一种三相变频器中两相信号的判断电路及判断方法

技术领域

本发明涉及三相变频器技术领域，具体是一种三相变频器中两相信号的判断电路及判断方法。

背景技术

对于三相变频器而言，电源频率为50Hz，三相整流后的平波电容的电压频率为300Hz，理论上三相整流的电压最大峰谷差为13.4％。但是由于平波电容的存在，实际上运行时峰谷差不大于10％，其中正常运行的三相变频器对应的平波电压波形图如图1所示，其对应的每相的输入电流波形图如图2所示。

三相变频器在实际运行的过程中，偶尔会出现缺失了其中一相，或者其中一条火线错接成了零线，则此时的三相整流相当于变成了单相整流，且单相整流后电压频率为100Hz，理论上整流后最大电压峰谷差为100％。但是由于平波电容的存在，实际运行时峰谷差不小于20％，其中三相整流相当于单相整流时对应的平波电压波形图如图3所示，其对应的每相的输入电流波形图如图4所示。

由图1和图3、图2和图4对比可以得出：

1)电压纹波增大，会导致电容损耗增加，温升变大，寿命变短；

2)三相电流变成单相电流，每半波的两个电流脉冲将会变成一个脉冲，从而会导致输入电流峰值变大，整流二极管的最大损耗增加，最高结温变高，寿命变短。

因此，需要对三相变频器的输入电压进行缺相和错接零线检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相变频器中两相信号的判断电路及判断方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种三相变频器中两相信号的判断电路，包括有三相整流电路，所述三相整流电路的输入端电性连接三相电源，所述三相整流电路的输出端电性连接直流电抗器和平波电容，所述直流电抗器电性连接平波电容；

所述三相电源中的L2相电源通过电容和电阻电性连接比较器cp1，所述比较器cp1输出滤波信号S1，并将所述滤波信号S1发送至单片机中；

所述三相电源中的L3相电源通过电容和电阻电性连接比较器cp2，所述比较器cp2输出滤波信号S2，并将所述滤波信号S2发送至单片机中。

更进一步地讲，所述三相电源中的L2相电源电性连接电阻R3，所述电阻R3电性连接二极管D1、电容C1、电阻R1和比较器cp1的同相输入端，所述二极管D1、电容C1和电阻R1之间相互并联，同时所述比较器cp1的反相输入端电性连接比较器cp2的反相输入端和电阻R5，所述比较器cp1的输出端电性连接电阻R7、电阻R8和电容C4，所述电阻R8和电容C4电性连接单片机。

更进一步地讲，所述二极管D1、电容C1、电容C4、电阻R1和平波电容均接地。

更进一步地讲，所述三相电源中的L3相电源电性连接电阻R4，所述电阻R4电性连接二极管D2、电容C2、电阻R2和比较器cp2的同相输入端，所述二极管D2、电容C2和电阻R2之间相互并联，同时所述比较器cp2的反相输入端电性连接比较器cp1的反相输入端和电阻R6，所述电阻R6并联有电容C3，所述比较器cp2的输出端电性连接电阻R9、电阻R10和电容C5，所述电阻R10和电容C5电性连接单片机。

更进一步地讲，所述二极管D2、电容C2、电容C3、电容C5、电阻R2、电阻R6和平波电容均接地。

一种三相变频器中两相信号的判断电路的判断方法，所述判断方法包括如下步骤：

步骤S1：获取所述滤波信号S1的上升沿获取时间、滤波信号S2的上升沿获取时间，确定所述滤波信号S1和滤波信号S2之间的上升沿获取时间差值；

步骤S2：获取所述上升沿获取时间差值与预设时间差值之间的比较差值，并将所述比较差值与预设比较差值进行比较，当所述比较差值大于预设比较差值时，则所述三相变频器缺相或火线错接零线，反之，则所述三相变频器无误。

更进一步地讲，判断所述三相变频器缺相或火线错接零线，具体如下：

步骤S2.1：将所述滤波信号S1的上升沿获取时间与第一预设时间进行比较，当所述滤波信号S1的上升沿获取时间大于第一预设时间，则所述三相电源中的L2相电源缺相，反之，则所述三相电源中的L2相电源正常；

步骤S2.2：将所述滤波信号S2的上升沿获取时间与第二预设时间进行比较，当所述滤波信号S2的上升沿获取时间大于第二预设时间，则所述三相电源中的L3相电源缺相，反之，则所述三相电源中的L3相电源正常；

步骤S2.3：所述三相电源中的L2相电源和L3相电源均正常，则所述三相变频器火线错接零线。

本发明通过改进在此提供一种三相变频器中两相信号的判断电路及判断方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

本发明通过将滤波元件与平波电容共地，使得隔离器件得到了去除，从而能够降低投入成本，同时通过判断电路只需获取三相变频器中的两相电源对应的滤波信号，并通过将该两相的滤波信号与预设信号进行比较，即可确定出三相变频器的出错处，进而不仅可以简化大量的排错过程，同时还能够迅速解决问题，提高工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1是本发明中正常运行的三相变频器对应的平波电压波形图；

图2是本发明中正常运行的三相变频器对应的每相的输入电流波形图；

图3是本发明中三相整流相当于单相整流时对应的平波电压波形图；

图4是本发明中三相整流相当于单相整流时对应的每相的输入电流波形图；

图5是本发明三相变频器中两相信号的判断电路的电路图；

图6是本发明三相变频器中两相信号的判断电路的判断方法的流程示意图；

图7是本发明50Hz电源对应的波形图；

图8为本发明三相变频器缺失L1相电源时对应的波形图；

图9为本发明三相变频器缺失L2相电源时对应的波形图；

图10为本发明三相变频器缺失L3相电源时对应的波形图；

图11为本发明三相变频器零线错接L1相电源时对应的波形图；

图12为本发明三相变频器零线错接L2相电源时对应的波形图；

图13为本发明三相变频器零线错接L3相电源时对应的波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

参考图5，本实施例提供了一种三相变频器中两相信号的判断电路，该判断电路包括有三相整流电路，其中三相整流电路的输入端电性连接三相电源，三相整流电路的输出端电性连接直流电抗器和平波电容，直流电抗器电性连接平波电容。

在本实施例中，三相电源中的L2相电源通过电容和电阻电性连接比较器cp1，同时比较器cp1输出滤波信号S1，并将滤波信号S1发送至单片机中。具体地讲，三相电源中的L2相电源电性连接电阻R3，电阻R3电性连接二极管D1、电容C1、电阻R1和比较器cp1的同相输入端，二极管D1、电容C1和电阻R1之间相互并联，同时比较器cp1的反相输入端电性连接比较器cp2的反相输入端和电阻R5，比较器cp1的输出端电性连接电阻R7、电阻R8和电容C4，电阻R8和电容C4电性连接单片机。

在本实施例中，三相电源中的L3相电源通过电容和电阻电性连接比较器cp2，同时比较器cp2输出滤波信号S2，并将滤波信号S2发送至单片机中。具体地讲，三相电源中的L3相电源电性连接电阻R4，电阻R4电性连接二极管D2、电容C2、电阻R2和比较器cp2的同相输入端，二极管D2、电容C2和电阻R2之间相互并联，同时比较器cp2的反相输入端电性连接比较器cp1的反相输入端和电阻R6，电阻R6并联有电容C3，比较器cp2的输出端电性连接电阻R9、电阻R10和电容C5，电阻R10和电容C5电性连接单片机。

值得注意的是，本实施例中的判断电路与平波电容共地，没有隔离器件，节约了投入成本。具体地讲，二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R6和平波电容均接地。

在本实施例的判断电路中，电阻R5产生参考比较电压Vref后，与比较器cp1的反相输入端电性连接，电阻R6产生参考比较电压Vref后，与比较器cp2的反相输入端电性连接。由于电阻R6并联电容C3，且电阻R5电性连接电阻R6，从而电容C3可用于对参考比较电压Vref进行滤波，使得参考比较电压Vref更加稳定。

对于三相电源中的L2相电源而言，三相电源中的L2相电源产生的信号S10经过电阻R1和R3的分压后，变成信号S11，且该信号S11与比较器cp1的同相输入端电性连接，其中电容C1用于对信号S11进行滤波。当信号S11为负时，二极管D1对信号S11进行钳位，以使得信号S11不至于因为过低，而造成比较器cp1发生损坏。当信号S11低于参考比较电压Vref时，比较器cp1输出低电平。当信号S11高于参考比较电压Vref时，比较器cp1输出高电平。同时电阻R7用于将输出信号上拉至信号VCC，电阻R8和电容C4用于滤波，并输出滤波信号S1，且将滤波信号S1与单片机进行连接。

对于三相电源中的L3相电源而言，三相电源中的L3相电源产生的信号S20经过电阻R2和R4的分压后，变成信号S21，且该信号S21与比较器cp2的同相输入端电性连接，其中电容C2用于对信号S21进行滤波。当信号S21为负时，二极管D2对信号S21进行钳位，以使得信号S21不至于因为过低，而造成比较器cp2发生损坏。当信号S21低于参考比较电压Vref时，比较器cp2输出低电平。当信号S21高于参考比较电压Vref时，比较器cp2输出高电平。同时电阻R9用于将输出信号上拉至信号VCC，电阻R10和电容C5用于滤波，并输出滤波信号S2，且将滤波信号S2与单片机进行连接。

参考图6，本实施例还提供了一种三相变频器中两相信号的判断电路的判断方法，该判断方法包括如下步骤：

步骤S1：通过本实施例中的判断电路中的单片机获取滤波信号S1的上升沿获取时间t1、滤波信号S2的上升沿获取时间t2，并获取滤波信号S1的上升沿获取时间t1和滤波信号S2的上升沿获取时间t2之间的差值△t。

△t＝∣t1-t2∣

其中：△t为滤波信号S1的上升沿获取时间t1和滤波信号S2的上升沿获取时间t2之间的差值，t1为滤波信号S1的上升沿获取时间，t2为滤波信号S2的上升沿获取时间。

步骤S2：本实施例中，选择50Hz电源进行具体讲述。对于50Hz电源而言，其周期为20ms。参考图7，图7为本实施例中50Hz电源对应的波形图，由图7可知：当图7中的相序依次为L1、L2和L3时，则相序L2比相序L1晚120°，即相序L3比相序L2晚120°。因此信号S2比信号S1的相位晚120°，也就是说其时间差为6.7ms。

当图7中的相序依次为L1、L3和L2时，则相序L2比相序L1晚120°，即相序L3比相序L2晚240°。因此信号S2比信号S1的相位晚240°，也就是说其时间差为13.3ms。

由上述可知，本实施例中，预设时间差值△T设置为6.7ms和13.3ms。具体地讲，获取上升沿获取时间差值△t与预设时间差值△T之间的比较差值△t-T，并将比较差值△t-T与预设比较差值△t-T

具体地讲，当比较差值△t-T大于预设比较差值△t-T

从而需要进一步确定三相变频器缺相或火线错接零线，具体如下：

步骤S2.1：将滤波信号S1的上升沿获取时间t1与第一预设时间T1进行比较，本实施例中第一预设时间T1设置为30ms。当滤波信号S1的上升沿获取时间t1大于第一预设时间T1，即超过30ms未检测到滤波信号S1的上升沿，则判断滤波信号S1丢失，即三相电源中的L2相电源缺相，反之，则三相电源中的L2相电源正常。

值得注意的是，当30ms范围内检测到滤波信号S1的上升沿后，需要延时18ms才能够检测下一次上升沿，从而可以避开运行时，在16.7ms处出现的高电平脉冲，以保证滤波信号S1的上升沿的正确性。

步骤S2.2：将滤波信号S2的上升沿获取时间t2与第二预设时间T2进行比较，本实施例中第二预设时间T2也设置为30ms。当滤波信号S2的上升沿获取时间t2大于第二预设时间T2，即超过30ms未检测到滤波信号S2的上升沿，则判断滤波信号S2丢失，即三相电源中的L3相电源缺相，反之，则三相电源中的L3相电源正常；

同样地，当30ms范围内检测到滤波信号S2的上升沿后，需要延时18ms才能够检测下一次上升沿，从而可以避开运行时，在16.7ms处出现的高电平脉冲，以保证滤波信号S2的上升沿的正确性。

步骤S2.3：当步骤S2.1中的三相电源中的L2相电源正常，步骤S2.2中的L3相电源也正常时，则表示三相变频器火线错接零线。

参考图8，图8为本实施例中三相变频器缺失L1相电源时对应的波形图，参考图9，图9为本实施例中三相变频器缺失L2相电源时对应的波形图，参考图10，图10为本实施例中三相变频器缺失L3相电源时对应的波形图，参考图11，图11为本实施例中三相变频器零线错接L1相电源时对应的波形图，参考图12，图12为本实施例中三相变频器零线错接L2相电源时对应的波形图，参考图13，图13为本实施例中三相变频器零线错接L3相电源时对应的波形图。由图8-图13可知，其时间差均不满足6.7ms或13.3ms。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。