專利名稱：三相變換器的電源缺相檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三相變換器的電源缺相檢測方法。
背景技術：
以往的三相變換器的電源缺相檢測方法是通過比較三相交流電源的模擬中性點和輸入電壓，將生成的邏輯信號輸入計數(shù)器，檢測出各相的相位差，當其相位差偏離規(guī)定值時，判斷為缺相。
此以往例的結構圖如圖10所示(日本特開2003-235154號公報以下稱以往例1)。圖10中，將用電阻55～60星形聯(lián)接三相交流電源r、s、t各相的中點作為模擬中性點N1，將從模擬中性點N1所視r、s的電壓作為R1、S1進行檢測。比較器61、62檢測出R1、S1在模擬中性點N1以上時，輸出邏輯信號R2、S2為“1”。R2、S2分別被輸入至計數(shù)器64、65的門極GA1、GA2，CPU67預先設定為在上升沿將計數(shù)值鎖定。另外，發(fā)信器63與計數(shù)器64、65聯(lián)接以隨時計數(shù)。計數(shù)器64、65通過總線66與CPU67相聯(lián)接，鎖定的值可被CPU67讀出。邏輯信號R2、S2也被輸入至CPU67的IRQ1、IRQ2，R2、S2的上升沿使CPU67發(fā)生中斷，此中斷讀入計數(shù)器64、65的鎖定值，算出R2、S2的相位差。IRQ在此為要求CPU中斷的通信口。
R相缺相時，因R1與模擬中性點N1為同電位，故R2不變化。而且S相缺相時同樣如此。
可是T相缺相時，R、S間為單相，R1、S1間相位差為180°，R2、S2間的相位差也為180°。
如此，正常時R2、S2間的相位差為120°，當三相交流電源出現(xiàn)缺相時，相位差變?yōu)?80°或者與出現(xiàn)缺相的相對應的R2或S2的輸出信號不變化，所以CPU67監(jiān)測R2和S2間的相位差偏離120°規(guī)定值(對CPU67預設的值)以上時，或者R2或S2的其中一相在規(guī)定時間(對CPU67預設的值)以上不變化時，判斷為缺相(以往例1)。
另外，在交流起電系統(tǒng)中，有現(xiàn)有技術的專利文獻1(日本特開平6-335154號公報以下稱以往例2)，其提供一種具有高可靠性可以準確檢測缺相的缺相檢測裝置。根據(jù)專利文獻1記載，該裝置包括電壓變化量檢測裝置和控制裝置。電壓變化量檢測裝置監(jiān)測濾波電容器的兩端電壓，以架線交流2倍頻率的整數(shù)倍的周期將兩端電壓取樣，并對該兩端電壓的變化量進行檢測。控制裝置將電壓變化量檢測裝置的輸出與規(guī)定的標準值進行比較，當判斷為異常值時，對變頻裝置發(fā)出保護動作指令。此外，該缺相檢測裝置還包括有效電流變化量檢測裝置和控制裝置。有效電流變化量檢測裝置檢測變頻裝置輸出端的相電壓計算有效值，以架線交流2倍頻率的整數(shù)倍的周期將該有效值取樣，并對該有效值的變化量進行檢測?？刂蒲b置將該有效電流變化量檢測裝置的輸出與規(guī)定的標準值進行比較，當判斷為異常值時，對變頻裝置發(fā)出保護動作指令。
專利文獻1日本特開平6-335154號公報參考圖1采用以往例1的電源缺相檢測方法需要設中性點和計算兩相，因此存在硬件結構復雜導致成本提高的問題。另外，還存在由于僅依靠相位差判斷缺相，所以不能否定可能出現(xiàn)檢測錯誤這一問題。再者，還存在由于使用兩個IRQ導致CPU負荷增大的問題。
鑒于以上種種問題，本發(fā)明的目的為提供一種缺相檢測方法，其以簡單的硬件結構實現(xiàn)成本降低，通過減少IRQ數(shù)減輕CPU的負荷，通過從相位差和電壓符號兩方面的檢測，減少缺相檢測錯誤的可能性，并可以特定缺相的相。

發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種三相變換器的電源缺相檢測方法，包括三相交流電源轉換成直流電源的整流部分，及三相交流電源各相的一端分別與設在其相的第1電阻的一端聯(lián)接，該第1電阻的另一端與各相第2電阻的一端聯(lián)接，將各相的該第2電阻另一端三點聯(lián)接，構成Y形聯(lián)接的中性點(N1)；所述中性點(N1)與所述整流部分的直流輸出負極母線(N)聯(lián)接，將各相第1電阻和第2電阻聯(lián)接的各相所述第1電阻的另一端分別經高輸入阻抗部分與AD變換器聯(lián)接，檢測出各相的電壓，并將該各相電壓向缺相判斷部分CPU輸出，由該各相電壓求出的三相的線電壓中，當兩相的符號不同并且相位差為180°的半波整流波形時，判斷為缺相。
另外，所述高輸入阻抗部分是使用運算放大器的非翻轉放大電路。
根據(jù)權利要求1所述的發(fā)明，將三相交流電源轉換成直流的三相變換器，以簡單的硬件結構實現(xiàn)成本降低，通過減少IRQ數(shù)減輕CPU的負荷，可提供一種通過從相位差和電壓符號兩方面的檢測，減少缺相檢測錯誤的可能性，并能特定缺相的相的缺相檢測方法。


圖1為應用本發(fā)明方法的三相交流電源的缺相檢測裝置的結構圖。
圖2為表示本發(fā)明方法正常時的AD輸入電壓的曲線圖。
圖3為表示本發(fā)明方法T相缺相時的AD輸入電壓的曲線圖。
圖4為表示本發(fā)明方法正常時的電源電壓的曲線圖。
圖5為表示本發(fā)明方法T相缺相時的電源電壓的曲線圖。
圖6為表示本發(fā)明方法正常時的線電壓的曲線圖。
圖7為表示本發(fā)明方法T相缺相時的線電壓的曲線圖。
圖8為表示本發(fā)明方法正常時的直流母線N端電壓的曲線圖。
圖9為表示本發(fā)明方法T相缺相時的直流母線N端電壓的曲線圖。
圖10為應用以往方法的三相交流電源的缺相檢測裝置的結構圖。
符號說明1 三相交流電源2、3、4、5、6、7 電阻
8、9、10 運算放大器11、12、13 AD變換器14 CPU15 三相二極管電橋16 電容17 總線r 三相交流電源R相s 三相交流電源S相t 三相交流電源T相r1 N所視電壓R相s1 N所視電壓S相t1 N所視電壓T相r-n AD輸入電壓s-n AD輸入電壓t-n AD輸入電壓P 直流母線P端N 直流母線N端AG AD 變換器模擬接地51 三相交流電源55、56、57、58、59、60 電阻61、62 比較器63 振蕩器64、65 計數(shù)器66 總線67 CPU68 從三相交流電源得到模擬中性點的部分69 邏輯信號輸出部分R1 模擬中性點N1所視電壓R相
S1 模擬中性點N1所視電壓S相R2 邏輯信號R相S2 邏輯信號S相N1 模擬中性點GA1 計數(shù)器門極GA2 計數(shù)器門極IRQ1 要求CPU中斷的通信口IRQ2 要求CPU中斷的通信口具體實施方式
下面，結合附圖對本發(fā)明方法的具體實施例進行說明。
實施例1圖1為應用本發(fā)明方法的三相變換器的實施例。圖2為正常時的AD輸入電壓，圖3為T相缺相時的AD輸入電壓，圖4為正常時的電源電壓，圖5為T相缺相時的電源電壓，圖6為正常時的線電壓，圖7為T相缺相時的線電壓，圖8為正常時的直流母線N端電壓，圖9為T相缺相時的直流母線N端電壓。
在圖1中，1是三相交流電源，2是分壓r相電壓的第1電阻，5是分壓r相電壓的第2電阻。s相、t相如同r相，分別具有分壓s相電壓的第1電阻3、第2電阻6及分壓t相電壓的第1電阻4、第2電阻7。8～10為運算放大器，11～13為AD變換器，17是連接該AD變換器和判斷缺相的CPU14的總線。15是將三相交流電源轉換成直流電源的整流部分，16是用于平滑該整流部分直流輸出的電容。P是整流部分15的正端直流母線，N是負端直流母線。連接三相各相的第2電阻5、6、7的一端使其連接點形成中性點(N1)。此中性點N1與整流部分15的負端直流母線N相聯(lián)。
電阻2～7將三相交流電源r、s、t的各相星形聯(lián)接形成的中點以及各AD變換器的模擬接地AG與整流部分的三相二極管電橋15的輸出直流母線N端的N聯(lián)接。為了檢測從N所視的r的電壓，將電阻2、5分壓后的電壓r1輸入AD變換器，但如果直接輸入，由于AD變換器的阻抗低，致使不能正常分壓從而不能檢測電壓。因此，為提高阻抗，作為高輸入阻抗部分，使用經運算放大器8增幅一倍的非翻轉放大電路求出r-n電壓，輸入至AD變換器11。
s、t的電壓檢測同樣如此，使用運算放大器9、10求出s-n、t-n電壓，輸入至AD變換器12、13。
由于以三相二極管電橋的N端為標準點，因此以圖4的三相電源電壓的最小值為標準的電壓出現(xiàn)在r-n、s-n、t-n處。此時直流母線N端N的電壓如圖8所示，出現(xiàn)在r-n、s-n、t-n處的電壓如圖2所示。用總線17連接的CPU14將AD變換后的輸入電壓值讀出并計算各相的差，求出如同圖6的正弦波形線電壓。
現(xiàn)在，對例如T相缺相的情況稍作考慮。輸入到三相二極管電橋的電源電壓僅為r、s，直流母線N端出現(xiàn)r、s的電源電壓的最小值。此時的電源電壓如圖5、直流母線N端的電壓如圖9所示。其結果，AD的輸入電壓如圖3所示出現(xiàn)相位差為180°的半波整流波形，缺了相的t-n的電壓基本為零。此時由各相差求出的線電壓如圖7，由于和t-n的差，t-r、s-t兩相的線電壓出現(xiàn)符號不同，相位差為180°的半波整流波形。其他相缺相時也同樣如此，出現(xiàn)符號不同，相位差為180°的半波整流波形。
如上所述，用上述方法求出的線電壓在正常時相位差為120°，可是在缺相時，與缺相的相的線電壓出現(xiàn)符號不同，相位差為180°的半波整流波形，因此，可根據(jù)CPU14的監(jiān)測，當三相的線電壓中出現(xiàn)兩相的符號不同、相位差為180°的半波整流波形時，判斷為缺相，而且可以特定缺相的相。例如圖7，各線電壓中r-s間的電壓為正弦波形，因此可判斷剩下的T相為缺相。
通過檢測三相電源的波形變形，也可應用于檢測地線。
權利要求
1.一種三相變換器的電源缺相檢測方法，包括三相交流電源轉換成直流電源的整流部分，及三相交流電源各相的一端分別與設在其相的第1電阻的一端聯(lián)接，該第1電阻的另一端與各相第2電阻的一端聯(lián)接，將各相的該第2電阻另一端三點聯(lián)接，構成Y形聯(lián)接的中性點(N1)；其特征在于所述中性點(N1)與所述整流部分的直流輸出負極母線(N)聯(lián)接，將各相第1電阻和第2電阻聯(lián)接的各相所述第1電阻的另一端分別經高輸入阻抗部分與AD變換器聯(lián)接，檢測出各相的電壓，并將該各相電壓向缺相判斷部分CPU輸出，由該各相電壓求出的三相的線電壓中，當兩相的符號不同并且相位差為180°的半波整流波形時，判斷為缺相。
2.根據(jù)權利要求1所述的三相變換器的電源缺相檢測方法，所述高輸入阻抗部分是使用運算放大器的非翻轉放大電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種缺相檢測方法，其以簡單的硬件結構實現(xiàn)成本降低，通過減少IRQ數(shù)減輕CPU的負荷，通過從相位差和電壓符號兩方面的檢測，減少缺相檢測錯誤的可能性，并可以特定缺相的相。三相變換器的電源缺相檢測方法中，中性點(N1)與整流部分的直流側輸出負極母線(N)聯(lián)接，將各相第1電阻和第2電阻聯(lián)接的各相所述第1電阻的另一端分別經高輸入阻抗部分與AD變換器聯(lián)接，檢測出各相的電壓，并將該各相電壓向缺相判斷部分CPU輸出，由該各相電壓求出的三相的線電壓中，當兩相的符號不同并且相位差為180°的半波整流波形時，判斷為缺相。
文檔編號G01R19/165GK1823276SQ200480019939
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權日2003年7月30日
發(fā)明者平松和彥, 高橋肇 申請人:株式會社安川電機