[发明专利]基于多微处理器的三相电源缺相判断和相序检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多微处理器的三相电源缺相判断和相序检测装置及其检测方法。

背景技术

电动执行机构在启动或工作过程中，电源缺相会导致电机动力性能下降或者电机不转，更为严重的是电机短路电流过大而烧毁电机，直接影响电力系统的运行安全。电源相序的正确判断，可以实现电机相序自适应功能，提升电动执行机构智能化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、实现电动执行机构的缺相故障判断和相序自适应功能，提高缺相判断和相序检测电路的抗干扰性能和适用性的基于多微处理器的三相电源缺相判断和相序检测装置及其检测方法。

本发明装置的技术方案是：该装置由三相电源缺相判断和相序检测电路、电源检测单片机和电动执行机构主单片机构成，装置的三相工作电源由电动执行机构外部接线端子接入，输入电源连接到三相电源缺相判断和相序检测电路，通过三相电源缺相判断和相序检测电路完成三路电源信号的降压和信号转换，形成三路同步低压脉冲信号，三路脉冲信号经上拉电阻分别接入电源检测单片机的PCA外设端口，由电源检测单片机PCA中断程序完成对三路脉冲信号的波形检测；电源检测单片机通过串口通讯方式将电源缺相和相序检测结果传送至电动执行机构主单片机，由主单片机完成电源缺相报警和相序自适应功能，并控制电动执行机构完成相应操作。

所述的三相电源缺相判断和相序检测电路是由电源检测单片机、电阻、二极管以及光耦电路元器件组成。

三相电源缺相判断和相序检测电路每两相电源电路间由限流电阻、光耦和二极管连接而成，为保护硬件电路相关元器件，防止光耦过电流被击穿，在电源回路串连限流电阻，为防止光耦被反向过电压击穿，在电源回路反向串连二极管，并在光耦输入端反向并连二极管；各光耦输出端电路接入上拉电阻，输出矩形波信号。

本发明检测方法的技术方案是：具体方法如下：

a.电源检测单片机对每一相输入的矩形波信号不断进行状态读取，通过对CPU的端口配置和外设设置，当波形状态每发生一次变化时， CPU就产生一次中断，在中断程序里完成从上一次状态到当前状态的时间计算。根据三相电源频率可以计算出每次三相波形状态改变的时间，正常状态下，50Hz电源每次波形状态改变时间为3.33Ms。如果CPU检测出每次三相波形状态改变时间并非正常变化时间，则判断为缺相；

b.将当前波形状态与上一次波形状态进行比较，根据状态的变化结果对电源的相序进行判断，可自定义为正向或反向；

c.考虑到外界干扰，对a中的时间给定了一个正常波动范围；

d.为了降低误判率，对a，b中的变化要求在两个周期内连续同样变化。

本发明解决了电动执行机构中三相电源缺相和电源相序变化带来的安全隐患和操作不便，以及传统的三相电源缺相检测电路结构复杂、体积庞大、成本高等技术问题，通过使用两片微型单片机，组成多微处理器硬件结构，采用软硬件相结合的方式，实现电动执行机构的缺相故障判断和相序自适应功能，提高了缺相判断和相序检测电路的抗干扰性能和适用性。

附图说明

图1是本发明的工作原理图。

图2是三相电源缺相判断和相序检测电路。

 图3是电源检测单片机信号检测电路。

图4是电动执行机构主单片机工作电路。

具体实施方式

本发明装置由三相电源缺相判断和相序检测电路、电源检测单片机、程序软件以及电动执行机构主单片机构成，三相电源缺相判断和相序检测电路主要3个子回路构成，每条回路由输入电源、限流电阻、光耦和二极管组成，光耦的两个输入端并联一个二极管，以防止反向过电压击穿光耦。光耦的输出端接入上拉电阻，光耦输出端输出3路电源脉冲信号WT、VT、UT，每路正常脉冲信号为相差120°的矩形波，3路矩形波信号分别连接到电源检测单片机的6，8，10 I/O引脚，分别对应着P0.1，P0.2，P0.3，电源检测单片机采用可编程计数器阵列PCA外设的捕捉、比较功能，并设置中断，当外部三相电源脉冲波形状态发生变化时，CPU产生一次中断，在中断程序里，通过读取当前波形信号状态，计算出从上一次状态到当前状态的时间变化，通过程序相关算法，完成缺相判断和相序判断。

检测方法如下：