專利名稱：相序自動(dòng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力控制裝置，主要提出一種相序自動(dòng)控制器。
在我國(guó)，三相交流電是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要?jiǎng)恿χ?，?duì)社會(huì)的發(fā)展起著巨大的作用，但在使用中對(duì)其頻率、相序要求較為嚴(yán)格。尤其是在鐵路系統(tǒng)更是如此，絕對(duì)不能出現(xiàn)錯(cuò)誤，否則將發(fā)生事故。如鐵路交通的“6502電氣集中系統(tǒng)”雖有兩路電源為其供電，但都沒有相序控制裝置，當(dāng)一路正確相序電源供電時(shí)，穩(wěn)壓屏的調(diào)壓到正常值；當(dāng)某種原因電源自動(dòng)切換，另一路電源供電，如這一路電源相序不正確，這時(shí)穩(wěn)壓屏輸出與原正常輸出相反，使整個(gè)分流不能正常進(jìn)行，也就造成整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)故障，引發(fā)站內(nèi)、站外車輛無(wú)法通行的故障。因此，兩路電源相序必須正確。另外，隨著鐵路電氣化發(fā)展，鐵路提速，對(duì)電氣化區(qū)段電源的要求更加嚴(yán)格，使用道岔三相轉(zhuǎn)換機(jī)更換現(xiàn)有單相轉(zhuǎn)轍機(jī)，必須有一套能在任何情況下為其提供正確相序電源的裝置。
本實(shí)用新型的目的即是提出一種能自動(dòng)判斷相序，并能自動(dòng)調(diào)整輸出正確相序電源的智能化控制裝置。
本實(shí)用新型完成其發(fā)明任務(wù)所采取的技術(shù)方案是該控制器包括對(duì)三相電源進(jìn)行采樣、將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的信號(hào)波形并整形為持續(xù)高電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理電路；單片機(jī)判斷處理和交流接觸器控制電路。其中a、采樣、信號(hào)轉(zhuǎn)換、處理電路主要包括與每相電源反向連接的一個(gè)二極管即D1、D2、D3光電耦合器、連接光電耦合器輸出的三極管P1、P2、P3和單片機(jī)接口端與地線之間并接的由R10、C1,R11、C2,R12、C3分別組成的濾波整形電路；光電耦合器的輸入端作為正電壓導(dǎo)通的二極管分別與二極管D1、D2、D3并聯(lián)；b、經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換獲得TA、TB、TC方波信號(hào)，其中TA接單片機(jī)的外部中斷INTO(P3、2引腳)，它的下降沿觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入中斷程序；c、單片機(jī)兩個(gè)輸出端腳的輸出經(jīng)后級(jí)電路分別控制在電路連接上互相連鎖的兩個(gè)繼電器D4、D5，繼電器D4、D5連接并控制機(jī)械連鎖可逆交流接觸器。
本實(shí)用新型相序自動(dòng)控制器采用光電耦合元器件對(duì)三相電源進(jìn)行采樣，使得三相電源與后級(jí)的識(shí)別判斷和控制電路能夠從電路上隔離開來(lái)，極大地防止對(duì)后級(jí)電路的干擾，后級(jí)電路采用單片機(jī)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行識(shí)別與判斷，在軟件中有重復(fù)判斷的功能，極大地提高了判斷的準(zhǔn)確性，另外在后級(jí)的輸出與控制電路中有多級(jí)連鎖設(shè)計(jì)，更進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。
實(shí)施例附

圖1為本實(shí)用新型控制器的采樣、信號(hào)處理電路原理圖。
附圖2為單片機(jī)接口部分電原理圖。
附圖3為單片機(jī)輸出后級(jí)處理電原理圖。
附圖4為交流接觸器控制電路電原理圖。
參照附圖給的實(shí)施例對(duì)其結(jié)構(gòu)加以進(jìn)一步說明
如附圖1、2所示其采樣和信號(hào)處理電路是通過采樣將輸入端的三相交流電源的頻率與相位特征取樣，并轉(zhuǎn)換成單片機(jī)系統(tǒng)可識(shí)別的信號(hào)方波，提供給后級(jí)電路進(jìn)行識(shí)別判斷。在通電工作時(shí)，首先是對(duì)三相電源進(jìn)行采樣，以便對(duì)它的相序作出判斷，三相交流電源的每一相都是頻率為50Hz的正弦交流電壓，A、B、C的初相依次滯后(或超前)120°，只需將每相的正電壓部分采集出來(lái)即可作為判斷相序的依據(jù)，采樣電路是由每相反向連接的二極管D1、D2、D3和光電耦合器構(gòu)成，光電耦合器的輸入端作為正電壓導(dǎo)通的二極管分別與D1、D2、D3并聯(lián)，同時(shí)每相還串聯(lián)一個(gè)限流電阻R1、R2、R3。信號(hào)轉(zhuǎn)換處理電路為每一個(gè)光電耦合器的輸出連接一個(gè)偏置電壓為TTL電平的三極管P1、P2、P3，這樣，輸入的三相交流電源經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換，每相的交流電壓則被轉(zhuǎn)換成了與其同頻率的TTL電平方波信號(hào)TA、TB、TC,TA、TB、TC三路信號(hào)分別通過一個(gè)二極管D4、D5、D6(進(jìn)一步防止負(fù)電壓輸入)接到單片機(jī)89C2051的P1、7,P3、4,P3、5三個(gè)I/O接口，在這三個(gè)接口端與地線之間分別并聯(lián)一個(gè)由電阻和電容R10、C1,R11、C2,R12、C3組成的濾波整形電路，將50Hz方波信號(hào)整形為持續(xù)的高電平信號(hào)，如果P1、7,P3、5都為高電平，則說明三相都有電，如果有任何一個(gè)為低電平，則說明輸入的電源為缺相狀態(tài)。
在判斷程序中，TA接單片機(jī)的外部中斷INTO(P3、2引腳)，它的下降沿觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入中斷程序，TB接單片機(jī)的P3、3腳，在中斷服務(wù)程序中對(duì)TB進(jìn)行識(shí)別以判斷相序的正負(fù)。
P1、5,P1、6腳為信號(hào)輸出端，它們與后級(jí)電路配合來(lái)控制交流接觸器的吸合，P1、2,P1、3,P1、4用以控制LED指示燈，指示當(dāng)前輸入端三相電源的狀態(tài)(正相序、負(fù)相序或缺相)。
對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制的信號(hào)有三個(gè)RESET、FW、START。其中RESET為復(fù)位信號(hào)，接單片機(jī)的復(fù)位端，由電容和電阻組成的阻容電路對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)。另外，RESET信號(hào)還可以由看門狗電路產(chǎn)生，看門狗電路是由計(jì)數(shù)器4060及外圍電路組成，它的主要功能是防止單片機(jī)因程序走飛而引起的死機(jī)，單片機(jī)在正常工作時(shí)在每個(gè)程序運(yùn)行周期內(nèi)使P3、0端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)FW，送到4060的清零復(fù)位端，這樣，計(jì)數(shù)在產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)之前就被清零，就不產(chǎn)生RESET信號(hào)，而程序如果運(yùn)行不正常，計(jì)數(shù)器不能被正常清零，產(chǎn)生RESET信號(hào)，使單片機(jī)復(fù)位。
判斷程序?yàn)橄到y(tǒng)通電后，單片機(jī)經(jīng)上電復(fù)位后程序開始從頭執(zhí)行，首先程序開始初始化，(設(shè)置堆棧指針，對(duì)I/O口進(jìn)行定義)然后判斷P3、7腳所接收的START信號(hào)是否為高，是則向下執(zhí)行，否則等待直到其變?yōu)楦唠娖健Ｖ笈袛郟1、7，P3、4,P3、5是否均為高電平，是則向下執(zhí)行，否則等待。之后設(shè)置單片機(jī)允許外部中斷INTO，之后再連接三次判斷是否缺相，如果三次判斷都正常則根據(jù)判斷的結(jié)果設(shè)置P1、5和P1、6的輸出，P1、6輸出為高電平則交流接觸器正相序線圈吸合，輸出相序與輸入相序相同即輸出正相序。P1、5輸出高電平則交流接觸器負(fù)相序線圈吸合，輸出相序與輸入相序相反，即保證輸出還是正相序。
判斷輸入相序的正負(fù)是在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行，TA的下降沿觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入中斷，在進(jìn)入中斷后判別TB是否為高電平，如果TB在這時(shí)為高電平，說明輸入的三相電源為正相序，如果此時(shí)TB為低電平，說明輸入為負(fù)相序，根據(jù)對(duì)TB的判別結(jié)果對(duì)代表相序的標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置(標(biāo)志位1為高，表示為正相序，標(biāo)志位2為高表示為負(fù)相序)之后出中斷。主程序根據(jù)中斷服務(wù)程序?qū)?biāo)志位的設(shè)置來(lái)設(shè)置P1、5和P1、6的輸出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸出正相序，并且通過設(shè)置P1、2,P1、3,P1、4控制相應(yīng)的LED指示燈來(lái)顯示當(dāng)前輸入端三相電源的狀態(tài)。
如附圖3、4所示單片機(jī)的P1、6和P1、5分別產(chǎn)生R1和R2兩個(gè)信號(hào)，送至4,2輸入與門芯片4081的兩個(gè)與門U1:A和U1:B的輸入，U1:A和U1:B的另一個(gè)輸入端連接阻容延時(shí)電路，它們的輸出通過一個(gè)電阻分別連接到兩個(gè)三極管N1和N2的集電極，同時(shí)U1:A和U1:B的輸出連至另一個(gè)與門U1:C的兩個(gè)輸入，U1:C的輸出同時(shí)通過兩個(gè)電阻連接到N1、N2的基極，N1和N2的集電極分別通過兩個(gè)二極管連到兩個(gè)可控硅S1和S2的控制端，構(gòu)成S1和S2的三相連鎖，S1和S2分別控制兩個(gè)繼電器，D4和D5這兩個(gè)繼電器在電路連接上是互相連鎖的，保證兩個(gè)繼電器不會(huì)同時(shí)吸合，最后由D4、D5來(lái)控制交流接觸器，采用的接觸器是3TD-47型機(jī)械連鎖可逆交流接觸器。
權(quán)利要求1.一種相序自動(dòng)控制器，其特征是包括對(duì)三相電源進(jìn)行采樣、將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的信號(hào)波形并整形為持續(xù)高電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理電路、單片機(jī)判斷處理和交流接觸器控制電路；其中a、采樣、信號(hào)轉(zhuǎn)換、處理電路主要包括與每相電源反向連接的一個(gè)二極管D1、D2、D3、光電耦合器、連接光電耦合器輸出的三極管P1、P2、P3和單片機(jī)接口端與地線之間并接的電阻和電容R10、C1,R11、C2,R12、C3分別組成的濾波整形電路、光電耦合器的輸入端作為正電壓導(dǎo)通的二極管分別與D1、D2、D3并聯(lián)；b、經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換獲得TA、TB、TC方波信號(hào)，其中TA接單片機(jī)的外部中斷INTO(P3、2引腳)，它的下降沿觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入中斷程序；c、單片機(jī)兩個(gè)輸出端腳的輸出經(jīng)后級(jí)電路分別控制在電路連接上互相連鎖的兩個(gè)繼電器D4、D5，繼電器D4、D5連接并控制機(jī)械連鎖可逆交流接觸器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力控制裝置。其包括有對(duì)三相電源進(jìn)行采樣、將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的信號(hào)波形并整形為持續(xù)高電平信號(hào)的采樣、轉(zhuǎn)換、處理電路;單片機(jī)判斷處理和交流接觸器控制電路;采樣、轉(zhuǎn)換、處理電路主要包括與每相反向連接的一個(gè)二極管、光電耦合器、連接光電耦合器輸出的三極管,和單片機(jī)接口端與地線之間并接的電阻、電容;方波信號(hào)TA接單片機(jī)的外部中斷,它的下降沿觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)入中斷程序。
文檔編號(hào)H02P1/00GK2350923SQ98243979
公開日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1998年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月31日
發(fā)明者高慶偉, 郭勝利, 彭勇, 吉留根, 謝凱, 孫栓來(lái) 申請(qǐng)人:高慶偉, 郭勝利