一種三相電檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種三相電檢測電路，以三相交流電的一相交流信號為例，交流信號經(jīng)變壓器后輸出10V的交流信號，同時(shí)交流信號發(fā)生了移相，將交流信號通過兩個(gè)限流電阻后輸入至電流型電壓互感器，由電流型互感器矯正相位，使得輸入至比較器的交流信號與原始的三相電相位同步，比較器將交流信號與地比較，當(dāng)交流信號的電壓大于0時(shí)輸出高電平；當(dāng)電壓小于0時(shí)輸出低電平，從而得到一個(gè)穩(wěn)定的方波。本電路利用比較器的比較功能來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的方波，本方案的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)中方案的誤差時(shí)間，所以本實(shí)用新型能夠精確的確定交流信號中的過零點(diǎn)。
【專利說明】_種三相電檢測電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種三相電檢測電路。

【背景技術(shù)】
[0002]過零信號是指交流系統(tǒng)中電壓波形從正半周向負(fù)半周(或負(fù)半周向正半周)轉(zhuǎn)換時(shí)，電壓波形經(jīng)過零點(diǎn)時(shí)交流系統(tǒng)送出的特定信號。過零信號是交流系統(tǒng)中重要的時(shí)間參照信號，為了實(shí)時(shí)檢測過零信號，需要對交流系統(tǒng)進(jìn)行過零檢測，以便為交流系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的過零信號。
[0003]對過零信號進(jìn)行檢測的電路稱為過零檢測電路，如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種過零檢測電路，該電路中市電220V經(jīng)Rl、R2、R3電阻分壓，當(dāng)市電電壓為正時(shí)二極管Dl導(dǎo)通，當(dāng)電壓為負(fù)時(shí)光耦Ql導(dǎo)通，TZA輸出端在Ql不導(dǎo)通的時(shí)候是高電平，在Ql導(dǎo)通的時(shí)候?yàn)榈碗娖?，將TZA輸出端的輸出電壓由高電平到低電平跳變的下降沿(或由低電平至高電平的上升沿)作為過零點(diǎn)。其中電容Cl、C2都是保護(hù)耦合、濾波的作用，R4電阻是限流作用。
[0004]但是光耦Ql中的電流由O變成導(dǎo)通電流的漸變過程較長，導(dǎo)致光耦特性邊緣時(shí)間明顯，如圖2所示為TZA輸出端的輸出電壓波形，由圖2中可以明顯看出，光耦的邊緣特性明顯，實(shí)際電壓波形的零點(diǎn)為A，通過TZA端檢測的零點(diǎn)為B，通過光耦不能準(zhǔn)確的檢測出零點(diǎn)。此外，受光耦導(dǎo)通電流限制，該電路能夠檢測的交流信號幅度范圍較窄。
[0005]因此現(xiàn)在需要一種新型的檢測電路，能夠準(zhǔn)確的檢測交流信號中的零點(diǎn)，以便為有過零需求的控制系統(tǒng)，提供準(zhǔn)確的過零信號。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供了一種三相電檢測電路，本電路能夠準(zhǔn)確的檢測交流信號中的零點(diǎn)，以便為有過零需求的控制系統(tǒng)，提供準(zhǔn)確的過零信號。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)手段:
[0008]一種三相電檢測電路，包括:
[0009]第一變壓器，所述第一變壓器初級線圈的同名端與三相電的L3相線相連、異名端與三相電LI相線相連；
[0010]第二變壓器，所述第二變壓器初級線圈的同名端與三相電的LI相線相連、異名端與三相電L2相線相連；
[0011]第三變壓器，所述第三變壓器初級線圈的同名端與三相電的L2相線相連、異名端與三相電L3相線相連；
[0012]第一電流型電壓互感器，所述第一電流型電壓互感器初級線圈的同名端經(jīng)第一電阻與所述第一變壓器次級線圈的同名端相連、異名端經(jīng)第二電阻與所述第二變壓器次級線圈的同名端相連；
[0013]并聯(lián)于所述第一電流型電壓互感器次級線圈的同名端和異名端之間的、極性相反第一二極管及第二二極管；
[0014]第二電流型電壓互感器，所述第二電流型電壓互感器初級線圈的同名端經(jīng)第三電阻與所述第二變壓器次級線圈的同名端相連、異名端經(jīng)第四電阻與所述第三變壓器次級線圈的同名端相連；
[0015]并聯(lián)于所述第二電流型電壓互感器次級線圈的同名端和異名端之間的、極性相反的第三二極管及第四二極管；
[0016]第三電流型電壓互感器，所述第三電流型電壓互感器初級線圈的同名端經(jīng)第五電阻與所述第三變壓器次級線圈的同名端相連、異名端經(jīng)第六電阻與所述第一變壓器次級線圈的同名端相連；
[0017]并聯(lián)于所述第三電流型電壓互感器次級線圈的同名端和異名端之間的、極性相反的第五二極管及第六二極管；
[0018]第一比較器，所述第一比較器的反相輸入端接地，且與所述第一電流型電壓互感器次級線圈的同名端相連、同相輸入端與所述第一電流型電壓互感器次級線圈的異名端相連，輸出端接第一上拉電阻；
[0019]第二比較器，所述第二比較器的反相輸入端接地，且與所述第二電流型電壓互感器次級線圈的同名端相連、同相輸入端與所述第二電流型電壓互感器次級線圈的異名端相連，輸出端接第二上拉電阻；
[0020]第三比較器，所述第三比較器的反相輸入端接地，且與所述第三電流型電壓互感器次級線圈的同名端相連、同相輸入端與所述第三電流型電壓互感器次級線圈的異名端相連，輸出端接第三上拉電阻。
[0021]優(yōu)選的，還包括:
[0022]與所述第一比較器、所述第二比較器和所述第三比較器相連的電源。
[0023]優(yōu)選的，所述第一上拉電阻、所述第二上拉電阻和所述第三上拉電阻均與所述電源相連。
[0024]優(yōu)選的，還包括在所述電源與地之間的濾波電容組。
[0025]優(yōu)選的，所述濾波電容組包括:
[0026]兩個(gè)相互并聯(lián)的第一電容和第二電容。
[0027]優(yōu)選的，所述電源的輸出電壓為+5V ;
[0028]所述第一上拉電阻、所述第二上拉電阻和所述第三上拉電阻的阻值均為1K。
[0029]優(yōu)選的，所述第一電阻、所述第二電阻、所述第三電阻、所述第四電阻、所述第五電阻和所述第六電阻均為10K。
[0030]優(yōu)選的，所述第一比較器、第二比較器和所述第三比較器的集成于一個(gè)芯片，芯片型號為LM339。
[0031]本實(shí)用新型提供了一種三相電檢測電路，具體原理如下:以三相交流電的一相交流信號為例，交流信號經(jīng)變壓器后輸出1V的交流信號，同時(shí)交流信號發(fā)生了移相，將交流信號通過兩個(gè)限流電阻后輸入至電流型電壓互感器，由電流型互感器矯正相位，使得輸入至比較器的交流信號與原始的三相電相位同步，比較器將交流信號與地比較，當(dāng)交流信號的電壓大于O時(shí)輸出高電平；當(dāng)電壓小于O時(shí)輸出低電平，從而得到一個(gè)穩(wěn)定的方波。
[0032]本電路利用比較器的比較功能來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的方波，該方案的時(shí)間誤差僅取決于比較器電平跳變的響應(yīng)速度和比較器的差分電平分辨率，LM339是低功耗比較器，偏置電壓最大為lOmv，比較靈敏度為5mv，5V輸出電平跳變響應(yīng)時(shí)間在300ns以內(nèi)，加上分辨率為asin(10e-3/311)/2//pi/50 = 100ns，二者總共相差約400ns，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)中方案的誤差時(shí)間，所以本實(shí)用新型能夠精確的確定交流信號中的過零點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的過零檢測電路圖；
[0035]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的過零檢測的波形示意圖；
[0036]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種三相電檢測電路的電路圖；
[0037]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種三相電檢測電路輸出的波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0039]如圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種三相電檢測電路，包括:
[0040]初級線圈的同名端I與三相電的L3相線相連、異名端5與三相電LI相線相連的第一變壓器11 ;
[0041]初級線圈的同名端I與三相電的LI相線相連、異名端5與三相電L2相線相連的第二變壓器12 ；
[0042]初級線圈的同名端I與三相電的L2相線相連、異名端5與三相電L3相線相連的第三變壓器13 ；
[0043]初級線圈的同名端I經(jīng)第一電阻Rl與所述第一變壓器100次級線圈的同名端7相連、異名端9經(jīng)第二電阻R2與所述第二變壓器200次級線圈的同名端I相連的第一電流型電壓互感器14 ;初級線圈的同名端I經(jīng)第三電阻R3與所述第二變壓器200次級線圈的同名端7相連、異名端9經(jīng)第四電阻R4與所述第三變壓器300次級線圈的同名端I相連的第二電流型電壓互感器15;
[0044]初級線圈的同名端I經(jīng)第五電阻R5與所述第三變壓器300次級線圈的同名端7相連、異名端9經(jīng)第六電阻R6與所述第一變壓器100次級線圈的同名端I相連的第三電流型電壓互感器16 ;
[0045]并聯(lián)于所述第一電流型電壓互感器14次級線圈的同名端7和異名端9之間的、極性相反第一二極管V7及第二二極管V8 ；
[0046]并聯(lián)于所述第二電流型電壓互感器15次級線圈的同名端7和異名端9之間的、極性相反的第三二極管V9及第四二極管VlO ；
[0047]并聯(lián)于所述第三電流型電壓互感器16次級線圈的同名端7和異名端9之間的、極性相反的第五二極管Vll及第六二極管V12 ;
[0048]反相輸入端接地，且與所述第一電流型電壓互感器14次級線圈的同名端7相連、同相輸入端IN_A與所述第一電流型電壓互感器次級線圈的異名端9相連，輸出端接第一上拉電阻R7的第一比較器17 ;所述第一比較器17的輸出端為A* ;
[0049]反相輸入端接地，且與所述第二電流型電壓互感器15次級線圈的同名端7相連、同相輸入端IN_B與所述第二電流型電壓互感器次級線圈的異名端9相連，輸出端接第二上拉電阻R8的第二比較器18 ;所述第一比較器17的輸出端為B* ;
[0050]反相輸入端接地，且與所述第三電流型電壓互感器16次級線圈的同名端7相連、同相輸入端IN_C與所述第三電流型電壓互感器次級線圈的異名端9相連，輸出端接第三上拉電阻R9的第三比較器19，所述第一比較器17的輸出端為C*。
[0051 ] 其中，所述第一電阻Rl、所述第二電阻R2、所述第三電阻R3、所述第四電阻R4、所述第五電阻R5和所述第六電阻R6的具體值可以依據(jù)具體電路結(jié)構(gòu)而定，本實(shí)用新型中電阻值均為10K。
[0052]本電路中LI相線與L2相線設(shè)為A相電、L2相線與L3相線設(shè)為B相電、L3相線與LI相線之間設(shè)為C相電，A相電、B相電和C相電都是380V的交流電，以A相電為例進(jìn)行說明，B相電和C相電以A相電類似，不再贅述。
[0053]A相電為380V的交流信號其電壓較高，為了后續(xù)電子器件能夠?qū)涣餍盘栠M(jìn)行處理，首先采用第一變壓器11對A相電進(jìn)行降壓，由于本電路中三相電源與變壓器之間為三角形接法，在對A相降壓后會導(dǎo)致A相位電交流信號的相位前移30°，經(jīng)過電流型電壓互感器矯正相位，因此采用第一電流型電壓互感器14對A相電的相位進(jìn)行矯正，通過設(shè)定第一電流型電壓互感器14的參數(shù)，使其后移的相位同樣為30°，從而矯正A相電的相位。
[0054]為了防止第一變壓器11的輸出電壓擊穿第一電流型電壓互感器14，在第一變壓器11和第一電流型電壓互感器14之間設(shè)置電阻，來限制經(jīng)過第一電流型電壓互感器14的電流。
[0055]本實(shí)用新型在實(shí)際使用時(shí)，經(jīng)過第一變壓器11降壓后得到的電壓為10V，1V電壓相對第一電流型電壓互感器14而言較高，因此通過兩個(gè)限流電阻Rl和R2對流經(jīng)第一電流型電壓互感器14的電流進(jìn)行限流，防止電流擊穿第一電流型電壓互感器14。
[0056]為了保護(hù)比較器，防止輸入至比較器的電壓過大，在矯正A相電相位后將A相電輸入至比較器之前，在電流型電壓互感器的輸出端增加極性相反的兩個(gè)二極管，來限制輸入至比較器的電壓，即A相電的交流信號為正電壓且大于二極管閾值電壓時(shí)，其中一個(gè)二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管的輸出電壓為閾值電壓，當(dāng)A相電的交流信號為負(fù)電壓且大于二極管閾值電壓時(shí)，其中另外一個(gè)二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管的輸出電壓為閾值電壓，假設(shè)二極管的閾值為0.7V，則通過雙向限壓后，輸入至第一比較器17的電壓最大為0.7V，0.7V的電壓相對于比較器而言不大，本電路不會因?yàn)殡妷哼^大而損壞比較器，從而保護(hù)比較器。
[0057]在矯正A相電的相位后，將A相電輸入第一比較器17的同相輸入端，反相輸入端接地GND，將A相電與大地電壓(大地電壓默認(rèn)為零)進(jìn)行比較，當(dāng)A相電的電壓為正時(shí)，由于第一比較器的輸出端有第一上拉電阻R7，所以能夠使得第一比較器17輸出高電平，當(dāng)A相電的電壓為負(fù)時(shí)，第一比較器17輸出低電平，從而產(chǎn)生與A相電零點(diǎn)相同的方波。
[0058]如圖3所示三相電檢測電路還包括:
[0059]與所述第一比較器17、所述第二比較器18和所述第三比較器19相連的電源；
[0060]所述第一比較器17的輸出端經(jīng)第一上拉電阻R7與所述電源相連。
[0061]所述第二比較器18的輸出端經(jīng)第二上拉電阻R8與所述電源相連；
[0062]所述第三比較器19的輸出端經(jīng)第三上拉電阻R9與所述電源相連。
[0063]其中，所述電源的輸出電壓為+5V ;所述第一上拉電阻R7、所述第二上拉電阻R8和所述第三上拉電阻R9的阻值均為1K。
[0064]此外，三相電檢測電路還包括:在所述電源與地之間的濾波電容組濾波電容包括兩個(gè)并聯(lián)的第一電容Cl和第二電容C2，其中第一電容Cl大小為10uF，另外第二電容C2的大小為100uF。
[0065]本實(shí)用新型中的比較器可以采用單獨(dú)的比較器也可以是比較器芯片，一般情況下，為了簡化電路，將所述第一比較器17、第二比較器18和所述第三比較器19集成至芯片中，優(yōu)選的可以采用的型號為LM339的比較器芯片。
[0066]本技術(shù)采用的交流過零檢測整體思路為:
[0067]三相交流電經(jīng)變壓器輸出1V的三相交流信號，同時(shí)發(fā)生了移相，通過兩個(gè)保護(hù)電流型電壓互感器限流電阻，再由電流型電壓互感器矯正相位，使得IN_A、IN_B、IN_C與A、B、C三相的相位同步。同步信號IN_*由兩個(gè)快矯正二極管雙向限壓，連接到比較器，其中兩個(gè)二極管可以有效保護(hù)比較器，防止電壓差太大燒壞比較器。同步信號IN_*是最大值為
0.7V的交流電壓信號，它們經(jīng)比較器與地比較，當(dāng)電壓大于零時(shí)輸出高電平；當(dāng)電壓小于零時(shí)輸出低電平，得到一個(gè)穩(wěn)定的方波。
[0068]利用比較器的比較功能來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的方波，在交流電的正半周比較器輸出高電平，在交流電的負(fù)半周比較器輸出低電平，該方案的時(shí)間誤差僅取決于比較器電平跳變的響應(yīng)速度和比較器的差分電平分辨率。LM339是低功耗比較器，偏置電壓最大為10mv，比較靈敏度為5mv，5V輸出電平跳變響應(yīng)時(shí)間在300ns以內(nèi)，加上asin (10e-3/311) /2//pi/50=100ns，二者總共相差約400ns，遠(yuǎn)低于圖1所示的方案，所以本實(shí)用新型能夠精確的確定過零點(diǎn)。
[0069]如圖4所示，為使用本實(shí)用新型提供的電路測試得到的過零點(diǎn)波形圖。由圖可看出本實(shí)用新型提供的電路能夠精確的檢測得到交流信號中的零點(diǎn)。
[0070]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三相電檢測電路，其特征在于，包括: 第一變壓器，所述第一變壓器初級線圈的同名端與三相電的L3相線相連、異名端與三相電LI相線相連； 第二變壓器，所述第二變壓器初級線圈的同名端與三相電的LI相線相連、異名端與三相電L2相線相連； 第三變壓器，所述第三變壓器初級線圈的同名端與三相電的L2相線相連、異名端與三相電L3相線相連； 第一電流型電壓互感器，所述第一電流型電壓互感器初級線圈的同名端經(jīng)第一電阻與所述第一變壓器次級線圈的同名端相連、異名端經(jīng)第二電阻與所述第二變壓器次級線圈的同名端相連； 并聯(lián)于所述第一電流型電壓互感器次級線圈的同名端和異名端之間的、極性相反第一二極管及第二二極管； 第二電流型電壓互感器，所述第二電流型電壓互感器初級線圈的同名端經(jīng)第三電阻與所述第二變壓器次級線圈的同名端相連、異名端經(jīng)第四電阻與所述第三變壓器次級線圈的同名端相連； 并聯(lián)于所述第二電流型電壓互感器次級線圈的同名端和異名端之間的、極性相反的第三二極管及第四二極管； 第三電流型電壓互感器，所述第三電流型電壓互感器初級線圈的同名端經(jīng)第五電阻與所述第三變壓器次級線圈的同名端相連、異名端經(jīng)第六電阻與所述第一變壓器次級線圈的同名端相連； 并聯(lián)于所述第三電流型電壓互感器次級線圈的同名端和異名端之間的、極性相反的第五二極管及第六二極管； 第一比較器，所述第一比較器的反相輸入端接地，且與所述第一電流型電壓互感器次級線圈的同名端相連、同相輸入端與所述第一電流型電壓互感器次級線圈的異名端相連，輸出端接第一上拉電阻； 第二比較器，所述第二比較器的反相輸入端接地，且與所述第二電流型電壓互感器次級線圈的同名端相連、同相輸入端與所述第二電流型電壓互感器次級線圈的異名端相連，輸出端接第二上拉電阻； 第三比較器，所述第三比較器的反相輸入端接地，且與所述第三電流型電壓互感器次級線圈的同名端相連、同相輸入端與所述第三電流型電壓互感器次級線圈的異名端相連，輸出端接第三上拉電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括: 與所述第一比較器、所述第二比較器和所述第三比較器相連的電源。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于， 所述第一上拉電阻、所述第二上拉電阻和所述第三上拉電阻均與所述電源相連。
4.如權(quán)利要求2或3所述的電路，其特征在于，還包括: 在所述電源與地之間的濾波電容組。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述濾波電容組包括: 兩個(gè)相互并聯(lián)的第一電容和第二電容。
6.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述電源的輸出電壓為+5V; 所述第一上拉電阻、所述第二上拉電阻和所述第三上拉電阻的阻值均為1K。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一電阻、所述第二電阻、所述第三電阻、所述第四電阻、所述第五電阻和所述第六電阻均為10K。
8.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一比較器、第二比較器和所述第三比較器的集成于一個(gè)芯片，芯片型號為LM339。
【文檔編號】G01R19/175GK204177858SQ201420672770
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】江銘, 葉世龍, 楊玉珍 申請人:福建龍凈環(huán)保股份有限公司