检测单相及三相电源相位异常的通用电路和算法

杨洁　石靖峰

摘要：三相电源缺相、逆相，因其直接影响产品的运行状态，在很多电气产品中都进行了检测。但是单相电源火线零线接反的检测通常被忽视了，这样会给控制电路板和检修人员带来很大的安全隐患。本文详细介绍了一种既可以检测三相电源异常也可以检测单相电源异常的通用电路和算法。

关键词：三相缺相逆相 火线零线接反 电源检测 光藕 中断

导言

目前作者检索到的关于相位检测的文献中都是只研究三相缺相、逆相检测，没有兼顾单相电源的检测。而且，很多检测方法都是用分压电阻采集信号，然后通过逻辑器件处理。这种处理方法不但电路发热大，可靠性低，而且成本较高。

本文介绍的方法，沿用了日立空调三相缺相逆相的检测电路，通过研究和实验本人对其进行了算法和软件的研究与开发，并且增加了原来没有的单相电源检测功能。对于同一系列但不同型号产品间只是供电形式不同的电气产品，通常共用电路板的情况下应用此方法可以很好的解决。这时本文介绍的方法会有很好的应用前景。

后面的第2节介绍单相电源火线零线接反检测;第3节介绍三相电源缺相的检测;第4节介绍三相电源逆相的检测;第5、6节分别是讨论与结论。

1单相电源火线零线接反检测

其基本设计思路是：在单相供电时，单相电从Ll和N端子接入，第一条相位检测支路的输出端INT1与单片机的其中一个中断引脚相连接，作为单片机的第一中断源;第二条相位检测支路的输出端INT2与单片机的另一个中断引脚相连接，作为单片机的第二中断源;两条相位检测支路的电路结构及参数配置相同。

当单相供电正接，即Ll端子接入火线、N端子接人零线时，L2端子与L3端子之间的電压为零线与地线之间的电压，这个电压较低，一般在2.6V左右，经电阻分压网络R03、R04、R07、R08和稳压二极管ZD03或ZD04分压处理后，施加到光耦PC2发光二极管两端的压降很低，一般在O.lV左右，由于小于光耦PC2的0.7V阈值电压，因此光耦电路PC2不导通，通过输出端INT2输出的电信号恒为高电平，没有脉冲，参见图2所示波形图。当单相供电反接，即Ll端子连接零线，N端子连接火线时，由于L2通过配线与N端子连接，即通过L2接入火线，则L2与L3之间的电压差为单相交流电源电压，最大值为，此时通过电阻分压网络R03、R04、R07、R08和稳压二极管ZD03或ZD04分压后得到的电压值远大于光耦PC2的阈值电压，从而触发PC2导通，通过输出端INT2输出波形信号。在单相电源的交流电压作用下，PC2不断导通和截止，输出INT2的波形为脉冲波形，参见图2所示波形图。这样一来，单片机根据接收到的波形信号即可判定火线与零线是否反接了。

2三相电源缺相检测

电源R相欠相时，因为芯片没有被供电，所以电路板不能正常工作。我们只讨论S或T相欠相的情况。以T相欠相的情况进行说明，如图3电路所示，因为没有发生s-T相IR02中断触发，若在500ms期间，一次都没有发生s-T相IR02中断，那么就应该判定为T欠相。同样，若S相欠相，R-S相IRoi中断无触发。若在500ms内，一次IRoi中断都没有发生，就应该判定S相欠相。此时，IR02中断也无触发，无论T相是否欠相。

3三相电源逆相检测

通常缺相、逆相的检测仅在上电后10秒内就完成了，但10秒后仍继续检测。我们对于逆相的判定标准是，连续255次IRoi，IR02中断触发间隔时间都小于5ms，电源逆相，否则判为正常。（参考下表）电路触发原理同以上

4结果

以上介绍的单相电源火线零线接反检测、三相电源缺相逆相检测的算法可以在家电及装备中应用，可以在各种情况下稳定工作，应用前景广阔。

5讨论

除上述的检测方法，此电路还可以实现瞬间停电的检测，瞬停的检测已经在实验室实现但尚未在产品中应用暂不在本文中论述可见，此电路的通用性很强，利于批量生产时产品的标准化作业，同时可以降低管理成本，具有很强的实用价值。

参考文献

[1]陈赐海，三相电机的缺相和相序保护的逻辑控制电路，《电机电器技术》，2002

[2]欧阳三泰，三相异步电动机电源缺相错相保护电路，《电气应用》，2005

[3]杜社雄译，光藕三相电源缺相检测保护器.《Electronics world》，2008

[4]季海新.沈冬波，家用电器接地分析.《大众科学科学研究与实践》，2005

[5]王立武，怎样识别火线和零线，《家电检修技术》，2004