基于PC104的三相交流电源相序检测电路

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,第1张

 

  三相交流电源相序检测在工农业生产中也具有重要意义。在许多场合下,是不允许出现逆向相序的,如水泵电机,大型空调器用非往复式压缩机和风机,移动供配电装置等。偶尔出现的逆向相序,将导致事故的发生。为此,设计相序检测报警电路和相序检测自动校正电路很有必要。

  1 相序检测和缺相保护

  早期的相序、缺相检测电路主要依靠简单的电容电阻等硬件电路来完成,其检测速度较慢,与数字电路的快速发展是极不相称。为此本文以三路交流信号的相位检测为例,一方面设计了基于相序指示器的三相电源相序检测电路;另一方面采用相序检测极速算法,将采样的三路交流信号通过特定的算法,推算出待测相序是否与参考相序相一致,从而给出相序判定信号。

  1.1 基于双极型晶体管的相序检测电路

  其工作原理是:如图1所示,因三相电源的A相和B相分别接至a和b两端时,晶体管VBG截止,所以电压继电器KV不动作;当三相电源相序接反时,即三相电源的A相接至a端,而C相接至b端,此时晶体管VBC导通,电压继电器KV吸合动作。

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,相序检测电路,第2张

 

  该电路中,电压继电器可选用上海无线电八厂的JZC-221FB(HB4130)或JZC-22FB(HG4123)或4088等超小型中功率继电器,线圈吸引电压额定值为6 V(DC),触点负载220V(AC)3 A。

  1.2 基于相序检测极速算法的检测电路

  不妨假定三相交流信号的数学表达式为(参考相序A、B、C,待测相序a、b、c):

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第3张

 

  由上述推导可以得出,当W(t,φ)对时间t的偏导为0时,相序检测为正序,即待测相序与参考相序一致。反之,相序为逆序时,如将a、c互换,同样利用上述方法构造W(t,φ)函数,有

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第4张

 

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第5张

 

  从上面推导容易得出

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第6张

 

  为相序一致的充要条件。对其充要条件进行离散化,以便在计算机上实现相序的检测。

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第6张

 

  离散化形式为:△W(t,φ)=0,即W(tk+1,φ)=W(tk,φ)。若W(tk+1,φ)=W(tk,φ),则两者相序一致;反之,则为逆序,需要校正。其计算机程序流程图如图2所示。

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,计算机程序流程图,第8张

 

  在实际运行过程中,如果忽略程序的运行时间,则从一开始到给出相序判别信号,整个执行过程的时间就是采样周期的长度,一般为T/12,而实际的采样周期比T/12小得多,可以做到T/12 000,甚至更小。所以,该算法为极速检测相序奠定了坚实的理论基础,使相序检测的速度提高了近百倍。但实际运用中应兼具速度与效果两项指标。

  为进一步增强运行的可靠性,有时还可以用

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第9张

 

  

基于PC104的三相交流电源相序检测电路,公式,第10张

 

  作为判别条件,但速度随着N的增大而减慢,N可根据具体情况确定。

  

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