消磁电源柜输入缺相报警分析及改进设计

余锡斌，魏文新

（海军驻桂林地区军事代表室，桂林 541002）

0 引言

某新型消磁电源柜，属新研制的最新一代智能型消磁电源，具有在设备输出过电流、缺相和设备自身故障等各种故障发生时，提供故障显示、报警和保护功能。但在初次装舰后的系泊试验过程中，发现输入电源缺A相时，监控模块报警显示“1～N#电源模块故障”，而在缺B或C相时，监控模块报警却显示“1～N#电源模块通讯故障”的不一样现象。

1 原因分析

1.1 电源柜配电设计原理分析

原电源柜主回路供电控制线路如图1所示。图中，KM1为控制继电器，由监控模块控制接触器控制其通断，上电后KM1吸合。KM为主回路电源模块供电接触器，因接触器KM的控制线圈由B相和C相两相供电，当B相或C相缺相时，接触器KM不能吸合，致使消磁电源模块都不能上电工作。通过以上分析，我们认为电源柜配电设计不合理。

1.2 监控模块缺相报警设计原理分析

其工作原理为：当有缺相时，AB、BC、CA有零压出现，图中HM231（D10）的11脚由低电平变为高电平，光耦D5导通，缺相告警指示VD6亮，HM231（D10）的8脚由高电平变为低电平，D11导通动作，光耦D11送出缺相告警信号给后级缺相动作电路，以实现缺相告警功能[1-3]。当从设备中取出含缺相报警电路的电源插件,使插件外壳不与船体相连时，可正常缺相报警；而插件外壳与船体相连时，不能正常报警。经分析判定，这种现象与缺相报警电路并联的电路有关。

将KM接触器线圈的控制电源由交流改为直流，D1为三相整流桥，将输入交流电源整流为直流电。R2为降压电阻，将整流后的直流电压降低到接触器线圈正常工作范围内。C1、C2为两个串接的电解电容，为接触器吸合瞬间提供较大的启动电流。R1并接在电容两端，通过接触器KM的常闭触点，在接触器断开时给电容放电，以实现短时间内接触器能断开、吸合正常工作，达到两舷电源转换时间要求。D2为续流二极管，起保护作用。如图8所示。

采用此方案线路，给接触器KM的控制线圈供电，实现控制接触器KM通断的目的[6]。

2.2 监控模块缺相报警的改进

将原来以缺相时缺相脚为“0”判断缺相，改为缺相时输入信号下降作为缺相判定条件。具体原理如图9所示：

A～、B～、C～为三相电源的输入，VD27、VD26、VD29与图 2的VD12、VD16、VD17组成三相整流电路，AC-SAMP为平均值取信号，当三相输入电源工作正常时，AC-SAMP取样信号大于VR基准电压，D7比较器输出低电平信号，光耦D5和D8不导通，缺相告警红灯VD38不亮，监控信号IN-D4保持高电平，监控正常；当输入电源缺相时，A～、B～、C～至少有一路电压幅值降低，AC-SAMP取样信号小于 VR基准电压，D7比较器输出高电平信号，光耦D5和D8导通，缺相告警红灯VD38亮，监控信号IN-D4被拉低，监控输出缺相告警信息，此时不论机壳接地线、接零线都能做出正常缺相告警[7]。

3 结论

电源柜输入电源经三相调压器输入，工作在380 V±10%的的正常电压范围内分别缺A相、缺B相、缺C相和不缺相时，主电路接触器应能正常吸合，电源模块能正常供电。输入电源在机柜接地线接地、接零、悬浮等状态下分别缺A相、缺B相、缺C相和不缺相时，检验缺相报警结果：缺任一相时，监控模块两块供电电源插件上的“缺相”指示灯亮，电源模块故障指示灯亮，监控告警显示“交流输入缺相”，不缺相时灯不亮，电源模块正常工作，表明改进后的告警电路能正确报警，达到原设计要求。

[1] 高玉奎. 常用新型电子元器件. 北京:中国电力出版社, 2012.

[2] 风村迪夫著；王玲、徐雅珍、李武平译. OP放大电路设计[M]. 北京:科学出版社，2004.

[3] 李宏. 电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京:机械工业出版社, 2001.

[4] 于占河. 电路基础知识. 北京: 电子工业出版社,2003.

[5] 霍亮生. 电子技术基础. 北京: 清华大学出版社,2006.

[6] 阳鸿钧等编著. 特殊元器件应用与检测. 北京:中国电力出版社, 2010.

[7] 王兆安、刘进军. 电力电子技术. 北京:机械工业出版社, 2011.