一種三相電源缺相、掉電檢測系統的制作方法

本實用新型涉及工業自動化電機控制領域，具體涉及一種三相電源缺相、掉電檢測系統。

背景技術：

目前，在很多工業自動化場合需要對輸入的三相交流電源進行缺相和掉電檢測，防止突然斷電后，電氣設備內運行的電機，由于慣性不能及時停止，導致電氣設備的損壞，甚至操作人員的傷亡事故。另外，電機在處于非正常工作狀態或需要緊急停機時，主要采用電機的抱閘模塊進行制動，但是，抱閘模塊的價格相對較高，使用抱閘模塊后，電機的體積將增大，且電機的控制布線更復雜，不利于電氣設備向小型化發展。

技術實現要素：

本實用新型的三相電源缺相、掉電檢測系統，適用于伺服驅動器的電機控制系統，對三相交流電源缺相或掉電等非正常情況做出判斷之后，DSP處理器關閉PWM信號，且通過繼電器電路切斷母線電源，啟動接入制動電路，將伺服電機的三相繞組之間串入制動功率電阻，將三相繞組短接，使定子繞組的剩磁電勢在短接回路中產生電流，從而起到電機的快速制動，實現了對電氣設備和人員的安全保護作用。整個系統電路簡單，容易實現，成本低廉，解決現有電氣設備內電機用抱閘模塊價格高、體積大、控制布線復雜等問題；特別適用于2KW以下的電機或慣量小的電機缺相及掉電制動，具有良好的應用前景。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

一種三相電源缺相、掉電檢測系統，其特征在于：包括三相電源RST、整流電路、繼電器電路、IPM電路、兩路光耦處理電路、DSP處理器、制動電路、數碼管、伺服電機，所述整流電路的輸入端分別外接三相電源的R、S、T端口，所述整流電路的輸出端與繼電器電路相連接，所述繼電器電路的控制端與DSP處理器相連接，所述繼電器電路的輸出端通過IPM電路與伺服電機相連接，所述DSP處理器還通過制動電路與伺服電機相連接，所述三相電源的R、S、T通過兩路光耦處理電路得到兩路方波信號RS和ST與DSP處理器相連接，所述DSP處理器還與IPM電路、制動電路、數碼管分別相連接。

前述的一種三相電源缺相、掉電檢測系統，其特征在于：所述兩路光耦處理電路包括光耦芯片U1和U2、反向器U3、電阻R1～R9、電容C1和C2，所述光耦芯片U1的第1腳通過電阻R1與三相電源R相連接，所述光耦芯片U1的第2腳通過電阻R2與三相電源S相連接，所述光耦芯片U1的第1腳和第2腳之間并聯電阻R4，所述光耦芯片U2的第1腳與光耦芯片U1的第2腳相連接，所述光耦芯片U2的第2腳通過電阻R3與三相電源T相相連接，所述光耦芯片U2的第1腳和第2腳之間并聯電阻R5，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R6與電源VCC相連接，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R8與反向器U3相連接，所述反向器U3的第1腳通過電容C1與地相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R7與電源VCC相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R9與反向器U3相連接，所述反向器U3的第3腳通過電容C2與地相連接，所述反向器U3的輸出端分別輸出方波信號RS和ST，與DSP處理器的IO口相連接。

前述的一種三相電源缺相、掉電檢測系統，其特征在于：制動電路包括光耦芯片U4、制動繼電器RELAY、續流二極管D1、電阻R10、制動電阻R11和R12，所述光耦芯片U4輸入端的正極通過R10與電源VCC相連接，所述光耦芯片U4輸入端的負極與DSP制動信號相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第4腳與電源VDD相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第3腳與制動繼電器RELAY的線圈一端相連接，所述制動繼電器RELAY的線圈另一端與地相連接，所述制動繼電器RELAY的線圈兩端并聯續流二極管D1，所述續流二極管D1的正端與制動繼電器RELAY的第1腳相連接，所述續流二極管D1的負端與制動繼電器RELAY的第8腳相連接，所述制動繼電器RELAY的動觸點第3腳、第6腳通過第一制動電阻R11與電機U相繞組相連接，所述制動繼電器RELAY的靜觸點第4腳與電機的V相繞組相連接，所述制動繼電器RELAY靜觸點的第5腳通過第二制動電阻R12與電機的W相繞組相連接。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的三相電源缺相、掉電檢測系統，適用于伺服驅動器的電機控制系統，對三相交流電源缺相或掉電等非正常情況做出判斷之后，DSP處理器關閉PWM信號，且通過繼電器電路切斷母線電源，啟動接入制動電路，將伺服電機的三相繞組之間串入制動功率電阻，將三相繞組短接，使定子繞組的剩磁電勢在短接回路中產生電流，從而起到電機的快速制動，實現了對電氣設備和人員的安全保護作用。整個系統電路簡單，容易實現，成本低廉，解決現有電氣設備內電機用抱閘模塊價格高、體積大、控制布線復雜等問題；特別適用于2KW以下的電機或慣量小的電機缺相及掉電制動，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型的三相電源缺相、掉電檢測及制動系統的系統框圖。

圖2是本實用新型的兩路光耦處理電路的電路圖。

圖3是本實用新型的制動繼電器的電路圖。

圖4是本實用新型的S相缺相時RS和ST信號時序圖。

圖5是本實用新型的三相電源正常時RS和ST信號時序圖。

圖6是本實用新型的三相電源缺相、掉電檢測系統及制動的流程圖。

具體實施方式

下面將結合說明書附圖，對本實用新型作進一步的說明。

如圖1所示，本實用新型的三相電源缺相、掉電檢測系統，包括三相電源RST、整流電路、繼電器電路、IPM電路、兩路光耦處理電路、DSP處理器、制動電路、數碼管、伺服電機，所述整流電路的輸入端分別外接三相電源的R、S、T端口，通過整理電路給電機提供母線電源，所述整流電路的輸出端與繼電器電路相連接，所述繼電器電路的控制端與DSP處理器相連接，所述繼電器電路的輸出端通過IPM電路與伺服電機相連接，所述DSP處理器還通過制動電路與伺服電機相連接，所述三相電源的R、S、T通過兩路光耦處理電路得到兩路方波信號RS和ST與DSP處理器相連接，所述DSP處理器還與IPM電路、制動電路、數碼管分別相連接。

本實用新型包括數碼管，所述數碼管與DSP處理器相連接，當DSP處理器處理接收到的采樣信號RS和ST，得到缺相或者掉電等不正常情況，用于顯示故障信息，包括顯示所缺相的名稱和掉電信息。

如圖2所示，所述兩路光耦處理電路包括光耦芯片U1和U2、反向器U3、電阻R1～R9、電容C1和C2，所述光耦芯片U1的第1腳通過電阻R1與三相電源R相連接，所述光耦芯片U1的第2腳通過電阻R2與三相電源S相連接，所述光耦芯片U1的第1腳和第2腳之間并聯電阻R4，所述光耦芯片U2的第1腳與光耦芯片U1的第2腳相連接，所述光耦芯片U2的第2腳通過電阻R3與三相電源T相相連接，所述光耦芯片U2的第1腳和第2腳之間并聯電阻R5，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R6與電源VCC相連接，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R8與反向器U3相連接，所述反向器U3的第1腳通過電容C1與地相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R7與電源VCC相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R9與反向器U3相連接，所述反向器U3的第3腳通過電容C2與地相連接，所述反向器U3的輸出端分別輸出方波信號RS和ST，與DSP處理器的IO口相連接，所述光耦芯片U1和U2為交流光耦，能夠接受交流電源輸入，其輸入端包括正反兩路發光管；所述光耦芯片U1和U2的作用是將交流信號轉化為直流信號，所述反向器U3的作用是將直流信號進行整形和濾波，使DSP處理器更容易進行判斷。

如圖3所示，制動電路包括光耦芯片U4、制動繼電器RELAY、續流二極管D1、電阻R10、制動電阻R11和R12，所述光耦芯片U4輸入端的正極通過R10與電源VCC相連接，所述光耦芯片U4輸入端的負極與DSP制動信號相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第4腳與電源VDD相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第3腳與制動繼電器RELAY的線圈一端相連接，所述制動繼電器RELAY的線圈另一端與地相連接，所述制動繼電器RELAY的線圈兩端并聯續流二極管D1，所述續流二極管D1的正端與制動繼電器RELAY的第1腳相連接，所述續流二極管D1的負端與制動繼電器RELAY的第8腳相連接，所述制動繼電器RELAY的動觸點第3腳、第6腳通過第一制動電阻R11與電機U相繞組相連接，所述制動繼電器RELAY的靜觸點第4腳與電機的V相繞組相連接，所述制動繼電器RELAY靜觸點的第5腳通過第二制動電阻R12與電機的W相繞組相連接。

如圖4-圖6所示，基于上述的三相電源缺相、掉電檢測系統的制動方法，包括以下步驟，

步驟（1），對三相交流電R、S、T進行檢測，通過兩路光耦處理電路將兩相之間的相間電壓差轉換成直流信號，并通過反向器轉換成方波信號，形成R和S相間采樣信號RS、S和T相間采樣信號ST，分別輸入到DSP處理器的IO端口；

步驟（2），DSP處理器對采樣的方波信號RS、ST進行判斷，若采樣信號RS、ST均存在輸出且有相位差時，RS和ST的時序圖如圖5所示，RS和ST的相位差t1為3.5ms，則三相交流電供電正常，DSP不做任何處理，伺服驅動器正常工作；若采樣信號RS、ST均存在輸出且信號同步時，RS和ST的時序圖如圖4所示，則S相缺相，并執行步驟（3）；若采樣信號RS無信號而采樣信號ST存在輸出時，則三相交流電的R相缺相，并執行步驟（3）；若采樣信號RS存在輸出而采樣信號ST無信號時，則三相交流電的T相缺相，并執行步驟（3）；若采樣信號RS、ST均無信號時，則三相交流電的R和T兩相缺相或者三相全部掉電，并執行步驟（3）；

步驟（3），DSP處理器立刻關閉PWM信號，立即釋放母線繼電器切斷母線電源，接入制動電路，對伺服電機進行緊急制動，并在數碼管上顯示故障信息；

步驟（4），接入制動電路后，伺服電機的三相繞組之間串入制動功率電阻，將三相繞組短接，使伺服電機的定子繞組剩磁電勢在短接回路中產生電流，從而起到伺服電機的制動作用，實現伺服電機的快速制動和停止。

綜上所述，本實用新型的三相電源缺相、掉電檢測系統，適用于伺服驅動器的電機控制系統，對三相交流電源缺相或掉電等非正常情況做出判斷之后，DSP處理器關閉PWM信號，且通過繼電器電路切斷母線電源，啟動接入制動電路，將伺服電機的三相繞組之間串入制動功率電阻，將三相繞組短接，使定子繞組的剩磁電勢在短接回路中產生電流，從而起到電機的快速制動，實現了對電氣設備和人員的安全保護作用。整個系統電路簡單，容易實現，成本低廉，解決現有電氣設備內電機用抱閘模塊價格高、體積大、控制布線復雜等問題；特別適用于2KW以下的電機或慣量小的電機缺相及掉電制動，具有良好的應用前景。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。