一種高精度三相交流信號正負過零檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種高精度三相交流信號正負過零檢測裝置，還涉及一種高精度三相交流信號正負過零檢測方法，屬于信號檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]現有的交流信號過零檢測電路種類繁多，其中利用光耦器件進行過零檢測的電路得到廣泛的應用。
[0003]現有光耦器件檢測裝置是用兩個光耦構成，其檢測方法是利用交流信號在接近過零點時光耦截止的特性實現過零點的檢測。由于光耦的截止并不是嚴格對應交流信號的過零點，因此存在死區、過零不精確、誤差大等問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種高精度三相交流信號正負過零檢測裝置，解決現有技術中光耦器件過零檢測存在死區、過零不精確、誤差大的技術問題，并且能夠對三相交流信號的正負過零點進行檢測。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供的高精度三相交流信號正負過零檢測裝置所采用的技術方案為:
包括信號處理單元、連接于待檢測三相交流電與信號處理單元之間的三組正負過零檢測電路，待檢測三相交流電中的任兩項組合引出三組正負過零檢測端，每一組正負過零檢測端連接一組正負過零檢測電路；
所述正負過零檢測電路包括:第一光耦器件、第二光耦器件、第一非門、第二非門以及或非門；第一光耦器件的發光二極管與第二光耦器件的發光二極管反向并聯后，連接于對應正負過零檢測端之間；第一光耦器件的光敏三極管的集電極串聯第一非門后，與信號處理單元的第一輸入口連接，第一光耦器件的光敏三極管的發射極接地;第二光耦器件的光敏三極管的集電極串聯第二非門后，與信號處理單元的第三輸入口連接，第二光耦器件的光敏三極管的發射極接地;所述或非門的兩個輸入端分別與第一非門的輸出端、第二非門的輸出端連接，或非門的輸出端與信號處理單元的第二輸入口連接；
第一光耦器件的光敏三極管的集電極、第二光耦器件的光敏三極管的集電極還分別與電源VCC電連接；
所述信號處理單元根據第一輸入口、第二輸入口、第三輸入口輸出的電平信號檢測正負過零點。
各所述正負過零檢測端串聯限流電阻后與對應正負過零檢測電路連接。
[0006]所述第一光耦器件的光敏三極管的集電極、第二光耦器件的光敏三極管的集電極分別串聯各自的上拉電阻后與電源VCC電連接。
[0007]本發明還提供了一種高精度三相交流信號正負過零檢測方法，是采用上述高精度三相交流信號正負過零裝置實現的，具體包括如下步驟: 步驟一:設:
第一組正負過零檢測電路的第一光耦器件的發光二極管的陽極與待檢測三相交流電的U端連接，陰極與待檢測三相交流電的V端連接;對應的，第一光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號記為:S1，第二光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號記為:S2;第一非門、或非門、第二非門輸出的信號分別記為:P1、P2、P3;
第二組正負過零檢測電路的第一光耦器件的發光二極管的陽極與待檢測三相交流電的U端連接，陰極與待檢測三相交流電的W端連接;對應的，第一光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號記為:S3，第二光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號記為:S4;第一非門、或非門、第二非門輸出的信號分別記為:P4、P5、P6;
第三組正負過零檢測電路的第一光耦器件的發光二極管的陽極與待檢測三相交流電的V端連接，陰極與待檢測三相交流電的W端連接;對應的，第一光耦器件的光敏三極管集電極輸出的電信號記為:S5，第二光親器件的光敏三極管集電極輸出的電信號記為:S6;第一非門、或非門、第二非門輸出的信號分別記為:P7、P8、P9;
步驟二:定義如下標志；1^1381、;1^1382、;1^1383、;1^1384、;1^1385、;1^1386，并條件賦值如下:
(1)SI上升沿時，設置f Iagl=I，flag2=0;
S2上升沿時，設置f Iagl=O，f lag2=l ；
(2)33上升沿時，設置^&83=141&84=0;
S4上升沿時，設置f lag3=0，f lag4=l ；
(3)35上升沿時，設置^&85=141&86=0;
S6上升沿時，設置f lag5=0，f lag6=l ；
步驟三:信號處理單元對方波信號P2、P5、P8的脈沖寬度進行測量，計數值分別為N1、N2、N3;
步驟四:根據(Nl)/2時，flagl、flag2的值，判斷UV端的正負過零點，具體如下:
(1)若行&81=141&82=0，則通過其1/0輸出口1輸出窄脈沖01，01對應交流信號1]、￥的負向過零點；
(2)若行&81=041&82=1，則通過其1/0輸出口2輸出窄脈沖02，02對應交流信號1]、￥的正向過零點；
步驟五:根據(N2)/2時，flag3、flag4的值，判斷UW端的正負過零點，具體如下:
(1)若行&83=141&84=0，則通過其1/0輸出口3輸出窄脈沖03，03對應交流信號1]、1的負向過零點；
(2)若行&83=041&84=1，則通過其1/0輸出口4輸出窄脈沖04，04對應交流信號1]、￥的正向過零點；
步驟六:根據(N2)/2時，flag5、flag6的值，判斷VW端的正負過零點，具體如下:
(1)若行&85=141&86=0，則通過其1/0輸出口5輸出窄脈沖05，05對應交流信號￥、1的負向過零點；
(2)若flag5=0，flag6=l，則通過其I/O輸出口6輸出窄脈沖Q6，Q6對應交流信號V、W的正向過零點。
[0008]與現有技術相比，本發明所達到的有益效果:結構簡單、穩定可靠，使用方便，具有較強的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明提供的高精度三相交流信號正負過零檢測裝置的電路圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0011]如圖1所示，高精度三相交流信號正負過零檢測裝置，包括信號處理單元和三組正負過零檢測電路。優選的，信號處理單元的型號為:EPM240GT100C5。為了對三相交流信號U、V、W中的任兩相間的正負過零點進行檢測，分別引出UV、UW、VW三個正負過零檢測端，與三組正負過零檢測電路——對應連接，具體連接關系如下:
對于第一組正負過零檢測電路:
第一光耦器件Ul的發光二極管的陽極串聯限流電阻R1、R2后與待檢測三相交流信號的U端連接，陰極與待檢測三相交流信號的V端連接。第一光耦器件Ul的光敏三極管的集電極串聯上拉電阻R3后與電源VCC連接，串聯第一非門Gl后接入信號處理單元的I/O輸入口 I，第一光耦器件Ul的光敏三極管的發射極接地。
[0012]第二光耦器件U2的發光二極管的陽極與待檢測三相交流信號的V端連接，陰極與第一光耦器件Ul的發光二極管的陽極連接。第二光耦器件U2的光敏三極管的集電極串聯上拉電阻R4后與電源VCC連接，串聯第二非門G2后接入信號處理單元的I/O輸入口 3，第二光耦器件U2的光敏三極管的發射極接地。
[0013]或非門Xl的輸入端分別連接第一非門Gl的輸出端、第二非門G2的輸出端，或非門Xl的輸出端與信號處理單元的I/o輸入口 2連接。
[0014]當三相交流信號的U-V端波形輸出正半周時，第一光耦器件Ul的發光二極管導通并發光，第一光耦器件Ul的光敏三極管導通，輸出低電平，經第一非門Gl取反后，輸出高電平；同時第二光耦器件U2的發光二極管截止，第二光耦器件U2的光敏三極管截止，輸出高電平，經第二非門G2取反后，輸出低電平，此時，或非門Xl輸出低電平。當三相交流信號的U-V端波形輸出負半周時，第二光耦器件U2的發光二極管導通并發光，第二光耦器件U2的光敏三極管導通，輸出低電平，經第二非門G2取反后，輸出高電平；同時第一光耦器件Ul的發光二極管截止，第一光親器件Ul的光敏三極管截止，輸出高電平，經第一非門Gl取反后，輸出低電平，此時，或非門Xl輸出低電平。
[0015]第二組正負過零檢測電路、第三組正負過零檢測電路的電路結構均與第一組正負過零檢測電路相同。
[0016]對于第二組正負過零檢測電路:
第一光耦器件U3的發光二極管的陽極串聯限流電阻R5、R6后與待檢測三相交流信號的U端連接，陰極與待檢測三相交流信號的W端連接。第一光耦器件U3的光敏三極管的集電極串聯上拉電阻R7后與電源VCC連接，串聯第一非門G3后接入信號處理單元的I/O輸入口4，第一光耦器件U3的光敏三極管的發射極接地。
[0017]第二光耦器件U4的發光二極管的陽極與待檢測三相交流信號的V端連接，陰極與第一光耦器件U3的發光二極管的陽極連接。第二光耦器件U4的光敏三極管的集電極串聯上拉電阻R8后與電源VCC連接，串聯第二非門G4后接入信號處理單元的I/O輸入口 6，第二光耦器件U4的光敏三極管的發射極接地。
[0018]或非門X2的輸入端分別連接第一非門G3的輸出端、第二非門G4的輸出端，或非門X2的輸出端與信號處理單元的I/O輸入口 5連接。
[0019]當三相交流信號的U-W端波形輸出正半周時，第一光耦器件U3的發光二極管導通并發光，第一光親器件U3的光敏三極管導通，輸出低電平，經第一非門G3取反后，輸出高電平；同時第二光耦器件U4的發光二極管截止，第二光耦器件U4的光敏三極管截止，輸出高電平，經第二非門G4取反后，輸出低電平，此時，或非門X2輸出低電平。當三相交流信號的U-W端波形輸出負半周時，第二光耦器件U4的發光二極管導通并發光，第二光耦器件U4的光敏三極管導通，輸出低電平，經第二非門G4取反后，輸出高電平；同時第一光耦器件U3的發光二極管截止，第一光耦器件U3的光敏三極管截止，輸出高電平，經第一非門G3取反后，輸出低電平，此時，或非門X2輸出低電平。
[0020]同樣的，對于第三組正負過零檢測電路:
第一光耦器件U5的發光二極管的陽極串聯限流電阻R9、R10后與待檢測三相交流