三相缺相检测电路的原理分析

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1、三相缺相检测电路的原理分析本部事业部电源开发部付应红前言：对于使用三相交流电的用电设备，一个最基本的可靠性保护功能就是三相输入缺相检测功能，当三相输入中任何一相电压缺相时，该电路模块输出缺相告警信号。通过对告警信号的处理，保证了对用电设备的安全保护。一、工作原理1、电路原理图原理图如图1所示：图1电路原理图2、工作原理其工作原理如下：当三相输入电压正常时，其三相输入相电压波形如图2所示，为便于分析，将一个电源周期分为6等份，如图2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。在这六个区间，三相电源之间的关系如表1所示：T1T2T3T4T5T6三相电

2、源之间的关系UA>UC>UBUA>UB>UCUB>UA>UCUB>UC>UAUC>UB>UAUC>UA>UB7图2三相正常时检测电路波形图在区间T1内，UA>UC>UB，A相电压最大，B相电压最小，因此，在图1中的光藕D1和二极管VD5导通，此时，控制信号UC为低电平，当时间从T1进入T2区间时，UA>UB>UC，A相电压最大，C相电压最小，因此，在图1中的光藕D1和二极管VD4导通，控制信号UC为低电平，如此类推，在区间T3、T4、T5、T6时，控制信号UC均为低电平，所以，在一个电源周期内，控制信号UC为低电平，也就是说，当三相输入电压正

3、常时（不缺相），控制信号UC一直为低电平，从而使缺相告警信号PHFL为低电平，表示输入正常。当三相输入电压缺相时，其检测电路波形图如图3所示，图3三相缺C相时检测电路波形图由于缺C相时，线电压只有UAB一相，当UAB7在过零点附近时，光藕D1不导通，其余二个光藕也不导通，此时，控制信号UC为高电平，从而使缺相告警信号PHFL为高电平，表示输入缺相，送ECU处理。3、电路设计说明（1）控制信号的计算图1中，各点电压说明如下：VA：光藕输出；VB：电压比较器LM339第4脚输入；VC：三极管VT1基极控制信号；VR：所有比较器的比较电压基准。光藕

4、TLP621GR的电流传输比CTR取最小值，即CTRMIN=100%。电压基准VR为：又则光藕集电极电流为：根据CTRMIN=100%，可得。在光藕原边电路中：所以原边最小电压应为当光藕原边电路线电压瞬时值大于200V时，<10.5V，则为低电平。当光藕原边电路线电压瞬时值小于200V时，>10.5V，则为高电平。因此在三相输入电压缺相时，控制信号为一个方波信号，波形见图3。一个电源周期，而线电压从0V上升到200V的时间设为，则有，则所以，则控制信号高电平维持时间为2.4ms，低电平维持时间为10-2.4=7.6ms。（2）充放电回路分析计

5、算充放电回路由电阻R9、R10、VT2、C10、C11组成。当控制信号为高电平时，三极管VT1、VT2导通，+15V电源通过电阻R9、R10给电容C10、C11，当控制信号为低电平时，三极管VT1、VT2截止，电容C10、C11通过电阻R9放电，显然，7实际上为一个直流电压迭加一个脉动信号，只要的波不小于10.5V，则电压比较器LM339的第2脚输出就一直为低电平，缺相告警信号PHFL为高电平，表示三相输入缺相。波形见图4图4三相缺C相时波形图充电时间常数：在的2.4ms高电平维持时间内，电压从0V上升到10.5V所用时间为t，则有，所以显然

6、此时间小于2.4ms。放电时间常数：在的7.6ms低电平维持时间内，电压从15V下降到电压U，则有，也就是说在整个7.6ms低电平维持时间内，一直大于10.5V，所以缺相告警信号PHFL恒为高电平。二、实验结果这次实验是在ZXD5000100A(V2.0)开关整流器上进行的，缺相工作和正常工作时的测试波形如图5、图6所示：7A．缺C相时控制信号UC的实测波形B．缺C相时的实测波形C．缺C相时的实测波形图5三相缺C相时检测电路实测波形图7A．正常工作时控制信号UC的实测波形B．正常工作时的实测波形C．正常工作时的实测波形图6正常工作时检测电路实

7、测波形图7三、结论本电路实现三相交流输入电压缺相检测功能，当三相输入中任何一相电压缺相时，该电路模块输出缺相告警信号。测试结果和理论分析一致。7