(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 207249005 U(45)授权公告日 2018.04.17
(21)申请号 201721069015.9(22)申请日 2017.08.24
(73)专利权人 深圳欣锐科技股份有限公司
地址 518055 广东省深圳市南山区学苑大
道1001号南山智园C1栋14楼(72)发明人 唐疑军 刘鹏飞 刘晓红 邓向钖
吴壬华 (74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限
公司 44202
代理人 郝传鑫 熊永强(51)Int.Cl.
G01R 29/18(2006.01)
权利要求书2页 说明书6页 附图4页
(54)实用新型名称
一种三相电相序的检测装置(57)摘要
本实用新型实施例提供一种三相电相序的检测装置。一种三相电相序的检测装置，所述装置包括信号比较电路、DSP芯片，其中：所述信号比较电路与三相电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，将所述三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信
所述DSP芯片与所述信号号输出至所述DSP芯片；
比较电路连接，用于分别获取所述三个方波信号的脉冲信号并根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序。采用本实用新型，可以准确判断出三相电的相序，方便简单。CN 207249005 UCN 207249005 U
权 利 要 求 书
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1.一种三相电相序的检测装置，其特征在于，所述装置包括信号比较电路、DSP芯片，其中：
所述信号比较电路与三相电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，将所述三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片；
所述DSP芯片与所述信号比较电路连接，用于分别获取所述三个方波信号的脉冲信号并根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号比较电路包括运算放大电路、比较电路，其中：
所述运算放大电路分别与所述三相电源、输出预设电压值的第一电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，以预设电压值对所述三相电源输入的三相正弦输入信号进行升压偏置，并将经过升压偏置后的三相正弦输入信号输出至所述比较电路；
所述比较电路分别与所述运算放大电路、所述DSP芯片连接，用于将经过升压偏置后的三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述运算放大电路包括三个运算放大器，其中：
所述三个运算放大器分别与所述三相电源、所述比较电路连接，用于分别获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号，分别以预设电压值对所述三个正弦输入信号进行升压偏置，并将进行升压偏置后的三个正弦输入信号分别输出至所述比较电路。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述比较电路包括三个比较器，其中：所述三个比较器分别与所述运算放大电路、所述DSP芯片连接，用于分别将经过升压偏置后的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号分别生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片。
5.如权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述信号比较电路还包括电压跟随电路，其中：
所述运算放大电路通过所述电压跟随电路与所述比较电路连接。6.如权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述信号比较电路还包括分压电路，其中：
所述三相电源通过所述分压电路与所述运算放大电路连接；
所述分压电路用于将所述三相电源输入的三相正弦输入信号降压输出至所述运算放大电路。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DSP芯片包括三个I/O口，其中：所述信号比较电路分别与所述三个I/O口连接；
所述信号比较电路通过所述三个I/O口分别将所述三个方波信号输入到DSP芯片。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DSP芯片具体用于：
将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第一个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为A相正弦输入信号；
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权 利 要 求 书
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将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第二个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为B相正弦输入信号；
将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第三个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为C相正弦输入信号。
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说 明 书
一种三相电相序的检测装置
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技术领域
[0001]本实用新型涉及三相电领域，尤其涉及一种三相电相序的检测方法及装置。背景技术
[0002]三相交流电是电能的一种输送形式，简称三相电，三相电由空间位置上相差120°角的三个线圈以相同速度旋转产生，由三个在相位上相差120°的正弦波组成。三相电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备都采用三相电进行供电。采用三相电的设备对相序都有要求，在接入三相电时必须按照相序正确接入才能使三相电设备正常工作。[0003]现有技术中，有相序要求的设备主要依靠相序检测器来对三相电的相序进行判断，保证正确后才允许运行设备，在一些情况下需要多次接入才能确定正确的相序，比较麻烦。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种三相电相序的检测方法及装置，可以准确判断出三相电的相序，方便简单。
[0005]本实用新型实施例提供一种三相电相序的检测装置，所述装置包括信号比较电路、DSP芯片，其中：
[0006]所述信号比较电路与三相电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，将所述三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片；
[0007]所述DSP芯片与所述信号比较电路连接，用于分别获取所述三个方波信号的脉冲信号并根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序。
[0008]在一种可能的设计中，所述信号比较电路包括运算放大电路、比较电路，其中：所述运算放大电路分别与所述三相电源、输出预设电压值的第一电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，以预设电压值对所述三相电源输入的三相正弦输入信号进行升压偏置，并将经过升压偏置后的三相正弦输入信号输出至所述比较电路；所述比较电路分别与所述运算放大电路、所述DSP芯片连接，用于将经过升压偏置后的三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片。[0009]在一种可能的设计中，所述运算放大电路包括三个运算放大器，其中：所述三个运算放大器分别与所述三相电源、所述比较电路连接，用于分别获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号，分别以预设电压值对所述三个正弦输入信号进行升压偏置，并将进行升压偏置后的三个正弦输入信号分别输出至所述比较电路。[0010]在一种可能的设计中，所述比较电路包括三个比较器，其中：所述三个比较器分别与所述运算放大电路、所述DSP芯片连接，用于分别将经过升压偏置后的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号分别生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片。
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说 明 书
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在一种可能的设计中，所述信号比较电路还包括电压跟随电路，其中：所述运算放
大电路通过所述电压跟随电路与所述比较电路连接。[0012]在一种可能的设计中，所述信号比较电路还包括分压电路，其中：所述三相电源通过所述分压电路与所述运算放大电路连接；所述分压电路用于将所述三相电源输入的三相正弦输入信号降压输出至所述运算放大电路。[0013]在一种可能的设计中，所述DSP芯片包括三个I/O口，其中：所述信号比较电路分别与所述三个I/O口连接；所述信号比较电路通过所述三个I/O口分别将所述三个方波信号输入到DSP芯片。
[0014]在一种可能的设计中，所述DSP芯片具体用于：将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第一个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为A相正弦输入信号；将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第二个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为B相正弦输入信号；将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第三个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为C相正弦输入信号。
[0015]本实用新型实施例通过将三相电源输入的三相正弦输入信号转化为三个方波信号，获取所述三个方波信号的脉冲信号并根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序，解决了传统方法中有相序要求的设备主要依靠相序检测器来对三相电的相序进行判断，保证正确后才允许运行设备，在一些情况下需要多次接入才能确定正确的相序的问题。与传统方法相比，本实用新型实施例提供的方法更加准确方便。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本实用新型实施例中的一种三相电相序的检测装置的组成结构示意图；[0018]图2是本实用新型实施例的三相电相序的检测装置的信号比较电路的组成结构示意图；
[0019]图3是LM2902运算放大芯片的示意图；
[0020]图4是本实用新型实施例的利用运算放大芯片构成运算放大电路的电路连接示意图；
[0021]图5是LM2901比较芯片的示意图；
[0022]图6是本实用新型实施例的利用比较芯片构成比较电路的电路连接示意图；
[0023]图7是本实用新型实施例中的三相正弦输入信号经过信号比较电路的前后对比图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实
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说 明 书
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施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。[0025]首先参见图1，图1是本实用新型实施例中的一种三相电相序的检测装置的组成结构示意图，其中，所述装置可以为一个独立的检测设备，也可以为采用三相电的设备中的一个检测模块，如图所示所述装置至少包括信号比较电路210、DSP芯片220，其中：[0026]所述信号比较电路210与三相电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，将所述三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片220；
[0027]所述DSP芯片220与所述信号比较电路210连接，用于分别获取所述三个方波信号的脉冲信号并根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序。[0028]其中，所述三相正弦输入信号包括三个相位差为120°的正弦输入信号。[0029]在一可选实施例中，所述装置还可以包括开关电路230，其中：
[0030]所述信号比较电路210通过所述开关电路230与所述三相电源连接，所述开关电路230用于控制所述三相正弦输入信号的通断。[0031]具体的，例如所述开关电路230可以一直保持断开状态，当收到DSP芯片220的“打开指令”时打开，这样可保证所述三相正弦输入信号的三个正弦输入信号同时发出。[0032]可选的，如图2所示，所述信号比较电路210可以包括运算放大电路211、比较电路212，其中：
[0033]所述运算放大电路211分别与所述三相电源、输出预设电压值的第一电源连接，用于获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号，以预设电压值对所述三相电源输入的三相正弦输入信号进行升压偏置，并将经过升压偏置后的三相正弦输入信号输出至所述比较电路212；
[0034]所述比较电路212分别与所述运算放大电路211、所述DSP芯片220连接，用于将经过升压偏置后的三相正弦输入信号生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片220。[0035]其中，预设电压值可以为1V、2V、3V等，具体可根据电路的实际情况确定所述第一电源的电压值。[0036]可选的，所述运算放大电路211可以包括三个运算放大器，其中：[0037]所述三个运算放大器分别与所述三相电源、所述比较电路212连接，用于分别获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号，分别以预设电压值对所述三个正弦输入信号进行升压偏置，并将进行升压偏置后的三个正弦输入信号分别输出至所述比较电路212。[0038]可选的，所述运算放大电路211可以由集成电路和电路元件构成，例如类似LM2902芯片的包括至少3个运算放大器的运算放大芯片和电阻构成；也可以由多个相互独立的运算放大器和其他电路元器件组成。[0039]其中，运算放大器的放大能力由DSP芯片的捕获能力及三相正弦输入信号的电压范围确定例如DSP的捕获能力为[0，3V]，三相正弦输入信号输入至所述运算放大电路时电压范围为[-1.5V,1.5V]，则运放放大器需具备将三相正弦信号的电压抬高1.5V的能力。
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下面以型号为LM2902的运算放大芯片为例说明运算放大电路的组成及工作过程。
LM2902运算放大芯片的引脚图如图3所示，LM2902运算放大芯片共有14个引脚，引脚4为电压引脚，引脚11为接地引脚，引脚1、2、3，引脚5、6、7，引脚8、9、10以及引脚12、13、14分别组成一个运算放大器，共4个运算放大器，在本实用新型中，运算放大芯片用于以预设电压值对所述三相电源输入的三相正弦输入信号进行升压偏置，则需要选取运算放大芯片中的三个运算放大器用作加法器，采用LM2902芯片构成运算放大电路的电路连接示意图如图4所示，图4中，选用引脚5、6、7，引脚9、10、11以及引脚12、13、14的运算放大器作为构成加法器的运算放大器，则正向输入引脚5、10、12分别通过3个电阻Ra与三相电源的三条连接线连接，用于分别获取三相电源输入的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号，同时，正向输入引脚5、10、12分别通过3个电阻Rb接入1.5V电压，用于对三个正弦输入信号进行升压偏置；负向输入引脚6、9、13分别通过3个电阻Rb分别连接至输出引脚7、8、14；同时，负向输入引脚6、9、13分别通过3个电阻Ra接地，输出引脚7、8、14分别连接至比较电路，根据虚短和虚断定理可知U7＝U5+1.5V，U8＝U10+1.5V，U14＝U12+1.5V，其中U5、U8、U14分别为三相正弦输入信号的三个正弦信号输出至LM2902芯片时的电压，U7、U8、U7为经过升压偏置后的三个正弦信号后的电压。[0041]可选的，所述正向输入引脚5、10、12也可以接入具备其他电压值的电源，不仅限于1.5V，例如可以为2V、3V等。
[0042]采用图4所示的运算放大电路可使三相正弦输入信号抬高1.5V，例如经过升压偏置前的三相正弦输入信号电压范围为[-1.5V，1.5V]，则经过升压偏置后的三相正弦输入信号的电压范围为[0，3V]，即运算放大器使三相正弦输入信号的电压抬高1.5V。[0043]可选的，所述比较电路212可以包括三个比较器，其中：[0044]所述三个比较器分别与所述运算放大电路211、所述DSP芯片220连接，用于分别将经过升压偏置后的三相正弦输入信号的三个正弦输入信号分别生成三个方波信号并将所述三个方波信号输出至所述DSP芯片220。[0045]可选的，所述三个比较器分别与输出预设电压值的第二电源连接(即所述第二电源能提供的电压的数值与所述第一电源能提供的电压的数值相同)。[0046]可选的，所述比较电路可以由集成电路和电路元件构成，例如类似LM2901的包括至少3个运算放大器的运算放大芯片和电阻构成；也可以由多个相互独立的比较器和其他电路元器件组成。
[0047]下面以型号为LM2901的比较芯片说明比较电路的工作过程。LM2901的运算芯片的引脚关系可以如图5所示，LM2901运算放大电路共有14个引脚，引脚3为电压引脚，引脚12为接地引脚，引脚2、4、5，引脚1、6、7，引脚8、9、14以及引脚10、11、13分别组成一个比较器，共4个比较器，在本实用新型中需要采用其中三个比较器，比较器的处理机制如下：当比较器的正向输入引脚的电压高于负向输入引脚的电压时，输出引脚输出高电平信号；当比较器的正向输入引脚的电压低于负向输入引脚的电压时正弦输入信号的电压低于负向输入引脚的电压时，输出引脚输出低电平信号。采用LM2901芯片构成比较电路的电路连接示意图可以如6所示，图6中，选用引脚1、6、7，引脚8、9、14以及引脚10、11、13的作为生成方波的比较器，则正向输入引脚7、9、11分别与运算放大电路连接，用于接收运算放大电路输出的经过升压偏置后的三相正弦输入信号，同时正向输入引脚7、9、11分别通过3个电阻Rc连接至输
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出引脚1、13、14，负向输入引脚6、8、10分别通过3个电阻Rd接入1.5V电压。[0048]可选的，负向输入引脚6、8、10也可以接入具备其他电压值的电源，其中，负向输入引脚6、8、10接入的电压值可以与运算放大电路接入的电源的电压值一致。[0049]具体的，采用图6所示的比较电路可产生如图7所示的效果，其中，图A为输入至图6中的正向输入引脚7、9、11时的三相正弦输入信号，图B是比较器根据三相正弦输入信号的电压与负向输入引脚6、8、10的电压比较通过输出引脚1、13、14输出的方波信号。[0050]可选的，所述信号比较电路210还可以包括电压跟随电路213，其中：
[0051]所述运算放大电路211通过所述电压跟随电路213与所述比较电路212连接。[0052]可选的，所述电压跟随电路可以为集成电路，例如为类似LM2902的能起到隔离作用的集成电路。[0053]可选的，所述电压跟随电路可以包括至少3个电压跟随器。[0054]经过比较电路后的三相正弦输入信号变为方波信号，方波信号翻转时会对经过运算放大电路的三相正弦输入信号产生影响(例如会使三相正弦输入信号波形失真等)导致检测不准，电压跟随电路中的电压跟随器可以起到隔离两级电路的作用，使运算放大电路和比较电路的电路均能正常工作。[0055]可选的，所述信号比较电路210还可以包括分压电路214，其中：
[0056]所述三相电源通过所述分压电路214与所述运算放大电路211连接；
[0057]所述分压电路214用于将所述三相电源输入的三相正弦输入信号降压输出至所述运算放大电路211。[0058]可选的，所述分压电路可以由多个分压电阻组成，具体实现中，可以根据DSP芯片的捕获电压的能力及所述第一电源的电压值设置确定需要被分压电阻分走的电压。[0059]例如，DSP芯片捕获电压的能力为[0，3V]，第一电源的电压值为1.5V，则可以得出三相正弦输入信号输出至所述运算芯片时的电压范围为[-1.5V，1.5V]，三相电源输出的三相正弦输入信号的初始电压范围为[-220V，220V]，则确定需要被分压电阻分走的电压为202.5V。
[0060]可选的，所述DSP芯片220包括至少三个I/O口，其中:[0061]所述信号比较电路210分别与所述三个I/O口连接；
[0062]所述信号比较电路210通过所述三个I/O口分别将所述三个方波信号输入到DSP芯片220。
[0063]在另一可选实施例中，上述信号比较电路可以由具备同样功能的集成芯片代替。[0064]上述三相电相序的检测装置的结构可以执行如下步骤：[0065]一、信号比较电路获取三相电源输入的三相正弦输入信号。[0066]其中，所述三相正弦输入信号包括三个相位差为120°的正弦输入信号。[0067]可选的，可以在所述信号比较电路和所述三相电源之间设置一个开关电路，并使所述开关电路一直保持断开状态，直到需要获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号时打开所述开关电路，通过设置开关电路的方式可保证所述三相正弦输入信号的三个正弦输入信号可以同时发出。[0068]可选的，可以在需要获取所述三相电源输入的三相正弦输入信号时才打开所述三相电源。
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二、所述信号比较电路将所述三相正弦输入信号生成三个方波信号。
[0070]可选的，所述信号比较电路可以分别对所述三相正弦输入信号的三个正弦输入信号进行分别处理，生成三个方波信号。[0071]可选的，所述信号比较电路可以采用比较器对所述三相正弦输入信号进行处理生成三个方波信号。[0072]三、所述信号比较电路将所述三个方波信号输出至DSP芯片。[0073]可选的，所述信号比较电路可以分别将所述方波信号输出至所述DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片的I/O(Input/Output，输入/输出)口。[0074]四、所述DSP芯片分别获取所述三个方波信号的脉冲信号。[0075]可选的，所述脉冲信号可以为所述方波信号的上升沿信号或所述方波信号的下降沿信号，需要说明的是，所述DSP芯片获取的是属性相同的脉冲信号，例如分别获取所述三个方波信号的上升沿信号或分别获取所述方波信号的下降沿信号。[0076]五、所述DSP芯片根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序。[0077]具体的，所述DSP芯片将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第一个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为A相正弦输入信号；所述DSP芯片将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第二个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为B相正弦输入信号；所述DSP芯片将获取到的所述三个方波信号的脉冲信号中第三个到来的脉冲信号对应的正弦输入信号确定为C相正弦输入信号。[0078]例如，可在所述DSP芯片中设定相序变量U1、U2、U3，执行获取脉冲信号的程序，当获取到第一个脉冲信号时，给相序变量U1赋值a，当获取到第二个脉冲信号时，给相序变量U2赋值b，当获取到第三个脉冲信号时，给相序变量赋值c，DSP芯片获取完成后，显示出相序变量U1、U2、U3的值。
[0079]本实用新型实施例中，信号比较电路将三相电源输入的三相正弦输入信号转化为三个方波信号，DSP芯片分别获取所述三个方波信号的脉冲信号并根据获取到所述三个方波信号的脉冲信号的先后顺序确定所述三相正弦输入信号的相序，将获取到的第一个脉冲信号对应的正弦输入信号确定为A相正弦输入信号；将获取到的第二个脉冲信号对应的正弦输入信号确定为B相正弦输入信号；将获取到的第三个脉冲信号对应的正弦输入信号确定为C相正弦输入信号，一次检测即可准确确定三相正弦输入信号的相序，方便简单。[0080]以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
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