèi)就完成了，但10秒后仍繼續(xù)檢測。我們對于逆相的判定標(biāo)準(zhǔn)是，連續(xù)255次IRoi，IR02中斷觸發(fā)間隔時間都小于5ms，電源逆相，否則判為正常。（參考下表）電路觸發(fā)原理同以上

4結(jié)果

以上介紹的單相電源火線零線接反檢測、三相電源缺相逆相檢測的算法可以在家電及裝備中應(yīng)用，可以在各種情況下穩(wěn)定工作，應(yīng)用前景廣闊。

5討論

除上述的檢測方法，此電路還可以實現(xiàn)瞬間停電的檢測，瞬停的檢測已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)但尚未在產(chǎn)品中應(yīng)用暫不在本文中論述可見，此電路的通用性很強(qiáng)，利于批量生產(chǎn)時產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，同時可以降低管理成本，具有很強(qiáng)的實用價值。

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