檢測(cè)單相及三相電源相位異常的通用電路和算法

楊潔　石靖峰

摘要：三相電源缺相、逆相，因其直接影響產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，在很多電氣產(chǎn)品中都進(jìn)行了檢測(cè)。但是單相電源火線零線接反的檢測(cè)通常被忽視了，這樣會(huì)給控制電路板和檢修人員帶來很大的安全隱患。本文詳細(xì)介紹了一種既可以檢測(cè)三相電源異常也可以檢測(cè)單相電源異常的通用電路和算法。

關(guān)鍵詞：三相缺相逆相 火線零線接反 電源檢測(cè) 光藕 中斷

導(dǎo)言

目前作者檢索到的關(guān)于相位檢測(cè)的文獻(xiàn)中都是只研究三相缺相、逆相檢測(cè)，沒有兼顧單相電源的檢測(cè)。而且，很多檢測(cè)方法都是用分壓電阻采集信號(hào)，然后通過邏輯器件處理。這種處理方法不但電路發(fā)熱大，可靠性低，而且成本較高。

本文介紹的方法，沿用了日立空調(diào)三相缺相逆相的檢測(cè)電路，通過研究和實(shí)驗(yàn)本人對(duì)其進(jìn)行了算法和軟件的研究與開發(fā)，并且增加了原來沒有的單相電源檢測(cè)功能。對(duì)于同一系列但不同型號(hào)產(chǎn)品間只是供電形式不同的電氣產(chǎn)品，通常共用電路板的情況下應(yīng)用此方法可以很好的解決。這時(shí)本文介紹的方法會(huì)有很好的應(yīng)用前景。

后面的第2節(jié)介紹單相電源火線零線接反檢測(cè);第3節(jié)介紹三相電源缺相的檢測(cè);第4節(jié)介紹三相電源逆相的檢測(cè);第5、6節(jié)分別是討論與結(jié)論。

1單相電源火線零線接反檢測(cè)

其基本設(shè)計(jì)思路是：在單相供電時(shí)，單相電從Ll和N端子接入，第一條相位檢測(cè)支路的輸出端INT1與單片機(jī)的其中一個(gè)中斷引腳相連接，作為單片機(jī)的第一中斷源;第二條相位檢測(cè)支路的輸出端INT2與單片機(jī)的另一個(gè)中斷引腳相連接，作為單片機(jī)的第二中斷源;兩條相位檢測(cè)支路的電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)配置相同。

當(dāng)單相供電正接，即Ll端子接入火線、N端子接人零線時(shí)，L2端子與L3端子之間的電壓為零線與地線之間的電壓，這個(gè)電壓較低，一般在2.6V左右，經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R03、R04、R07、R08和穩(wěn)壓二極管ZD03或ZD04分壓處理后，施加到光耦PC2發(fā)光二極管兩端的壓降很低，一般在O.lV左右，由于小于光耦PC2的0.7V閾值電壓，因此光耦電路PC2不導(dǎo)通，通過輸出端INT2輸出的電信號(hào)恒為高電平，沒有脈沖，參見圖2所示波形圖。當(dāng)單相供電反接，即Ll端子連接零線，N端子連接火線時(shí)，由于L2通過配線與N端子連接，即通過L2接入火線，則L2與L3之間的電壓差為單相交流電源電壓，最大值為，此時(shí)通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R03、R04、R07、R08和穩(wěn)壓二極管ZD03或ZD04分壓后得到的電壓值遠(yuǎn)大于光耦PC2的閾值電壓，從而觸發(fā)PC2導(dǎo)通，通過輸出端INT2輸出波形信號(hào)。在單相電源的交流電壓作用下，PC2不斷導(dǎo)通和截止，輸出INT2的波形為脈沖波形，參見圖2所示波形圖。這樣一來，單片機(jī)根據(jù)接收到的波形信號(hào)即可判定火線與零線是否反接了。

2三相電源缺相檢測(cè)

電源R相欠相時(shí)，因?yàn)樾酒瑳]有被供電，所以電路板不能正常工作。我們只討論S或T相欠相的情況。以T相欠相的情況進(jìn)行說明，如圖3電路所示，因?yàn)闆]有發(fā)生s-T相IR02中斷觸發(fā)，若在500ms期間，一次都沒有發(fā)生s-T相IR02中斷，那么就應(yīng)該判定為T欠相。同樣，若S相欠相，R-S相IRoi中斷無觸發(fā)。若在500ms內(nèi)，一次IRoi中斷都沒有發(fā)生，就應(yīng)該判定S相欠相。此時(shí)，IR02中斷也無觸發(fā)，無論T相是否欠相。

3三相電源逆相檢測(cè)

通常缺相、逆相的檢測(cè)僅在上電后10秒內(nèi)就完成了，但10秒后仍繼續(xù)檢測(cè)。我們對(duì)于逆相的判定標(biāo)準(zhǔn)是，連續(xù)255次IRoi，IR02中斷觸發(fā)間隔時(shí)間都小于5ms，電源逆相，否則判為正常。（參考下表）電路觸發(fā)原理同以上

4結(jié)果

以上介紹的單相電源火線零線接反檢測(cè)、三相電源缺相逆相檢測(cè)的算法可以在家電及裝備中應(yīng)用，可以在各種情況下穩(wěn)定工作，應(yīng)用前景廣闊。

5討論

除上述的檢測(cè)方法，此電路還可以實(shí)現(xiàn)瞬間停電的檢測(cè)，瞬停的檢測(cè)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)但尚未在產(chǎn)品中應(yīng)用暫不在本文中論述可見，此電路的通用性很強(qiáng)，利于批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，同時(shí)可以降低管理成本，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

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